30567

بررسي تأثير پودر گوارگام و سرباره بر خصوصيات مكانيكي و نفوذپذيري ملات سيمان عمل آوري شده با كربن دي اكسيد

كارشناسي ارشد

عمران - سازه

1399

1401/12/22

دكتر اصغر حبيب‌نژاد كورايم

عمران

در دهه 1970 ايده جذب و ذخيره كربن دي اكسيد، از طريق عمل آوري بتن با آن مطرح شد، بدين معني كه ميتوان با توجه به ثبات و عدم حلاليت محصوالت توليد شده در عمل آوري كربناسيون، كربن دي اكسيد را براي مدت بسيار طولاني ذخيره كرد. بعد از آن، تحقيقات در مواد پايه سيماني آغاز شد. استفاده مواد بايوپليمري كه به عنوان مواد دوستدار محطط زيست شناخته مي شوند در كنار ذخيره كربن دي اكسيد، خواصي مانند افزايش مقاومت فشاري بلند مدت و كاهش تأثير منفي افزايش نسببت آب به سيمان را به همراه دارند. در تحقيق حاضر، به بررسي تأثير سرباره ها و يكي از انواع مواد بيو پليمر ي بنام پودرهاي گوارگام پرداخته شده است. بدين منظور ابتدا با انجام چند آزمايش، بهترين شرايط عمبل آوري با كربن دي اكسيد تعيين شد، بعد از آن مقادير مختلف سرباره و گوارگام به آن اضافه كرده و با انجام آزمايش هاي مقاومت فشاري و خمشي و نيز عمق نفوذ كربناسيون، بهترين مقادير مواد افزودني ذكر شده تعيين گرديد. براساس نتايج اوليه آزمايشات براي عمل آوري با كربن دي اكسيد، بهترين نوع عمل آوري، 12 ساعت در قالب، 12 ساعت بيرون قالب و 1 روز در اتاق كربناسيون با غلظت 99.9 درصد كربن دي اكسيد است. بعد از تعيين بهترين شرايط عمل آوري، آزمايشاتي به منظور تأثير تغيير نسبت آب به سيمان روي نمونه هاي عمل آوري شده با كربن دي اكسيد انجام شد. نمودار مقاومتي در شرايط حضور سرباره، در كوتاه مدت روند كاهشي دارد اما براي سرباره 10 درصد تقريباٌ در بلند مدت وضعيت بهتري، براي عمل آوري با آب و يا كربن دي اكسيد وجود خواهد داشت. البته در 7 روز، حداكثر مقاومت در حدود سرباره 25 درصد قرار گرفته است و حتي در سرباره 10 درصد نمودار مقاومت خمشي نمونه عمل آوري شده با آب بالاتر از نمونه عمل آوري شده با كربن دي اكسيد قرار گرفته است. مشاهده شد كه اساساٌ عمل آوري با كربن دي اكسيد، تأثير ويژه اي روي مقاومت خمشي ندارد و حتي بعضا تاثير منفي هم ميگذارد (مانند نمونه با سرباره 10 درصبد). تأثير اصلي عمبل آوري با كربن دي اكسبيد روي مقاومت فشاري و نفوذپذيري است كه در بلندمدت بهترين تأثير مقباومتي را روي نمونبه با 10 درصبد سبرباره داشته است. در پايان تأثير پودر گوارگام روي عملكرد بتن بررسي و مشاهده شد كه درصد بهينه گوارگام در اين نمودارها، به صورت واضح 0.2 درصد است. گوارگام اثر مثبت مقاومتي در نمونه هاي سيماني تحبت عمل آوري با كربن دي اكسيد ندارد، اما جذب كربن دي اكسيد با افزايش درصد گوار، افزايش پيدا كند. لذا بايد مواد بيوپليمري در كنار يك ماده ديگري بكار برده شوند تا بتوان از اثر مثبت گوارگام در جذب كربن دي اكسبيد استفاده كنيم و اثر منفي گوارگام در مقاومت را با مواد ديگري پوشش دهيم

1402/12/13

Effect of Guar Gum and slag on mechanical and durability properties of CO2-cured cement mortar

1/1/1900 12:00:00 AM

Human activities in the last 40 years have led to an increase of about 20% in the concentration of carbon dioxide (CO2) in the air. In the 1970s, the idea of absorbing and storing carbon dioxide was proposed through concrete curing, which means that carbon dioxide can be stored for a very long time due to the stability and insolubility of the products produced during carbonation processing. After that, research was started to identify the advantages and disadvantages of carbon dioxide storage in cement-based materials. The use of biopolymer materials and its effect on carbonation and mechanical characteristics and durability of concrete is an issue that has been less discussed in the research on concrete curing with carbon dioxide. The use of biopolymer materials, which are known as environmentally friendly materials, in addition to storing carbon dioxide, have properties such as increasing long-term compressive strength and reducing the negative effect of increasing the water-cement ratio. In the current research, the effect of slags and one of the types of biopolymer materials known as guar gum powders has been investigated. For this purpose, first by conducting several tests, the best conditions for curing with carbon dioxide were determined, after that, different amounts of slag and guar gum were added to it, and by conducting compressive and bending strength tests, as well as the depth of carbonation penetration, the best amounts of additives were determined. Based on the preliminary results of the tests for curing with carbon dioxide, the best type of curing is 12 hours in the mold, 12 hours outside the mold and 1 day in the carbonation room with a concentration of 99.9% carbon dioxide, a relative humidity of 90% and a temperature of 30 degrees Celsius. After determining the best curing conditions, experiments were conducted to determine the effect of changing the ratio of water to cement on the samples cured with carbon dioxide. It was observed that the rate of change of compressive strength in water-cement ratio of 0.55 is higher than 0.35. The reason for this is the production of more calcium hydroxide gel, because the porosity is lower in the water-cement ratio of 0.55 compared to 0.35. For the sample without slag and the sample with 0.25% of slag, two types of curing were tested, the first mode for the condition that the sample is exposed to carbon dioxide for 24 hours and the second mode for the condition that the sample is exposed to carbon dioxide until the age of 28 days. The resistance diagrams in the presence of slag has a decreasing trend in the short term, but for 10% slag, we have a better situation in the long term, for curing with water or carbon dioxide curing. Of course, in 7 days, the maximum strength is around 25% slag, and even in 10% slag, the bending strength graph of the sample curing with water is higher than the sample curing with carbon dioxide. It was observed that basically carbon dioxide curing does not have a special effect on the bending strength and sometimes even has a negative effect (such as the sample with 10% slag). The main effect of carbon dioxide curing is on compressive strength and permeability, which in the long term had the best resistance effect on the sample with 10% slag. At the end, the effect of guar gum powder on concrete performance was investigated and it was observed that the optimal percentage of guar gum in these charts is clearly 0.2 percent. Guar gum does not have the effect of recording resistance in cement samples curing with carbon dioxide, but the absorption of carbon dioxide increases with the increase of guar percentage. Therefore, biopolymer materials should be used along with another material so that we can use the positive effect of guargam in absorbing carbon dioxide and cover the negative effect of guargam in resistance with other materials.

گوارگام , سرباره , عمل آوري با كربن دي اكسيد , جذب كذبن دي اكسيد در بتن

Guar Gum , Slag , CO2-curing , CO2 capture

Nima Khoshnevisan

Asghar Habibnejad Korayem