26007

بررسي تاثير سرباره ي كوره ي آهن گدازي بر پخش پذيري گرافن اكسايد در محيط قليايي سيماني

كارشناسي ارشد

مديريت ساخت

1400

1400/08/12

دكتر سيد سجاد ميرولد - دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم

عمران

افزايش روز افزون مصرف سيمان و به تبع آن افزايش توليد آلاينده هاي زيست محيطي مانند گاز كربن دي اكسيد و مخاطرات ناشي از آن، محققان را بر آن داشت تا به منظور تحقق منافع اقتصادي، كاهش مصرف مواد خام و انرژي و مشكلات زيست محيطي از ماده هايي براي جايگزيني سيمان، همچون پوزولان ها و مصالح سيماني مكمل، استفاده كنند. از سويي ديگر، استفاده از نانومواد و خصوصيات منحصر به فرد آن ها براي رفع مشكلات موجود در بتن از جمله بهبود خواض مكانيكي و دوام كامپوزيت هاي سيماني، تحقيق درمورد اين مواد را به گزينه اي مناسب در ميان پژوهشگران بدل كرده است. در اين بين نانو گرافن اكسايد از نانو ذراتي مي باشد كه اثر استفاده از آن در كامپوزيت هاي سيماني به صورت گسترده مورد مطالعه قرار گرفته شده است. بزرگترين چالش در زمينه ي استفاده از اين نانو ذرات در محيط هاي قليايي كلوخه شدن آن ها مي باشد كه اين پديده مي تواند اثرات مثبت و بهبود دهنده اين نانو ذرات را در كامپوزيت هاي سيماني كاهش داده يا از بين ببرد. در اين پژوهش، تاثير ذرات سرباره ي كوره ي آهن گدازي به عنوان يك مصالح سيماني مكمل بر پخش شوندگي نانو گرافن اكسايد در محيط هاي آبي و قليايي با استفاده از آزمايش هايي نظير اندازه گيري pH، طيف سنجي مرئي-فرابنفش، پتانسيل زتا، توزيع اندازه ذرات و آناليز عكس هاي SEM بررسي گرديد. در نهايت، با ساخت نمونه هاي خمير سيماني و آزمايش مقاومت فشاري اعتبار سنجي مراحل قبل به عمل آمد. نتايج حاكي از آن بود كه ذرات سرباره سبب كلوخگي ذرات گرافن اكسايد در محيط آبي مي شود. در محيط قليايي سيماني اما ذرات سرباره توانستند به صورت بسيار محدود به پخش شدگي بهتر نانو گرافن اكسايد كمك كنند. اما نكته حائز اهميت آن است كه پس از اضافه كردن پلي كربوكسيلات اتر، به يك پخش شدگي بسيار مناسب از گرافن اكسيد در محيط قليايي سيماني در حضور سرباره دست يافته شد. در پايان نيز غلظت بهينه ي نانو گرافن اكسايد برابر با 0/03 گرم بر ليتر، سرباره 750 برابر وزني گرافن اكسايد و پلي كربوكسيلات اتر 20 برابر وزني گرافن اكسايد پيشنهاد داده شد. همچنين بر اساس نتايج مقاومت فشاري نمونه¬هاي خمير سيماني حاوي گرافن اكسايد، اسلگ و پلي كربوكسيلات اتر در مقايسه با نمونه¬ي سيماني در سنين 28،14،7 و 56 روز به ترتيب 34،31،27 و 45 درصد افزايش مقاومت مشاهده شد.

1400/11/04

Study on effect of ground granulated blast furnace slag on dispersion of graphene oxide in alkaline environment of cementitious materials

11/3/2022 12:00:00 AM

Cement consumption rate has increased bewilderingly; as a direct result, environmental pollutant namely Carbone Dioxide (CO2) and all its notorious side effects have pressurized researchers to discover an alternative, such as pozzolans and supplemantry cementitious materials, to be used instead of cement. This research will bring about economic benefits, reduction in the consumption of raw materials and decrease in all thorny environmental problems. Moreover, making use of nanomaterials and their unique characteristics in order to eradicate the problems of concrete have converted this material study realm into an absolutely wonderful choice of study amongst researchers. Meanwhile, the effects of nano graphene oxide (GO) as a nanomaterial on cement composites has been widely researched. The biggest challenge of nanomaterials consumption in alkaline environment is the agglomeration of these nanomaterials which can decrease or deteriorate the positive and improving effects of them in cement composites. In this research, the effects of slag (S) as a supplemantry cementitious material on the dispersion of nano graphene oxide in aqua and alkaline environments by means of various tests namely pH measurement, UV-visible spectroscopy, zeta potential, DLS and SEM image have been examined. Finally, by preparing cement paste samples and compressive strength test, previous steps have been verified. The results reveals that slag particles lead to agglomeration of graphene oxide in aqua environment. However, slag particles can slightly improve nano graphene oxide dispersion in alkaline cementitious environment. The important point is that after adding polycarboxylate ether (PCE), an absolutely appropriate dispersion of graphene oxide in alkaline cementitious environment with the presence of slag has been achieved. In the end, the optimal concentration of nano graphene oxide as 0.03 g/L, mass ratio of S/GO as 750 and mass ratio of PCE/GO as 20 are recommended. Also, compressive strength results of cementitious samples prepared by GO, S and PCE in comparison to reference sample at the age of 7, 14, 28 and 56 are 27%, 31%, 34% and 45% increased, respectively.

نانو گرافن اكسايد , سرباره ي كوره ي آهن گدازي , پلي كربوكسيلات اتر , پخش پذيري , خمير سيمان

Graphene oxide , ground granulated blast furnace slag , polycarboxylate ether , dispersion , cement paste