23778

بررسي تاثير محلول حاوي يون نيكل برروي خواص مكانيكي و فيزيكي سيمان پرتلند حاوي متاكائولن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد-سراميك

1396

1399/12/19

دكتر رحيم نقي زاده - دكتر حميدرضا رضايي

مهندسي مواد ومتالورژي

يكي از مشكلات محيط زيست آلوده شدن آب يا خاك توسط فلزات سنگين مي¬باشد كه يك راه حل براي كاهش آلايندگي آن استفاده از بتن¬هاي سيمان پرتلند يا سيمان¬هاي مخلوط مي¬باشد كه بواسطه¬ي جذب، تعويض يوني، تشكيل رسوب و حبس و كپسوله كردن موجب كاهش آلايندگي مي¬گردند كه عمدتا به آن نام جامدسازي و تثبيت s⁄s گويند. در اين تحقيق بررسي رفع آلايندگي نيكل با غلظت¬هاي بالا (3و 5 گرم در صد گرم سيمان) با استفاده از سيمان پرتلند تيپ 2 و سيمان پرتلند حاوي 20% جايگزيني متاكائولن هدف قرار گرفت. بدين منظور ابتدا متاكائولن با حرارت دادن كائولن در 800℃ تهيه شد. خميرهاي سيماني و سيمان حاوي %20 متاكائولن بدون نيكل و حاوي نيكل با دو غلظت مختلف (3و 5 گرم در صد گرم سيمان) تهيه شد و زمان گيرش اوليه و نهايي آن-ها، استحكام¬هاي 7،3 و 28 روزه، ليچينگ ذرات خمير عمل¬آوري شده 28 روزه خرد شده¬ي زير 3mm، الگوي پراش اشعه x نمونه¬هاي بدون نيكل و با نيكل¬ عمل¬آوري شده در زمان¬هاي مختلف و همچنين افت وزني (TG) نمونه¬هاي حاوي 5 گرم نيكل (در صد گرم سيمان) 28 روزه و ريزساختار ميكروسكوپي آن¬ها بررسي شد. نتايج نشان داد كه افزودن %20 متاكائولن به سيمان موجب افزايش زمان¬هاي گيرش اوليه و نهايي به ميزان 5 و %9 مي¬گردد ولي افزودن نيكل با غلظت¬هاي 3 و 5 گرم در صد گرم سيمان موجب كاهش زمان¬هاي گيرش اوليه و نهايي به ميزان %59-30 مي¬گردد. همچنين نتايج استحكام فشاري 28 روزه نشان داد كه استحكام از Mpa 32 مربوط به خمير سيمان تنها حدود %20-15 در نمونه¬هاي حاوي نيكل افت مي¬كند كه با افزايش ميزان نيكل افت بيشتر بوده است. الگوي پراش اشعه x براي نمونه¬هاي خمير سيمان و خمير سيمان + متاكائولن نمايشگر وجود فازهاي اترينگيت و پرتلنديت به همراه فازهاي باقي¬مانده C_2 S و C_3 S و فاز آمورف C-S-H بوده است. در نمونه¬هاي حاوي نيكل وجود فاز 〖Ni(OH)〗_2 اثبات گرديد. آناليز حرارتي TG نمونه¬ها وجود احتمالي فازهاي آمورف CSH و CASH را به ترتيب در نمونه¬هاي سيماني و نمونه سيمان + متاكائولن تاييد كرد.

1400/03/12

Investigation of the effect of nickel ion solution on mechanical and physical properties of metakaolin-containing Portland cement

3/10/2022 12:00:00 AM

One of the environmental problems is the contamination of water or soil by heavy metals. One solution to reduce its pollution is the use of Portland cement concretes or mixed cements by adsorption, ion exchange, sediment formation and confinement. They reduce pollution, which is mainly called solidification and stabilization of s⁄s. In this study, the study of decontamination of nickel with high concentrations (3 and 5 g / 100 g of cement) using Portland cement type 2 and Portland cement containing 20% metakaolin replacement was targeted. For this purpose, metakaolin was first prepared by heating kaolin at 800℃. Cement and cement pastes containing 20% nickel without nickel and containing nickel with two different concentrations (3 and 5 g in 100 g of cement) were prepared and their initial and final setting time, 7, 3 and 28 days strengths, leaching of processed dough particles 28-day crushed under 3mm, x-ray diffraction pattern of nickel-free and nickel-treated samples at different times, as well as weight loss (TG) of samples containing 5 g of nickel (100 g of cement) 28 days and microscopic microstructure They were checked. The results showed that adding 20% metakaolin to cement increases the initial and final setting times by 5% and 9%, respectively The results showed that adding 20% metakaolin to cement increases the initial and final setting times by 5% and 9%, but adding nickel with concentrations of 3 and 5 g / 100 g of cement reduces the initial and final setting times by 59-30%Also, the results of 28-day compressive strength showed that the strength of 32 MPa related to cement paste decreases only about 15-20% in samples containing nickel ،Which has decreased more with increasing nickel content. The x-ray diffraction pattern for the cement paste and cement paste + metakaolin samples showed the presence of Ettringite and portlandite phases along with the remaining phases C_2 s and C_3 s and the amorphous phase C-S-H. In samples containing nickel, the presence of 〖Ni (OH)〗_2 phase was proved. Thermal analysis of TG samples confirmed the possible presence of amorphous CSH and CASH phases in cement samples and cement + metakaolin samples, respectively.

پوزولان , ، تثبيت / انجماد , ، فلزات سنگين , ، متاكائولن , ، نيكل

pozzolanl , nicke , metakaolin , stabilization/solidification , Heavy metals