تقویت خواص سیمان به کمک نانوذرات

پژوهشگران دانشگاه های آزاد واحد ساری، مازندران، صنعتی نوشیروانی و موسسه آموزش عالی طبری بابل در یک طرح آزمایشگاهی امکان استفاده از نانوذرات برای بهبود خواص سیمان را مورد بررسی قرار دادند.

کد خبر: ۱۹۱۲۵۷

تاریخ: ۰۴ دی ۱۳۹۶ - ۱۰:۳۲

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، اهمیت نتایج این تحقیق این است که حضور مقدار بهینه نانوذرات در فرمولاسیون سیمان موجب تقویت سیمان و کاهش مصرف آن می شود.
در دهه‌های اخیر تولید و مصرف سیمان در کشورهای در حال توسعه به‌ میزان قابل‌ توجهی افزایش یافته است. اگرچه سیمان یک محصول بسیار مهم برای توسعه اقتصادی به شمار می‌رود اما مشکلات زیست ‌محیطی ازجمله انتشار گاز دی‌اکسید کربن (CO2)، دی‌اکسید سولفور (SO2)، اکسیدهای ازت (NOx) و همچنین ذرات معلق در هوا موجب شده تا بسیاری از محققان برای کاهش این مشکلات تلاش کنند.
عارف صادقی نیک پژوهشگر دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، هدف از انجام این طرح را ارتقای خواص مکانیکی و ریزساختار سیمان دانست و افزود: در پژوهش حاضر از دو نوع نانوذره برای بهبود خواص مکانیکی و ریزساختار سیمان پرتلند و همچنین کاهش آلودگی زیست‌محیطی ناشی از تولید سیمان استفاده شده است.
وی گفت: استفاده از سیمان اصلاح شده با نانوذرات در تولید بتن موجب می شود تا از یک سو طول عمر سازه های بتنی افزایش یابد و از سوی دیگر کاهش مصرف و تقاضای سیمان، کاهش آلودگی زیست‌محیطی را به دنبال دارد.
به گفته صادقی نیک، در این طرح از دو نوع نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم و مونت موریلونیت برای بهبود خواص سیمان استفاده شده است. حضور این نانوذرات در فرمولاسیون سیمان موجب شده است تا واکنش شیمیایی بهتری بین اجزای سیمان انجام شده و تراکم ماتریس سیمان افزایش یابد که این امر ارتباط مستقیم با ارتقای ویژگی های بتن نظیر خصوصیات مکانیکی، پایایی و افزایش طول عمر دارد. همچنین حضور نانوذرات فتوکاتالیستی دی‌اکسید تیتانیم نقش قابل‌توجهی در زیبایی نمای سازه نهایی دارد.
در سال 2013 حدود چهار هزار و 80 میلیون تن سیمان در جهان تولید شده است که یک درصد آن 40.8 میلیون تن است. بنابراین با کاهش یک درصد از تولید سیمان و با توجه به تولید حدود یک تن دی‌اکسید کربن به ازای هر تن تولید سیمان، می‌توان مانع انتشار حدود 40.8 میلیون تن از دی‌اکسید کربن در دنیا شد. از سوی دیگر، هزینه حذف هر یک تن دی اکسید کربن حدود 20 تا 50 یورو گزارش شده است؛ بنابراین به سبب کاهش انتشار حدود 40.8 میلیون تن از دی‌اکسید کربن تقریباً بین 816 تا 2 هزار و 40 میلیون یورو از هزینه‌های مربوط به حذف این گاز کاهش می یابد. ازاین‌رو استفاده از نانوفناوری برای نیل به توسعه پایدار صنعت بتن و ساخت‌وساز می‌تواند بسیار کارآمد باشد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های عارف صادقی نیک عضو استعدادهای درخشان باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساری، دکتر جواد برنجیان عضو هیأت علمی موسسه آموزش عالی طبری، پروفسور علی بهاری عضو هیأت علمی دانشگاه مازندران، دکتر عبدالستار صفایی و دکتر مهدی دهستانی اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل است.
نتایج این تحقیق در نشریه‌ Construction and Building Materials منتشر شده است.