22917

بررسي اثر ميكروذرات زئوليت بر پخشپذيري نانوصفحات اكسيدگرافن در محيط قليايي سيماني و اثر استفاده مشترك آنها بر خواص مكانيكي خمير سيماني

كارشناسي ارشد

سازه

1399

1399/7/7

دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم - دكتر سيد سجاد ميرولد

عمران

تحقيقات بسيار زيادي درزمينهي استفاده از نانومواد اكسيدگرافن در كامپوزيتهاي سيماني انجامشده است. نتايج نشاندهندهي بهبود خواص مكانيكي كامپوزيتهاي حاوي اين نانومواد بوده است. اگرچه استفاده از اكسيدگرافن در كامپوزيتهاي سيماني مناسب است اما در محيطهاي قليايي سيماني كلوخه ميشود. اين كلوخه شدگي از خاصيت تقويتكنندگي اين نانوماده ميكاهد، لذا كلوخه شدگي اكسيدگرافن در محيطهاي قليايي، از چالشهاي مربوط به استفاده از اين نانوماده است. استفاده از سطح پردازها موجب بهبود پخشپذيري اكسيدگرافن در محيطهاي قليايي ميشود اما اين مواد با محصولات هيدراسيون سيمان سازگاري خوبي ندارند و لذا استفادهي زياد از آنها توصيه نميگردد. پوزولانها ازجمله مواد مورداستفاده قرارگرفته به همراه اكسيد- گرافن ميباشند و در تحقيقات گذشته بهعنوان گزينهاي براي بهبود پخشپذيري اكسيدگرافن در محيطهاي قليايي، پيشنهادشدهاند. در اين تحقيق از زئوليت، براي بررسي پخشپذيري اكسيدگرافن در محيطهاي آبي و قليايي استفادهشده است. اين پوزولان نيز، همانند اكسيدگرافن، موجب بهبود خواص مكانيكي و بهخصوص دوامي كامپوزيتهاي سيماني ميشود و گزينهي مناسبي براي استفاده در كامپوزيتهاي سيماني است. لذا در اين تحقيق ابتدا ت ثير زئوليت بر پخشپذيري اكسيدگرافن در محيطهاي آبي و قليايي بررسي شد و سپس به بررسي خواص مكانيكي نمونه حاوي هردو ماده پرداخته شد. نتايج آزمايشهايي مانند بررسي چشمي، طيفسنجي فرابنفش – مرئي، سنجش قلياييت، پتانسير زتا، توزيع اندازه ذرات و تصويربرداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي، نشاندهندهي پخششدگي مناسب اكسيدگرافن با زئوليت در محيطهاي آبي بود، اما نتايج آزمايشهاي ذكرشده در محيطهاي قليايي، نشاندهندهي تاثير كم زئوليت در جلوگيري از كلوخه شدگي اكسيدگرافن بود. در بررسي خواص مكانيكي نمونههاي خمير سيماني، مقاومت فشاري و خمشي نمونههاي خمير سيماني حاوي اكسيدگرافن و زئوليت بررسي شد. نمونههاي حاوي اكسيدگرافن و زئوليت باهم، موجب 28 ، 98 % نسبت به نمونه كنترل، به ترتيب در سنهاي 7 / 98 % و 8 /5 ،% 49/ بهبود مقاومت فشاري به مقدار 5 91/ و 19 روز شدند. همچنين، مقاومت خمشي نمونههاي حاوي اكسيدگرافن و زئوليت باهم نيز، به مقدار 7 28 و 19 روز افزايش يافتند. نتايج اين ، 29 % نسبت به نمونه كنترل، به ترتيب در سنهاي 7 / 28/6 % و 9 ،% تحقيق ميتواند به استفاده بهينهتر از نانوصفحات اكسيدگرافن در ماتريسهاي سيماني كمك نمايد.

1399/10/02

Investigating the influence of zeolite micro particles on dispersion of nano graphene oxide in cement alkaline environment and their synergic effect on mechanical properties of cement paste

9/28/2020 12:00:00 AM

Many studies have been conducted on the use of graphene oxide nanomaterials in cement composites. The results show that the mechanical properties of the cement composites, including these nanomaterials, have improved. Although using graphene oxide in cement composites is appropriate, it agglomerates in cementitious alkaline environments. This agglomeration reduces the reinforcing properties of this nanoparticle, and as a result, agglomeration of graphene oxide in alkaline environments is one of the challenges related to this nanoparticle’s use. Using surfactants leads to better dispersion of graphene oxide in alkaline environments, but these materials do not have good adaptability with cement hydration products; thus, using many of them is not suggested. Pozzolans are among the materials used with graphene oxide and have been proposed in previous research as an option to improve the dispersion of graphene oxide in alkaline environments. In this research, zeolite was used to investigate the dispersion of graphene oxide in aqueous and alkaline environments. Like graphene oxide, this pozzolan leads to the improvement of mechanical properties and especially durability of cement composites and is a good candidate for using in cement composites. Therefore, in this study, first, the effect of zeolite on the dispersion of graphene oxide in aqueous and alkaline environments was investigated, and then the mechanical properties of the sample containing both materials were explored. The results of experiments such as visual investigation, UV-Vis spectroscopy, pH measurements, zeta potential, particle size distribution, and scanning electron microscopy imaging showed an apt dispersion of graphene oxide – zeolite hybrid in aqueous environments; however, the results of the mentioned experiments in high alkaline environments indicated the low effect of zeolite to prevent graphene oxide from agglomeration. In the study of mechanical properties of cement paste samples, the compressive and flexural strength of cement paste samples containing graphene oxide and zeolite were investigated. Samples containing both graphene oxide and zeolite improved compressive strength by 43.5%, 18.5%, and 18.8% compared to the control sample at the ages of 7, 28 and 90 days, respectively. Also, the flexural strength of samples containing both graphene oxide and zeolite increased by 19.7%, 28.6%, and 23.1% compared to the control sample, at the ages of 7, 28 and 90 days, respectively. The results of this study can help to more efficient use of graphene oxide nanosheets in cement matrices.