25855

بررسي خواص مكانيكي و فيزيكي سيمان تقويت شده با نانوكامپوزيت گرافن- اكسيد تيتانيوم

كارشناسي ارشد

نانوفناوري-نانومواد

1397

1400/08/19

دكتر ميثم جلالي

دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم

فناوري هاي نوين

اگر چه سيمان داراي عملكرد بالا و خواص عالي مي باشد اما شكنندگي ذاتي آن يك نقطه ي ضعف است. سطح ويژه ي بالا و قابليت تغيير در ساختار نانوذرات اخيرا براي بهبود اين نقطه ي ضعف ذكر شده، استفاده شده است. در اين پژوهش اثر افزودن كامپوزيت دوتايي گرافن-نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم با مقدار ثابت گرافن و مقادير متغير 〖TiO〗_2 به سيمان پرتلند براي بررسي ويژگي هاي استحكامي انجام گرفت. خمير سيمان با نسبت آب به سيمان 0.38 آماده شد. نانوذرات 〖TiO〗_2 در مقادير مختلف 0.5 و 1 و 1.5 درصد وزني با 0.05 درصد وزني نانودرات گرافن اكسايد كامپوزيت شدند و به سيمان اضافه شدند. خمير سيمان مخلوط شده با اكسيد تيتانيوم در استحكام خمشي، استحكام فشاري ، آناليز XRD، تصاوير SEM مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد كه نمونه حاوي نانوذرات 〖TiO〗_2 به اندازه ي 1 درصد وزني داراي مقادير استحكام فشاري، خمشي بالاتري نسبت به ديگر نمونه‌ها در تمام سنين هيدراتاسيون بود. همچنين اين نمونه بهترين نتايج در آزمون‌ها تخلخل سنجي را نشان داد. افزودن اين مقدار به خمير سيمان در سن 7 روز سبب افزايش 54، 56 درصدي به ترتيب در استحكام فشاري و خمشي شد. علاوه بر اين تخلخل به ميزان قابل توجهي كاهش يافت. افزودني اكسيد گرافن به نمونه بهينه حاوي اكسيد تيتانيوم اضافه شد تا اثر تقويت كنندگي نانوكامپوزيت هيبريدي -GO 〖TiO〗_2 بر خواص سيمان مورد بررسي قرار گيرد. نتايج نشان مي دهد كه اضافه كردن نانوكامپوزيت اكسيد گرافن- اكسيد تيتانيوم به خمير سيمان با افزايش زبري سطح و بهبود پراكندگي، خواص آن را در تمام سنين هيدراتاسيون به ميزان قابل توجهي بهبود مي بخشد. بهينه مقدار نانوكامپوزيت -GO 〖TiO〗_2 (0.05 درصد وزني اكسيد گرافن) در سن 7 روز سبب افزايش 54 و 56 درصد به ترتيب در استحكام فشاري، خمشي شد. علاوه بر اين تخلخل به ميزان 37 درصد كاهش يافت. بررسي‌هاي ميكروسكوپي گواه آن بودند كه نانوكامپوزيت اكسيد گرافن- اكسيد تيتانيوم با ايجاد ساختاري بسيار متراكم و به هم پيوسته باعث انحراف ترك ها و بهبود در زوال آن ها شد .

1400/10/20

Investigation of mechanical and physical properties of cement reinforced with titania-graphene nanocomposite

11/10/2022 12:00:00 AM

Although cement has high performance and excellent properties, its inherent fragility is a weakness. Recently, adding nanoparticles to cement-based materials due to their high surface area and the ability to change the cement microstructure has attracted much attention. In this research, the effect of adding graphene oxide-titanium nanoparticles with constant amount of graphene and variable amounts of 〖TiO〗_2 to ordinary Portland cement (OPC) was investigated to evaluate the strength properties. To study the effect of the size of the graphene-titanium dioxide nanoparticles, cement paste, with a water to cement ratio of 0.38 was prepared. 〖TiO〗_2 nanoparticles were added at different amounts of 0.5, 1, 1,5 and 0.35% by weight to cement. It was found that the sample containing 1 wt.% 〖TiO〗_2 nanoparticles revealed the best results in all properties. Adding this amount of graphene oxide-titanium nanoparticles at the age of 7 days caused a 54, 56% increase in compressive and flexural strength, respectively. In addition, porosity was significantly reduced. Microsturctural studies showed that graphene oxide-titania nanocomposite, by creating a very dense and interconnected structure, caused distortion of cracks and improved crack annihilation.

سيمان , نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم , اكسيد گرافن , استحكام مكانيكي , هيدراتاسيون , نانوكامپوزيت-GO 〖TiO〗_2

Cement , Titanium dioxide nanoparticles , Graphene oxide , Hydration , mechanical strength , 〖TiO〗_2 -GO nanocomposite