26354

پراكنش نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن در محيط قليايي

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران-سازه

1397

30 آبان 1400

اصغر حبيب نژاد كورايم

جودت تاشان

مهندسي عمران

سيمان از پرمصرف‌ترين مصالح در صنعت ساخت‌و‌ساز مي‌باشد. علي‌رغم خواصي چون مقاومت فشاري بالا از ضعف‌هايي نظير مقاومت خمشي پايين و تخلخل بالا رنج مي‌برد. محققين در تلاش هستند تا با ارائه راهكارهايي بر اين ضعف‌ها غلبه كنند. نانومواد به دليل سطح ويژه بالا و خواص منحصر به فردشان مي‌توانند به عنوان افزودني در سيمان مورد استفاده قرار بگيرند و با ايجاد پل‌زدگي و خاصيت پركنندگي باعث بهبود مشخصات مكانيكي كامپوزيت نهايي گردند. تاكنون از نانومواد متعددي براي بهبود خواص مكانيكي سيمان استفاده شده است كه مي‌توان به نانوسيليس و گرافن‌اكسايد اشاره كرد. نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن به دليل دو بعدي بودنشان و همچنين خواص مكانيكي مطلوب مي‌توانند به عنوان افزودني در سيمان مورد استفاده قرار گيرند. اولين قدم در بكارگيري نانومواد رسيدن به پراكنش مناسب در محيط سيماني كه محيطي قليايي است مي‌باشد. نانومواد به دليل سطح ويژه بالا تمايل به كلوخه‌شدگي دارند و اگر كلوخه‌شدگي اتفاق بيفتد نمي‌توانند اثر بهبود دهنده در سيمان را داشته باشند. باتوجه به اينكه تاكنون از نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن به عنوان ماده افزودني درسيمان استفاده نشده است، رسيدن به پراكنش پايدار در محيط سيماني از اهميت بالايي برخوردار است. در اين پژوهش به بررسي عوامل مخرب بر پراكنش پايدار نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن در محيط شبيه ساز سيماني پرداخته شده است و تلاش شده تا با ارائه راهكار هايي بر اين موانع غلبه گردد. كاتيون هاي موجود درسيمان مي‌توانند باعث تشديد كلوخه‌شدگي نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن گردند. همچنين محيط شبيه ساز سيماني مي‌تواند باعث ايجاد كلوخه هاي شديد در نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن شود. در اين پژوهش براي ايجاد پراكنش پايدار نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن از فوق روان كننده هاي مختلفي استفاده شده كه باعث بهبود پراكنش نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن در محيط شبيه ساز سيماني شده است. آزمايش هاي متعددي نظير مشاهدات چشمي، پتانسيل سطحي، توزيع اندازه ذرات، طيف سنج مرئي فرابنفش و آزمايش هاي مقاومت فشاري و خمشي صورت گرفت. مشخص شد كه با استفاده از فوق روان كننده ها پايداري پراكنش نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن در محيط شبيه ساز سيماني به بيش از چهار ساعت رسيده و همچنين مقاومت فشاري نمونه‌هاي حاوي نانوصفحات دي‌سولفيد‌تنگستن و فوق روان كننده پلي كربوكسيلات باعث بهبود مشخصات مكانيكي خمير سيمان نسبت به نمونه كنترل شده است. لازم به ذكر است بيشترين افزايش مقاومت فشاري و خمشي پس از 7 روز عمل آوري به دست آمده است كه به ترتيب 11 و 2/9 درصد افزايش داشته است.

1401/01/28

Dispersion of WS2 Nanosheets in Alkaline Environments

11/21/2022 12:00:00 AM

Cement is one of the most widely used materials in construction technology. Despite its merits, like high compressive strength, it has downsides like low flexural strength and high porosity. Scientists have always been trying to cope with the weaknesses of cement material. Nanomaterials can be used as an additive in cement composite because of their high surface area and unique properties. Nanomaterials can enhance the mechanical properties of cement composite through various ways like bridging. Numerous nanomaterials have been used to improve the mechanical properties of cement composite so far, like graphene oxide and nano-silica. Tungsten disulfide nanosheets are a promising additive for cementitious composites because of their unique properties. Stable dispersion of nanomaterials in cementitious composites which has an alkaline environment is a preamble to deploy it. Due to high surface energy, nanomaterials tend to agglomerate after mixing with cement paste, and this phenomenon prevents the modifying effects of nanomaterials. Tungsten disulfide has never been used in cementitious composites so far. As I mentioned above, it is exceedingly crucial to find a stable dispersion of these nanosheets in alkaline environments. This article will evaluate different destructive factors that can accelerate the agglomeration process and suggest solutions to avoid it. Various surfactants are used to enhance the dispersion of tungsten disulfide nanosheets in cementitious composites and, in all cases, ameliorate the dispersion. We used experiments like visual analysis, zeta potential, DLS, UV visible spectroscopy, and compressive and flexural tests to examine the results. Surfactants can enhance the stable dispersions of tungsten disulfide for more than four hours. By Using 0.03 percent weight of cement of tungsten disulfide nanosheets, after 28 days of curing, the compressive strength increased 6.5 percent, and flexural strength increased 6.7 percent compared to control specimens. The most increase in compressive and flexural strength happened after 7 days of curing. The compressive strength increased 11 percent and the flexural strength increased 9.2 percent.

نانوصفحات دي سولفيد تنگستن , پراكنش , محيط شبيه ساز سيمان , خمير سيمان

tungsten disulfide nanosheets , dispersion , cement paste , pore solution

hossein sousanabadi farahani

asghar habibnejad korayem