تأثیر روش پراکندگی نانولوله های کربنی بر مقاومت فشاری بتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی عمران-دانشکده فنی و مهندسی-دانشگاه حکیم سبزواری-سبزوار-خراسان رضوی

2 گروه سازه، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران.

3 مهندسی شیمی- دانشکده نفت و پتروشیمی - دانشگاه حکیم سبزواری- سبزوار - خراسان رضوی

چکیده

در سال های اخیر استفاده از نانوذرات برای بهبود خواص بتن چشم انداز جدیدی را در تکنولوژی بتن ایجاد کرده است. نانولوله های کربنی به دلیل خواص مکانیکی و پایداری شیمیایی عالی یکی از امیدوارکننده ترین نانومواد موجود برای بهبود عملکرد بتن و سیمان است. با توجه به تمایل نانولوله ها به جمع شدگی و آب گریز بودن آنها، توزیع و پراکندگی مناسب نانولوله های کربنی در بتن در رسیدن بتن ساخته شده به خواص مکانیکی مطلوب بسیار مؤثر خواهد بود. بنابراین در این پژوهش با استفاده از اصلاح سطحی و از طریق پیوند کووالانسی، نانولوله های کربنی آب دوست شدند. برای دوام و پایداری نانولوله های کربنی در آب، از انواع سورفکتانت های سی تب (CTAB)، سدیم دودسیل سولفات (SDS)، پلی اتیلن گلایکول (PEG) و پلی کربوکسیلات (PCE) استفاده شد. نتایج حاصل از آزمایش های طیف‌سنجی مرئی فرابنفش (UV-vis) و آزمایش های مقاومت فشاری انجام شده بر روی بتن نشان داد که ترکیب سورفکتانت‎های PEG و PCE، باعث پراکندگی مطلوب نانولوله های کربنی شده به طوریکه با ماتریس سیمان سازگار می باشد و منجر به بهبود خواص مکانیکی بتن می‎گردد. نتایج آزمایشگاهی حاکی از آن است که مقاومت فشاری 14،7 و 28 روزه نمونه‎های بتن حاوی 0.015% (وزن سیمان) نانولوله کربن با سورفکتانت PEG و PCE، به ترتیب برابر با 3.1 ، 7.4 و 14.14 درصد نسبت به نمونه مرجع افزایش یافتند؛ درحالی که در نمونه‎های بتن حاوی نانولوله کربن و سورفکتانت CTAB ، به علت ناسازگار بودن CTAB با سیمان و پایداری پایین پراکندگی نانولوله‎های کربن با CTAB شاهد کاهش مقاومت فشاری 7 ، 14 و 28 روزه بتن (نسبت به نمونه مرجع) به ترتیب برابر با 5.6% ، 17% و 9% بوده‎ایم.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of the dispersion method of nanotube carbon on the compressive strength of concrete

نویسندگان [English]

  • Rasoul Shadnia 1
  • Mahsa Zarehparvar Shoja 2
  • Amin Kazemi Beydokhti 3
1 Civil Engineering department-Faculty of engineering- Hakim Sabzevari University- Sabzevar-Khorasan Razavi Province
2 Department of Structure, Faculty of Engineering, Sabzevar Hakim University, Sabzevar, Iran.
3 Chemical Engineering - Faculty of Petroleum and Petrochemical - Hakim Sabzevari University - Sabzevar - Khorasan Razavi
چکیده [English]

In recent years, the use of nanoparticles to improve the properties of concrete has created a new perspective in concrete technology. Carbon nanotube is one of the most promising nanomaterials available to improve the performance of concrete and cement due to their excellent mechanical properties and chemical stability. Due to the tendency of nanotubes to shrink and be hydrophobic, proper distribution and dispersion of carbon nanotubes in concrete will be very effective in achieving the desired mechanical properties of concrete. Therefore, in this study, carbon nanotubes became hydrophilic using surface modification and covalent bonding. For the durability and stability of carbon nanotubes in water, C-type surfactants (CTAB), sodium dodecyl sulfate (SDS), polyethylene glycol (PEG) and polycarboxylate (PCE) were used. The results of visible ultraviolet (UV-vis) spectroscopy and compressive strength tests performed on concrete showed that the combination of PEG and PCE surfactants caused the optimal dispersion of carbon nanotubes so that it is compatible with the cement matrix and leads improve the mechanical properties of concrete. Experimental results show that the compressive strength of concrete samples of 7, 14 and 28 days containing 0.015% (cement weight) of carbon nanotubes with PEG and PCE surfactant increased by 3.1, 7.4 and 14.14%, respectively, compared to the reference sample; While in concrete samples containing carbon nanotubes and CTAB surfactant, due to the incompatibility of CTAB with cement and the low stability of dispersion of carbon nanotubes with CTAB, the concrete compressive strength of 7, 14 and 28 days (compared to the reference sample) decreased by respectively 5.6%, 17% and 9%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Carbon Nanotube
  • Surfactant
  • Dispersion
  • Concrete
  • تاریخ دریافت: 20 خرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 11 تیر 1401
  • تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 11 شهریور 1401