• هیدراتاسیون توسط نانو­سیلیس در مقایسه با میکرو­سیلیکا بسیار بهتر است.

میکروسیلیکا در حرارت بالا تولید می­ شود (بوجود می ­آید)، بنابراین سطح ذرات میکروسیلیکا شامل گروه های کم هیدروکسیل و سیلینول هستند که برای واکنش با آب و هیدروکسید کلسیم ضروری هستند. از این­رو گاهی اوقات قبل از اینکه سطح ذرات در گرما هیدروکسیل­دار بشوند، شرایط محیطی قلیایی بالای خمیر سیمان و فعالیت پوزولانی اولیه میکروسیلیکا نوعاً به مقدار بالایی در دوره ۷-۱ روز بعد از مخلوط کردن می­رسد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

• در مقایسه با میکروسیلیکا سطح ذرات نانوسیلیس دارای بالاترین خاصیت هیدروکسیل کردن است، نانوسیلیس شامل ۵/۴ عدد OH در گروه های سیلانول در هر نانو­متر مربع است. این حقیقت همراه با سطح ویژه بسیار بالای نانو­سیلیس یک فعالیت پوزولانی بوجود می­آورد که فعالیت آنرا بسیار بالاتر از فعالیت پوزولانی میکروسیلیکا می­نماید.

مخلوط کردن نانو­سیلیس در اندازه ۱۵ نانو­متر با خمیر سیمان استحکام اولیه سیمان را نسبت به خمیر مرجع بدون نانو­سیلیس ۳۶% افزایش می دهد. استحکام اولیه استحکامی است که در طول ۷ روز اول بوجود می آید. این دلیلی است که نشان می دهد ذرات خیلی ریز سیلیس باعث سخت شدن سریع خمیر سیمان می­شوند، زیرا آب موجود در مراحل اولیه شکل­ گیری ژل سیمان جذب می­ شود و این امر به علت فعالیت پوزولانی خیلی زیاد نانو­سیلیس می­باشد. این مزیت مهم نانو­سیلیس نسبت به میکرو-سیلیکا است. از آنجا که رشد نیازمند به آماده سازی ترکیب بتن است که دارای استحکام اولیه بالایی باشد. همچنین این خاصیت مهمی در صنایع ریخته­گری است که اجازه تغییر­شکل اولیه را می­دهد که در نتیجه موجب کاهش اولیه زمان قالب­گیری می­ شود.
با مصرف نانو­سیلیس بتن سازه­ای مورد استفاده در جاده­ها، جاده­ای با سهولت برای عبور و مرور و بدون ترافیک بوجود می­آورد و برای Shot-crete کردن و بتن­ریزی صنعتی کف و سقف و نیز در محلهایی که استحکام اولیه بسیار بالا مورد نیاز است، به­ خوبی این کاهش زمان را ایجاد می­نماید. از نتایج استحکام اولیه بالا، به هر حال امکان ایجاد هزینه­ های استحکام نهایی پایین می­باشد که به دلیل ساختار متخلخل ایجاد شده در حین شکل­ گیری سریع ژل اولیه می­باشد. این مشکل که به سبب فعالیت پوزولانی بالا و بیش از اندازه نانو­سیلیس ایجاد می­گردد، قابل حل بوده و مطابق گزارش آزمایشات، در صورت افزودن مقدار کمی نانو­سیلیس به مخلوط بتن در حد ۱۵/۰ – ۲۰/۰ % وزنی سیلیس موجود در مخلوط بتن، بطور قابل توجهی موجب افزایش استحکام نهایی و کاهش نفوذ یون کلراید و افزایش مقاومت در برابر یون سولفات می­گردد[۵۳].

• استحکام فشاری بهتر

استفاده از نانو­سیلیس استحکام فشاری خیلی خوبی را ایجاد می­ کند. در خمیر سیمان همراه با نانو­سیلیس یا بدون آن می­بایست نسبت آب به سیمان ۳۵/۰ داشته وشامل فوق ­روان­کننده رزین فرمالدِیید نفتالین سولفاناتی (NSF) باشد. اضافه کردن نانوسیلیس به مخلوط بتن بعد از افزودن فوق­روان­کننده باعث می شود که مخلوط بتن از حالت روان و ژله ای به حالت نسبتاٌ خشک و گلوله ای تبدیل شود.

• نانو­سیلیس نسبت به میکرو­سیلیکا خیلی اقتصادی­تر می­باشد.

در بازارهای جهانی معمولاً میکرو­سیلیکا در مقایسه با نانو­سیلیس خیلی گران است. این مزایا و منافع اقتصادی در آینده حجم استفاده از نانو­سیلیس را در ترکیبات سیمان افزون می­نماید. به طور مثال در دو نمونه بتن با خواص فیزیکی یکسان که در یکی از آنها از نانو­سیلیس و در دیگری از میکرو­سیلیکا استفاده شده است، میزان مصرف میکرو­­سیلیکا برای رسیدن به خواص فیزیکی یکسان، ۵۰ برابر نانوسیلیس می باشد.

• روش تولید نانو­سیلیس در مقایسه با میکرو­سیلیکا با مشکلات کمتری همراه است.

