بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه، به بررسی بکار گیری ذرات نانو سیلیس کلوئیدی با سطوح ویژه 100 و - m2/g - 300، و با درصد های جایگزینی 1/5 و 3 درصد وزنی سیمان، بر ویژگی های مکانیکی ملات سیمان پرداخته شده است. بدین منظور با انجام آزمایش های مختلف مکانیکی شامل مقاومت فشاری و خمشی در سنین عمل آوری 3، 7، 28، 56 و 91 روز، رفتار این نوع ذرات مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد افزودن نانو ذرات سیلیس کلوئیدی به ملات، منجر به بهبود مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها می شود. عملکرد نانو ذرات سیلیس با سطح ویژه بیشتر نسبت به نوع دارای سطح ویژه کمتر در بهبود مقاومت فشاری مناسب تر می باشد در حالی که در مقاومت خمشی در درصد جایگزینی کمتر 1/5 - درصد - ، نانو سیلیس درشت تر و در درصد جایگزینی بیشتر 3 - درصد - ، نانو سیلیس ریز تر عملکرد بهتری دارند.
.1 مقدمه
در سال های اخیر استفاده از مواد پوزولانی به منظور جایگزینی با بخشی از سیمان پرتلند در بتن و ملات های پایه سیمانی با هدف دستیابی به منافع اقتصادی و بهبود خواص بتن و ملات های سیمانی گسترش یافته است. در میان این مواد، دوده سیلیسی که محصول صنایع سیلیسیم و فرو سیلیس می باشد کاربرد گسترده ای در بهبود خواص مکانیکی و دوامی ترکیبات سیمانی دارد. نرخ سریع تر واکنش پوزولانی دوده سیلیسی در مقایسه با پوزولان های دیگر که ناشی از خلوص بالای سیلیس و سطح ویژه آن است بعنوان مزیت اصلی این ماده در نظر گرفته شده است. به علت تشابهات ساختاری مواد نانو سیلیس غیر بلوری با دوده سیلیس [1] و نیز پیشرفت های چشمگیر در علم و تکنولوژی نانو، شکل های مختلف سیلیس غیر متبلور در اندازه نانو در دسترس قرار گرفته است. با توجه به سطح ویژه بسیار بالای این مواد نسبت به دوده سیلیسی، تحقیقات گسترده ای با هدف بررسی تاثیر نانو سیلیس ها روی خواص مکانیکی و دوامی بتن ها و ملات های سیمانی انجام شده است .[2] اگرچه مطالعات زیادی تاثیر نانو سیلیس ها را بر روی خواص ترکیبات سیمانی مطالعه کرده اند اما تاثیرات آن ها هنوز بطور مناسب مشخص نشده است و برخی اختلافات و تفاوت ها در نتایج قابل مشاهده است. بعنوان مثال اندازه واکنش پوزولانی نانو سیلیس ها در برخی مطالعات تحت نسبت آب به سیمان بالا انجام شده است که قادر نخواهد بود واکنش پوزولانی آن ها را تحت شرایط آب به سیمان پایین بطور دقیق در بتن منعکس نماید.[3-6] از طرف دیگر علیرغم تاثیر سرعت بخشی نانو سیلیس ها رو ی درجه هیدراتاسیون فاز های سیمان در ساعات اولیه، تاثیر این مواد روی درجه هیدراتاسیون سیمان در سنین بعدی هنوز مشخص نشده است .[2] همچنین نتایج متناقضی در خواص مکانیکی مخلوط های سیمانی بدست آمده است.
برخی نتایج نشانگر تاثیر چشمگیر نانو سیلیس ها روی بهبود خواص مکانیکی ترکیبات سیمانی می باشند در حالی که برخی دیگر تاثیر غیر قابل ملاحظه[7] و حتی مقادیر کمتر مقاومت فشاری در مقایسه با نمونه کنترل را نشان می دهند9]،.[8 برای مشخص کردن تاثیر نانو سیلیس ها بر روی خواص مخلوط های سیمانی بایستی این نکته را مد نظر قرار داد که نانو سیلیس ها به روش های مختلف تولید می شوند. بدون شک هر روش، نانو سیلیسی با ویژگی هایی متفاوت از نانو سیلیس دیگر تولید می کند .[2] علاوه بر اختلافات در انواع نانو سیلیس ها، این مواد می توانند با سطوح ویژه مختلف از 50 تا - m2/g - 1000 تولید شوند. همچنین نانو سیلیس های استفاده شده در مطالعات ترکیبات سیمانی دارای رنجی گسترده از سطوح ویژه می باشند. برای مثال نانو سیلیس های با سطوح ویژه 11 ] 50،10،[4، [11]56، [10]60، 15]80،14،[13، [3]90، [16]95، 18]100،[17، [4]130، 20]160،19،[8، [21]165، [10]170، [10]190، [3-5]200، [22]207، [8]234، 9]300،[4، [23]390، [24]500، [25]640 و - m2/g - [26]670 در ترکیبات سیمانی استفاده شده اند. به دلیل اختلافاتی که در ویژگی های نانو سیلیس ها با سطوح ویژه مختلف وجود دارد، یک نانو سیلیس با سطح ویژه 50 m2/g نمی تواند مانند یک نانو سیلیس با سطح ویژه 670 m2/g در مخلوط های سیمانی عمل کند. برخی اختلافات که در نتایج تحقیقات مختلف وجود دارد ممکن است به انواع مختلف و سطوح ویژه مختلف نانو سیلیس های مورد استفاده نسبت داده شود.[2] با توجه به نتایج تحقیقات صورت گرفته ذرات نانو سیلیس با اندازه ریز تر خاصیت پوزولانی سریع تری در مقایسه با اندازه های درشت تر دارند .[1] هدف از انجام پژوهش پیش رو بررسی تاثیر نانو سیلیس با سطوح ویژه مختلف بر ویژگی های مکانیکی ملات سیمان می باشد. لذا در راستای این هدف، آزمایش های مقاومت فشاری و مقاومت خمشی بر روی نمونه های حاوی نانو سیلیس با سطوح ویژه مختلف انجام شده است.
.2 برنامه آزمایشگاهی
.1,2 مواد و مصالح مورد استفاده
آب مورد استفاده برای ساخت تمام نمونه ها، آب شرب گرمسار می باشد. سیمان مصرفی در این پژوهش با رده مقاومتی 25 مگا پاسکال از شرکت سیمان مشهد تهیه گردید. سیمان مصرفی به صورت کیسه های 40 کیلویی استفاده شد که به منظور حصول اطمینان از سیمانی همگن، محتویات تمام کیسه ها با یکدیگر ترکیب شدند تا سیمانی یکدست حاصل شود. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سیمان مصرفی در جداول 1 و 2 آورده شده است. فوق روان کننده بر پایه پلی کربوکسیلات با خاصیت کاهندگی آب بالا، مطابق با استاندارد [27] ASTM C 494 به منظور دستیابی به روانی مناسب در این پژوهش به کار گرفته شده است. ماسه مصرفی از شرکت متوساک واقع در غرب تهران تهیه شد. ماسه مورد استفاده دارای وزن مخصوص 2/63، جذب آب 2/59 و مدول نرمی 3/17 می باشد. دانه بندی ماسه مصرفی الزامات استاندارد[28] ASTM C 33 را بر آورده می کند. نانوسیلیس های به کار گرفته شده با نام تجاری Levisal، از نوع کلوئیدی با دو سطح ویژه مختلف 100 و - m2/g - 300 می باشند. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نانو سیلیس ها در جدول 3 ارائه گردیده است.
