چکیده
سیمانهای سازگار با نانوکامپوزیت های تقویت شده با الیاف کنف ( HF ) و پلاکتهای نانوکلی (Cloisite 30B) ساخته و از نظر پراش اشعه X ، اسکن با میکروسکوپ الکترونی، خواص فیزیکی و مکانیکی، مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان داد که به طور کلی با افزودن نانوکلی در ماتریس سیمان با HF، خواص مکانیکی افزایش می یابد. جایگزینی بهینه سیمان پرتلند معمولی با 1 درصد وزنی نانوکلی در نانوکامپوزیت تقویت شده با HF، سبب کاهش تخلخل و همچنین به طور قابل توجهی افزایش چگالی، استحکام خمشی و چقرمگی شکست شده است. نتایج میکروساختاری نشان می دهد که نانوکلی تنها به عنوان یک پر کننده برای بهبود ساختار عمل نمی کند، بلکه به عنوان فعال کننده برای ایجاد واکنش پوزولانی و در نتیجه بهبود چسبندگی با الیاف کنف عمل می کند. میکرومکانیزم های شکست و فرآیندهای اتلاف انرژی در کامپوزیت و نانوکامپوزیت سیمان تقویت شده با- HFاز منظر مشاهدات میکروساختاری بحث شده اند. این سیمان سازگار با نانوکامپوزیت ها می تواند بینش جدیدی برای توسعه "نانو مواد دوستدار محیط زیست' برای ایجاد سازه هایی مانند پانل ها، سقف و کف های ساندویچی فراهم می کند.
- مقدمه
امروزه، در صنایع ساختمان سازی، الیاف طبیعی و نانومواد به دو دلیل توجه زیادی را متوجه خود کرده اند. اولی توسعه "مواد سازگار با محیط زیست" از طریق استفاده از الیاف طبیعی به عنوان جایگزینی برای الیاف مصنوعی در بتن است[ 1-3 ] . دیگری بهبود خواص ماتریس سیمان پرتلند با اضافه کردن نانوذرات می باشد [4]. اخیرا نانوذرات در پلیمرها، سرامیک و مصالح ساختمانی استفاده شده اند، به خصوص تولید نانوکامپوزیت هایی که خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار بالایی دارند [5]. در صنعت ساخت و ساز، انواع مختلفی از نانوذرات را به بتن اضافه می کنند مانند نانو SiO2 ، نانو Al2O3 ، نانو Fe2O3 ، نانو ZnO2 ، نانو CaCO3 ، نانو TiO2 ، نانولوله های کربنی و نانو متاکائولن که هدف آن بهبود دوام و خواص مکانیکی بتن می باشد [6-9]. الیاف طبیعی و سلولزی در ماتریس پلیمری و سیمان برای بهبود استحکام کششی/خمشی و خواص مقاومت به شکست آنها مورد استفاده قرار میگیرد [10-11]. آنها ارزان تر، زیست تخریب پذیر و سبک تر از الیاف مصنوعی می باشند. برخی از نمونه های الیاف طبیعی عبارتند از: پنبه، سیزال، کتان، کنف، بامبو، الیاف نی گندم و غیره [12-14]. از سوی دیگر، یکی از روش های موثر برای به دست آوردن یک کامپوزیت سیمانی با کارایی بالا استفاده از تقویت کننده های بافته شده (الیاف) است، که با خمیر سیمان یا ملات آغشته شده است. الیاف مصنوعی (الیاف) مانند پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن ( PP ) به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت های سیمان استفاده می شوند، که در آن الیاف ها از چند رشته (فیلامنت) ساخته شده اند. این سیستم دارای اتصال قوی بین فیلامت و ماتریس است که خواص مکانیکی از قبیل استحکام خمشی و کششی را بیشتر از الیاف پیوسته یا کوتاه بهبود می بخشد [ 15-20 ]. در مقابل، استفاده از ورق ها و الیاف های الیاف طبیعی در ماتریس پلیمری در مقایسه با ماتریس سیمانی رایج تر است. به عنوان مثال، با استفاده از ورقهای سلولز در ماتریس اپوکسی یا ونیل استر، چقرمگی شکست به طور قابل توجهی بهبود می یابد [5،21].
با وجود مزایای استفاده از الیاف و الیاف طبیعی و همچنین نانو ذرات، هنوز موانعی وجود داردکه استفاده از آنها را در کامپوزیت های سیمانی محدود می کند. در مرحله اول، برای الیاف طبیعی، پیوند بین سطحی بین الیاف طبیعی و ماتریس سیمانی نسبتا ضعیف است و تخریب الیاف در محیط بسیار قلیایی ماتریس سیمان، اثر معکوسی بر خواص مکانیکی و پایداری کامپوزیت سیمانی تقویت شده با الیاف می گذارد [22]. بعضی از محققان به تازگی توصیه کرده اند که تحقیقات زیادی برای غلبه بر این معایب مورد نیاز است[ 23 ]. در مرحله دوم، برای تمام نانوذرات، یکی از مسائل عمده این است که افزایش محتوای نانو ذرات منجر به کاهش برخی از خواص مکانیکی مانند استحکام خمشی خمیر سیمان می شود [ 24 ] .با این حال، تحقیقات کمی از الیاف های طبیعی و نانوذرات (به عنوان مثال نانوکلی) به عنوان تقویت کننده در سیمان و مواد مرکب استفاده کرده اند.
شکل 1: تصویر میکروسکوپ نوری از الیاف کنف .
در این مقاله، یک ماده جدید شامل سیمان سازگار با نانوکامپوزیت سنتز شده بررسی شده است. نانوکلی به عنوان جایگزین سیمان در مقادیر مختلف برای تولید نانوکامپوزیت و الیاف کنف ( HF ) برای تقویت این نانوکامپوزیت، استفاده شده است. اثرات مقادیر مختلف نانو کلی بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های سیمان HF- بررسی شده است. ساختار میکروسکوپی الیاف کنف و سازگار با نانوکامپوزیت با استفاده از پراش اشعه X و میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است
185- مشخصه¬سازی نانوکامپوزیت های نانوکلی-سیمان با الیاف کنف - 23 صفحه فایل ورد (word)