27675

تاثير سرباره‌ي مس بر پخش پذيري گرافن اكسايد در محيط قليايي سيماني

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران

1398

1401/6/30

دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم - دكتر سيد سجاد ميرولد

مهندسي عمران

سيمان و به تبع آن بتن، در چند قرن گذشته بسيار مورد توجه بوده‌است. در ساليان اخير در صنعت ساخت هيچ مصالحي پر مصرف‌تر از سيمان و بتن نبوده‌است. لذا از گذشته بهبود و اصلاح اين سيستم مورد توجه محققان بوده‌است. سيمان در كنار مزاياش، معايبي نيز دارد. به عنوان نمونه مي‌توان به انتشار آلاينده زيست محيطي كربن دي اكسيد ناشي از توليد سيمان اشاره كرد. پوزولان ها يكي از مصالحي هستند كه مي‌توانند تا حدودي جايگزين سيمان گردند. اين جايگزيني از دو منظر مطلوب است، اول اينكه خود پوزولان ها اكثرا محصولات فرعي هستند كه كاربرد زيادي ندارند و دفع آن ها نيز مشكلات زيست محيطي دارد، دوم آن‌كه جايگزيني آن‌ها موجب كاهش استفاده از سيمان و به تبع آن كاهش انتشار گاز كربن دي اكسيد مي‌گردد. نانوذرات در ساليان اخير به واسطه ويژگي هاي خاصي كه دارند بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. يكي از اين نانوذرات، نانوصفحات گرافن اكسايد مي‌باشد كه اخيرا در راستاي بهبود مشخصات مكانيكي و دوام كامپوزيت‌هاي سيماني مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. بزرگترين چالش در راه استفاده از اين نانوصفحات در محيط قليايي سيمان كلوخه شدن آنان مي‌باشد. كلوخه شدن خود موجب اثرات منفي در كامپوزيت‌هاي سيماني مي‌گردد. در اين پژوهش، تاثير سرباره مس به عنوان يك مصالح مكمل سيمان بر پراكنش نانوصفحات گرافن اكسايد در محيط آبي و قليايي با استفاده از آزمايش هايي نظير اندازه گيري قلياييت، طيف سنجي مرئي-فرابنفش، پتانسيل زتا، توزيع اندازه ذرات و عكس هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي گرديد. در انتها نيز با ساخت نمونه هاي خمير سيماني، مقاومت مكانيكي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه سرباره مس در محيط آبي و قليايي تاثير مطلوبي بر پراكنش نانوصفحات گرافن اكسايد ندارد و موجب كلوخگي مي‌شود. اما پس از استفاده از فوق روان كننده پلي كربوكسيلات اتر نتايج مطلوبي حاصل شد و پراكنش مطلوب نانوصفحات گرافن اكسايد در محيط قليايي سيماني حاصل شد. نتايج مقاومت فشاري نمونه‌هاي 7، 14، 28 و90 روز خميره سيماني به ترتيب 57.8% ، 36.8% ،37.1% و 28.9% نسبت به نمونه مرجع افزايش يافت. همچنين مقاومت خمشي نمونه‌هاي خميرسيماني نيز نسبت به نمونه مرجع افزايش يافت.

1401/10/11

Study on the effect of copper slag on the dispersion of graphene oxide in the alkaline environment of cementitious materials

1/1/1900 12:00:00 AM

Cement, and consequently concrete, has been of great interest in the past few centuries. In recent years, in the construction industry, there has been no material more consumed than cement and concrete. Therefore, the improvement and modification of this system has been the attention of researchers since the past. In addition to its advantages, cement also has disadvantages. As an example, we can mention the emission of environmental pollutant carbon dioxide due to cement production. Pozzolans are one of the materials that can replace cement to some extent. This replacement is desirable from two points of view. First, the pozzolans themselves are mostly by-products that are not used much, and their disposal also has environmental problems. Nanoparticles have received much attention in recent years due to their special properties. One of these nanoparticles is graphene oxide nanosheets, which has recently been researched in order to improve the mechanical properties and durability of cement composites. The biggest challenge in the way of using these nanoplates in the alkaline environment of cement is their agglomeration. agglomeration itself causes negative problems in cement composites. In this research, the effect of copper slag as a supplementary cement material on the dispersion of graphene oxide nanosheets in aqueous and alkaline environment using tests such as pH measurement, visible-ultraviolet spectroscopy, zeta potential, particle size distribution and scanning electron microscope photographs. It was checked. Finally, the mechanical strength was investigated by making cement paste samples. The results showed that copper slag in aqueous and alkaline environment does not have a favorable effect on the dispersion of graphene oxide nanosheets and causes agglomeration. But after using polycarboxylate ether superplasticizer, a favorable result was obtained and a very suitable dispersion of graphene oxide nanosheets was obtained in the alkaline cement environment. The compressive strength results of 7, 14, 28 and 90 days cement paste samples increased by 57.8%, 36.8%, 37.1% and 28.9% respectively compared to the control sample. Also, the bending strength of the cement paste samples increased compared to the control sample.

نانوذره گرافن اكسايد , سرباره مس , پلي كربوكسيلات اتر , پراكنش , خمير سيماني

Graphene Oxide Nanoparticle , Copper slag , polycarboxylate ether , Dispersion , cement paste

Mohammadreza Tavasoli

Dr. Asghar Habibnejad korayem - Dr. Seyed sajjad Mirvalad