25546

تأثير توأم گرافن اكسايد و ميكروسيليس بر دوام ملات سيماني در معرض حمله سولفات و كلرايد

كارشناسي ارشد

عمران - زلزله

1396

1400/8/15

دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم

مهندسي عمران

گرافن اكسايد بعنوان يك نانو ماده كربن پايه دو بعدي، بدليل ابعاد نانويي و خواص مكانيكي فوق العاده، گزينه مناسبي براي تقويت مشخصات مكانيكي، دوامي و ريزساختار كامپوزيتهاي سيماني محسوب مي شود. پراكندگي گرافن اكسايد در آب بواسطه حضور عاملهاي اكسيژن داري نظير كربوكسيل، هيدروكسيل و... بر روي سطح و لبه هاي آن بسيار مطلوب است ولي بخاطر ابعاد بسيار كوچك و وجود همين عاملها، در محيط قليايي سيماني بواسطه حضور كاتيونهاي چند ظرفيتي مانند كلسيم كلوخه مي شوند. اين مسئله باعث مي شود كه نه تنها نتوان از همه ظرفيت هاي مثبت آن ها بهره برد، بلكه محل هاي كلوخه ها، خود نقاط ضعف بزرگي را در ماتريس سيماني بوجود مي آورند. اگر چه در تحقيقات انجام شده نشان داده شده است كه با استفاده از مواد سطح پرداز مي توان پراكندگي گرافن اكسايد را در محيطهاي سيماني بهبود بخشيد با اين وجود به دليل منشا آلي اين مواد، اكثر آنها با محصولات هيدراتاسيون سيمان سازگار نبوده و استفاده بيش از حد از آنها مي تواند منجر به ايجاد ضعف هايي در ماتريس سيماني شود. در اين تحقيق سعي بر آن شده تا تاثير گرافن اكسايد به همراه درصدهاي مختلف ميكروسيليس كه در تحقيقات ديگر بر پراكندگي اين نانو صفحه، موثر شناخته شده اند را بر دوام ملات سيماني در برابر تهاجم مخرب يون هاي سولفات و كلرايد بررسي شود. در اين پژوهش اثر حضور گرافن اكسايد(با درصد ثابت 04/0) و ميكروسيليس(در درصدهاي 2و5و10) بر دوام ملات سيماني در برابر تهاجم يون سولفات سديم (از دو روش اندازه گيري و مقايسه مقاومت فشاري و خمشي و اندازه گيري انبساط طولي نمونه ها) و تهاجم يون كلرايد (به روش مهاجرت تسريع شده كلرايد) مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين مشخصات كارايي، جذب آب حجمي وتخلخل نمونه ها نيز بررسي شده است. نتايج همه آزمايشهاي فوق بيانگر اثر مثبت حضور توأم گرافن اكسايد و ميكروسيليس در دوام ملات سيماني در معرض تهاجم سولفات و كلرايد بود. مقاومت فشاري و خمشي نمونه حاوي گرافن اكسايد و 10 درصد ميكروسيليس پس از قرارگيري نمونه ها در محلول سولفات سديم در سن 28 روز به ترتيب %52/27 و %72/51 افزايش نسبت به نمونه كنترل داشتند. نتايج بررسي انبساط طولي نيز براي اين نمونه بسيار رضايت بخش بود. كاهش نفوذ يون كلرايد در اين نمونه در هر دو سن 28 و90 روز حدودا %90 كمتر از نمونه كنترل ارزيابي شد. جذب آب حجمي و تخلخل اين نمونه نيز در سن 90 روز به ترتيب %9/40 و %6/77 نسبت به نمونه كنترل كاهش داشتند. كارايي نمونه حاوي گرافن اكسايد و 5 درصد ميكروسيليس حداقل %14 بهتر از نمونه كنترل ارزيابي شد.

1400/08/30

The combined effect of graphene oxide and silica fume on the durability of cementitious mortar exposed to sulfate and chloride attack

11/6/2022 12:00:00 AM

Graphene oxide is a 2D carbon-based nanomaterial which due to its excellent mechanical properties could be considered a great material for reinforcing cementitious composites. Graphene oxide dispersion in the water is considered to be acting well due to hydroxyl, carboxyl, and... . Yet due to nano dimensions and these functional groups and the existence of calcium cations in alkali medium, agglomeration occurs. This disables complete usage of the ions’ velency and additionally, the agglomerations are merely liabilities. Although the usage of surfactants could favorably improve the dispersion of these nanomaterials in the cementitious medium, however, the majority of these materials are not compatible with hydration products of the cement, and over usage of these materials can cause many weaknesses. In this study different amounts of Silica fume were considered for durability studies in harsh and aggressive conditions such as chloride and sulfate ions attacks. In this study, the GO and SF effects on the durability of the cementitious mortar under aggressive attacks of sulfate and chloride ions were investigated. Additionally, the rheological properties, water absorption, and porosity of the samples were investigated as well. The results of the experiments indicated the positive effects of the simultaneous usage of both GO and SF in harsh mediums. The compressive and flexural strengths of the samples containing GO and 10 % SF after being exposed to sodium sulfate after 28 days increased 27.52 and 51.72 % in comparison with the reference samples, respectively. The expansion results were promising as well, the reduction of the chloride penetration was ostentatious after 28 and 90 days. Water absorption and porosity of the samples after 90 days indicated 40.9 and77.6 % reduction compared to reference samples, respectively. The workability of the samples containing GO and 5 % SF was improved 14% as well in comparison with the reference samples.

گرافن اكسايد، ميكروسيليس، پراكندگي، دوام، ملات سيماني

Graphene Oxide, Silica Fume, Dispersion, durability, cementitious Composites