دستیابی و فرآوری پودر میکرو­سیلیکا سخت بوده و دارای مشکلات ایجاد گرد و غبار، استنشاق و معضلات زیست محیطی مربوط به تولید و مصرف آن است، در حالی که نانو­سیلیس همراه آب(کلوئیدی) تولید شده و استفاده از آن خیلی آسان است، و نیز می ­تواند به راحتی با ترکیبات دیگر مخلوط شود.
در نظر گرفتن تمامی فاکتورهای بالا از نانوسیلیس یک گزینه برتر نسبت به میکروسیلیکا می­سازد. نانوسیلیس در مقایسه با میکروسیلیکا در ترکیب با سایر مواد بهتر عمل کرده و به اندازه زیادی می ­تواند جایگزین سایر افزودنی­ها شود. بنابراین هزینه­ها کاسته و دسترسی بهتری به ما می­دهد.
۲-۱۶-۴٫ نانو لوله­ها^[۱]
همان­گونه که در مقدمه مطرح شد معمولاً الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می­شوند. امروزه از الیاف فلزی، شیشه ­ای، پلی­پروپلین، کربن و … در بتن برای مسلح کردن استفاده می­ شود و لیکن تحقیقات اندکی روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی^[۲] انجام یافته است که در دسترس نمی باشد تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانو لوله­ها استفاده کرد.
نانو لوله کربنی توسط لیجیما^[۳] در سال ۱۹۹۱ کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می­ کند. کربن ۶۰ و نانو لوله­های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی­تر و بسیار سبک متمایز می­ کند بطوریکه می­توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت­ها به کار­برده می­شوند. نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACI شاخه ایران)، دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می­باشند و نیز نانو لوله­ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می­ دهند، بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها در حدود ۱۰۰۰ برابر فلز مس می­باشد.
نانو لوله­ها طبقه جدیدی از محصولات می­باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته را بوجود آورده­اند. یک نسل جدید از نانو کامپوزیت­های چند منظوره می­توانند به عنوان نانو لوله­های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین نانو لوله­های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند­منظوره، بازی می کنند.
فصل سوم:
مواد اولیه
و
روشها
۳-۱٫ مقدمه
هر یک از مصالح تشکیل دهنده بتن نقش مهمی در ایجاد خصوصیات آن ایفا می­نمایند. سیمان چسبندگی لازم بین سنگدانه­ها و سنگدانه­ها نیز نقش پرکنندگی و تحمل بارهای وارده را بر عهده دارند و آب برای عمل هیدراتاسیون و ایجاد روانی و کارآیی مخلوط لازم است. در اکثر بتن­ها برای بدست آوردن مشخصات مورد نیاز لازم است که از مواد افزودنی استفاده شود. هرکدام از این مصالح با کیفیت و کمیت خود می­توانند بر بتن تأثیر گذاشته و کیفیت بتن تازه و سخت شده را تحت تأثیر قرار دهند. در این فصل به معرفی مصالح مصرفی و استاندارد و نحوه انتخاب آنها و روش تحقیق و طرح اختلاط برای تهیه نمونه­های بتنی مورد آزمایش پرداخته شده است.
۳-۲٫ مواد مورد استفاده (Material)
مواد مورد استفاده برای تهیه نمونه­های بتنی عبارتند از سیمان، سنگدانه (شن و لیکا)، ماده افزودنی میکروسیلیس و نانوسیلیس، آب و فوق روان­ کننده که در ادامه به معرفی مشخصات آنها پرداخته شده است.
۳-۲-۱٫ سیمان
سیمان مصرفی برای انجام آزمایش در این پایان نامه، سیمان پرتلند پوزولانی کارخانه سیمان اردبیل می­باشد که وزن مخصوص سیمان مورد استفاده kg/m³3130 (مطابق کاتالوگ کارخانه) می­باشد.
۳-۲-۱-۱٫ سیمان پرتلند پوزولانی (PPC)
سیمان پرتلند پوزولانی از ترکیب بین کلینکر (OPC) با ۱۵ تا ۳۵ درصد ماده پوزولانی بدست می ­آید. یک ماده پوزولانی اساساً ماده­ای سیلیسی یا آلومیناتی است که در حالی خودش هیچ خواص سیمانی ندارد، در شکل بسیار ریز و در حضور آب، با هیدروکسید کلسیم واکنش می­دهد، در دمای معمولی در عمل هیدراسیون تجزیه می­ شود، تا ترکیباتی که خواص سیمانی دارند شکل بگیرد. سیمان پرتلند پوزولانی حرارت هیدراسیون کمی تولید می­ کند و نسبت به سیمان پرتلند معمولی مقاومت بیشتری در برابر حمله آبهای مهاجم نشان می­دهد. بعلاوه، آب انداختگی هیدروکسید کلسیم را وقتی در سازه­های آبی استفاده شوند، می­کاهد، بویژه در ساخت و سازهای دریایی و آبی و سایر ساخت و سازهای بتنی حجیم مفید می­باشد. بطور کلی سیمان پرتلند پوزولانی می ­تواند در جایی که سیمان پرتلند معمولی قابل استفاده است، بکار برده شود. هرچند، مهم است توجه شود که افزودن پوزولان سبب ایجاد مقاومت در سنین اولیه نمی­ شود. مقاومت­های مشابه سیمان پرتلند معمولی را تنها می­توان در سنین بالاتر انتظار داشت. ترکیب سیمان مصرفی در جدول ۳-۱ آورده شده است.
جدول ۳-۱٫ ترکیب سیمان مصرفی

ترکیبات
C₃S
C₂S
C₃A
C₃AF

درصد
۶۰-۳۵