22663

بررسي اثر ميكروذرات تراس بر پخش‌پذيري نانوصفحات اكسيد گرافن در محيط قليايي سيماني و اثر استفاده مشترك آن¬ها بر خصوصيات خمير سيماني

كارشناسي ارشد

سازه

98-99

1399/6/10

دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم - دكتر سيد سجاد ميرولد

عمران

اكسيد گرافن به¬عنوان يك نانوماده پايه كربني دوبعدي، به دليل خواص مكانيكي فوق¬العاده، گزينه مناسبي براي تقويت كامپوزيت¬هاي سيماني محسوب مي¬شود. علي¬رغم پخش¬شدگي مطلوب اكسيد گرافن در محيط¬هاي آبي، وجود كاتيون¬هاي چندظرفيتي مانند كلسيم در كنار قلياييت بالاي محيط¬هاي سيماني سبب كلوخه¬شدگي شديد نانوصفحات اكسيد گرافن و متعاقباً پخش¬شدگي نامطلوب آن¬ها مي¬گردد. اگرچه نشان داده شده است كه با استفاده از مواد سطح¬پرداز مي¬توان پخش¬شدگي اكسيد گرافن را در محيط قليايي سيماني بهبود بخشيد، با اين وجود به دليل منشأ آلي اين مواد، اكثر آن¬ها با محصولات هيدراسيون سيمان سازگار نبوده و استفاده از آن¬ها مي¬تواند منجر به تشكيل منافذي در داخل ماتريس سيماني شود. از اين رو، در تحقيق حاضر پتانسيل استفاده از نسبت¬هاي وزني مختلف تراس، به‌عنوان يك ماده پوزولاني معدني، به‌منظور بهبود پخش-شدگي نانوصفحات اكسيد گرافن در محيط قليايي سيماني مورد بررسي قرار گرفت. علاوه بر اين، اندركنش ميان ذرات تراس و نانوصفحات اكسيد گرافن در آب به همراه اثر مشترك آن‌ها روي مقاومت فشاري و خمشي خمير سيماني نيز ارزيابي شد. پخش¬شدگي تركيب پوزولان تراس و نانوصفحات اكسيد گرافن در آب و محيط قليايي سيماني از طريق انجام آزمايش¬هاي اثر تراس بر قلياييت، بررسي چشمي، طيف¬سنجي فرابنفش – مرئي، پتانسيل زتا و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از اندازه¬گيري قلياييت و پتانسيل زتا تركيب تراس – اكسيد گرافن در آب نشان از بهبود پايداري نانوصفحات اكسيد گرافن با به‌كارگيري ذرات تراس داشت كه در اين ميان استفاده از نسبت وزني تراس به اكسيد گرافن برابر با 600 بهترين عملكرد را داشت. از سوي ديگر نتايج آزمايش طيف‌سنجي فرابنفش – مرئي سوسپانسيون¬هاي تراس – اكسيد گرافن حاكي از كاهش پيك جذب آن¬ها با افزايش مقدار تراس بود كه مي¬توانست ناشي از رخداد فرآيند جذب ميان نانوصفحات اكسيد گرافن و ذرات تراس باشد. با اين وجود، نتايج آزمايش¬هاي بررسي چشمي، طيف‌سنجي فرابنفش – مرئي و پتانسيل زتا روي تركيب تراس – اكسيد گرافن در محلول قليايي سيماني نشان از كلوخه¬شدگي و ناپايداري آن‌ها در اين محيط داشت. استفاده از تركيب تراس – اكسيد گرافن سبب بهبود مقاومت فشاري نمونه¬هاي خمير سيماني به ترتيب به ميزان 6/60%، 6/48% و 9/20% در سنين 7، 28 و 90 روز نسبت به نمونه كنترل شد، با اين وجود اثر تقويت‌كنندگي آن‌ها روي مقاومت خمشي به اندازه مقاومت فشاري قابل‌ملاحظه نبود.

1399/06/20

Investigation on the effect of trass microparticles on dispersion of nano graphene oxide in alkaline cementitious environment and their synergic influence on properties of cement paste

9/1/2021 12:00:00 AM

Graphene oxide (GO) as a two-dimensional carbon nanomaterial is a promising candidate for reinforcing cement composites owing to its extraordinary mechanical properties. Despite the desirable dispersion of GO in aqueous solutions, the existence of multivalent Ca2+ cations besides the high alkalinity of cementitious environments causes the severe agglomeration of GO nanosheets and consequently their unfavorable dispersion. Although it has been shown that the dispersion of GO nanosheets in cementitious environments can be ameliorated using surfactants, due to their organic origin, most of them are incompatible with the cement hydration products and their use can lead to the formation of pores in the cement matrix. Therefore, in the present study, the potential of the different weight ratios of trass as a pozzolanic material for improving the dispersion of GO nanosheets in alkaline cementitious environments was investigated. Additionally, the interaction between trass microparticles and GO nanosheets in water as well as their synergic influence on the mechanical properties of cement paste was also evaluated. It is noteworthy to mention that the dispersion of trass-GO hybrid in aqueous and alkaline cementitious solutions was assessed by conducting the pH measurements, visual investigation, UV-vis spectroscopy, zeta potential analysis and SEM characterization. The result of pH and zeta potential measurements in water revealed that the stability of GO nanosheets improved with the incorporation of trass particles; especially, in the case of trass/GO equal to 600. Moreover, the result of UV-vis spectroscopy on trass-GO suspensions represented a descending trend in the absorbance peak with an increase in the trass/GO weigh ratio which could be due to the adsorption process between GO nanosheets and trass particles. However, the result of visual investigation, UV-vis spectroscopy, and zeta potential measurements on the trass-GO hybrid in cement pore solution demonstrated their agglomeration and instability which was further analyzed by SEM. Finally, the incorporation of trass-GO hybrid in cement paste samples improved the compressive strength of samples by 60.6%, 48.6%, and 20.9 % at 7, 28, and 90 days, respectively; compared with the plain samples. However, the reinforcing effect of trass-GO hybrid on flexural strength of samples was not noticeable.