Page 25 - Saraa - No.37

‫مقالات و یادداشت‬
‫عمران‬

‫سـیلیس در سـن ‪ 28‬روز مشـاهده مـی شـودکه ریـز سـاختار بتـن بـه‬ ‫کننـده بـراي بهبـود ریزسـاختار مـات سـیمان عمـل مـی کنـد‪ ،‬بلکـه به‬
‫طـور چشـمگیري بهبـود یافتـه و یکنواخـت تـر شـده اسـت‪ .‬شـکل(‪)3‬‬ ‫عنـوان بهبـود دهنـده واکنـش پوزولانـی نیـز عمـل مـی کنـد‪ .‬بـر اسـاس‬
‫ریــز ســاختار همــان بتــن تصاویــر قبلــی را در ســن ‪ 180‬روز نمایــش‬ ‫مطالعـه دیگـري کـه در کشـور چیـن بـر روي تأثیـر نانـو ذرات بـر روي‬
‫مـی دهنـد‪ .‬در نمونـه فاقـد نانـو سـیلیس کریسـتال هـاي بـزرگ کـه‬ ‫مقاومـت خمشـی و فشـاري مـات سـیمان صـورت گرفتـه اسـت[‪،]8‬‬
‫بـه صـورت خوشـه اي بـه هـم پیوسـته مشـاهده مـی شـوند‪ ،‬در حالیکـه‬ ‫اضافـه کـردن نانـو ذرات سـیلیکا و نانـو ذرات آهـن بـه مـات سـیمان‬
‫در نمونــه حــاوي نانــو ســیلیس چنیــن کریســتال هایــی وجــود ندارنــد‬ ‫باعــث بهبــود مقاومــت فشــاري و خمشــی مــات نســبت بــه مــات‬
‫وکریسـتال هـاي هیدروکسـید کلسـیم در اینجـا بـه ژل ‪ C−S−H‬تبدیـل‬ ‫معمولــی گردیــده اســت‪ .‬بــه طوریکــه مقاومــت فشــاري ‪ 28‬روزه ‪13‬‬
‫شـده انـد و سـاختار بسـیار متراکـم و فشـرده اي دارنـد‪ ]4[.‬بـه ایـن ترتیب‬ ‫درصـد بهبـود مـی یابـد‪ .‬ایـن مـات سـیمان بـا ‪ 3‬درصـد نانـو ذرات آهن‬
‫مـی تـوان گفـت اسـتفاده از نانـو سـیلیس در بتـن باعـث بهبود چشـمگیر‬ ‫‪ 26‬درصـد و مقاومـت فشـاري ‪ 28‬روزه مـات سـیمان بـا ‪ 3‬درصـد نانـو‬
‫ذرات سـیلیکا ‪ 13.8‬درصـد بهبـود م ‏ییابـد‪ .‬ایـن مسـاله نشـان مـی دهـد‬
‫ریـز سـاختار آن مـی شـود‪.‬‬ ‫کـه نسـبت اختـاط بهینـه نانـو ذرات مختلـف‪ ،‬متفـاوت اسـت‪ .‬مقاومـت‬
‫خمشـی مـات نیـز بـا افزایـش نسـبت اختـاط نانـو ذرات افزایـش مـی‬
‫ „نتیجه گیری‬ ‫یابـد بطوریکـه مقاومـت خمشـی مـات در حـال اختـاط ‪ 5‬درصـدي نانو‬

‫ذرات آهــن و ســیلیس بیشــتر از حالــت اختــاط ‪ 3‬درصــدي اســت‪.‬‬

‫ ‪S‬شـکل( ‪ )2‬ریـز سـاختار بتـن پـس از ‪ 28‬روز عمـل آوري الـف) حـاوي خاکسـتر بـادي‬ ‫ „تاثیر نانو ذرات درکاهش نفوذپذیري بتن‬
‫ب )حـاوي نانـو سـیلیس‪]17 [.‬‬
‫تحقیقـات نشـان مـی دهـد کـه اسـتفاده از نانـو سـیلیس در بتـن‬
‫ ‪S‬شـکل( ‪ )3‬ریـز سـاختار بتـن پـس از ‪ 180‬روز عمـل آوري الـف) حـاوي خاکسـتر‬ ‫باعـث کاهـش نفوذپذیـري آن در مقابـل آب مـی شـود‪ .‬ایـن موضـوع‬
‫بـادي ب )حـاوي نانـو سـیلیس‪]17 [.‬‬ ‫خصوصـا در حالتـی کـه سـازه بایسـتی آب بنـد بـوده و در مقابـل هـر نـوع‬
‫نفـوذ آب از محیـط خـارج و یـا داخـل ماننـد مخـازن زمینـی و هوایـی‬
‫نانوتكنولـوژي عرصـه جديـدي اسـت كـه در آينـده تاثيـرات زيـادي‬ ‫آب شــرب مقــاوم باشــد حائــز اهمیــت مــی باشــد‪ .‬در نمونــه هایــی از‬
‫بـر ديگـر تكنولوژ ‏يهـا و نيـز يكفيـت زندگـي بشـر خواهـد گذاشـت‪ .‬در‬ ‫بتـن حـاوي خاکسـتربادي تنهـا و نمونـه هایـی حـاوي خاکسـتر بـادي‬
‫بــه همــراه نانــو ســیلیس ســاخته و میــزان (‪ )Ji‬آزمای ‌شهــاي انجــام‬
‫ايـران نيـز حركـت بـه سـوي ايـن تكنولـوژي شـروع شـده اسـت‪.‬‬ ‫شـده توسـط نفوذپذیـري آنهـا در مقابـل آب انـدازه گیـري گردیـد[‪. ]9‬‬
‫از مهمتریـن کاربردهـای نانـو ذرات‪ ،‬صنعـت بتـن م ‏یباشـد‪ .‬اسـتفاده‬ ‫نتایـج آزمای ‌شهـا رشـد قابـل توجهـی در مقاومـت بتـن هـاي حـاوي‬
‫از ذرات نانـو در بتـن باعـث تغییـرات عمـده اي در خصوصیـات بتـن مـی‬ ‫نانــو ســیلیس در برابــر نفــوذ آب را دو مکانیــزم را در ایــن زمینــه مؤثــر‬
‫م ‌یدانــد‪ .‬اولا در فرآینــد هیدراتاســیون ســیمان بــا آب‪ ،‬مقــدار زیــادي‬
‫گـردد کـه عمـده تریـن آنهـا عبارتنـد از‪:‬‬ ‫کریســتال هــاي هیدروکســید کلســیم (‪ .) Ji‬نشــان مــی دهــد تشــکیل‬
‫‪ -1‬وقتـی کـه مقـداري از نانـو ذرات بـه صـورت یکنواخـت در مـات‬ ‫م ‌یشــود‪ .‬ایــن کریســتال هــا کــه شــش ضلعــی هســتند و عمدتــا در‬
‫سـیمان پخـش مـی شـود نانـو ذرات بـه عنـوان یـک هسـته بـه طـور‬ ‫ناحیـه مـرزي بیـن سـنگدانه هـا و خمیـر سـیمان تشـکیل مـی شـوند‪،‬‬
‫محکـم بـه سـیمان هیدراتـه شـده چسـبیده و بـه علـت فعالیـت شـدید‪،‬‬ ‫نقـش تعییـن کننـده اي در میـزان نفوذپذیـري بتـن دارنـد‪ .‬بـا اسـتفاده از‬
‫زمـان هیدراتاسـیون سـیمان را سـرعت مـی بخشـند و ایـن مسـأله بـراي‬ ‫نانـو ذرات مقـدار کریسـتال هـاي هیدروکسـید کلسـیم کاهـش مـی یابـد‬
‫و بـه جـاي آن ژل ‪ C−S−H‬خالـی موجـود در سـطح تمـاس سـنگدانه‬
‫مقاومـت مـات سـیمان مطلـوب مـی باشـد‪.‬‬ ‫هـا بـا خمیـر سـیمان را پـر مـی کنـد‪ .‬بـه ایـن ترتیـب ناحیـه فصـل‬
‫‪ -2‬نانـو ذرات در میـان مـواد حاصـل از هیدراتاسـیون قـرار گرفتـه‬ ‫مشـترك سـنگدانه هـا بـا خمیـر سـیمان بسـیار متراکـم تـر مـی شـود‪.‬‬
‫و از رشــد و بــزرگ شــدن بلورهــاي اترینگایــت و هیدروکســید کلســیم‬ ‫ثانیـا در حـدود ‪ 70‬درصـد محصـولات هیدراتاسـیون ژل ‪ C−S−H‬اسـت‪.‬‬
‫قطـر متوسـط ‪ C−S−H‬تقریبـا ‪ 10‬نانـو متـر اسـت‪ .‬ذرات نانـو سـیلیس‬
‫جلوگیـري مـی کنـد‪.‬‬ ‫مـی تواننـد فضاهـاي خالـی موجـود در سـاختار ژل را پـر کننـد و ماتریس‬
‫‪ -3‬ذرات نانـو بـه عنـوان یـک مـاده پـر کننـده‪ ،‬حفـره هاي سـیمان را‬
‫پـر مـی کنـد و بـه ماننـد دوده سـیلیس مقاومـت بتـن را افزایـش م ‌یدهـد‪.‬‬ ‫متراکـم تـري ایجـاد نماینـد [‪.]9‬‬
‫‪ -4‬اسـتفاده از درصـد کمـی از نانـو سـیلیس در بتـن موجـب افزایـش‬
‫ „تاثیر نانو ذرات در بهبود ریزساختار بتن‬

‫در شکل(‪،)2‬ریزســاختار بتــن حــاوي خاکســتر بــادي و بتــن حــاوي‬
‫نانــو سیلیســو خاکســتر بــادي پســاز ‪ 28‬روز عمــل آوري مشــاهده‬
‫م ‌یشـود‪ .‬شـکل (‪ -2‬الـف) بـه خوبـی وجـود ذرات خاکسـتر بـادي کـه‬
‫هنـوز وارد واکنـش نشـده انـد را نمایـش مـی دهـد‪ .‬درحالیکـه در نمونـه‬
‫حـاوي نانوسـیلیس چنیـن ذراتـی مشـاهده نمـی شـوند‪ .‬ایـن تصاویـر‬
‫مـوارد مطـرح شـده در زمینـه تسـریع واکنشـهاي پوزولانـی توسـط نانـو‬
‫سـیلیس را تاییـد مـی کننـد‪ .‬در تصویـر مربـوط بـه بتـن حـاوي نانـو‬

‫ســرا | فصلنامه تخصصی سازمان نظام مهندسی ساختمان استان سمنان ‪25‬‬