.۱ مقدمه

در حال حاضر بتن پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است در کشور ما نیز با توجه به حجم بالای ساخت و ساز، میزان مصرف بتن بسیار زیاد و روبه افزایش است. از طرفی خصوصیات مکانیکی بتن از چالش های مهم تولید و بکارگیری ان است.

در چند سال اخیر فناوری نانو امیدهای بسیاری برای بهبود خواص مواد مختلف در جهان به وجود آمده است و به عنوان یکی از اجزای کلیدی پیشرفت های فنی قرن حاضر است. این فناوری به بررسی خواص مواد در ابعاد کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر می پردازد.

پیشرفت های اخیر در زمینه مواد و فرآیندها همچنین دست کاری آن در مقیاس نانو چشم اندازی از تولید مواد در اندازه ماکروو محصولات جدید را پیش روی ما قرار داده است و فناوری نانو تا کنون به حوزه برخی مواد

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

ساختمانی و معدنی از جمله بتن، فولاد و … وارد شده است و به همین دلیل صنایع بتنی و فولادی به نوبه خود یکی از ذینفعان فناوری نانو به شمار می روند. برای نمونه از برخی دستاوردهای که تا کنون کسب شده اند می توان به بتن تقویت شده با استفاده از فناوری نانو که قوی تر و بادوام تر از بتن معمولی بوده و آسان تر هم جایگزین می شوند اشاره نمود.

افزودن نانو ذرات هماتیت (Fe2O3) به بتن علاوه بر افزایش استحکام بتن، پایش سطح تنش را نیز امکان پذیر می سازد. نانو گلوله های چند جداره موجب افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی بتن می شوند. به منظور افزایش استحکام بتن می توان از باکتری ها استفاده نمود به طوری که افزودن میکروارگانیزم های بی هوازی به مخلوط آب و بتن موجب افزایش ۲۵ درصدی مقاومت ۲۸ روزن بتن می تشوند، همچنین رسوب دهی ملات سیمان ماسه ای منجر به رشد ماده پر کننده در داخل خلل و فرج سیمان می شود. استفاده از نانو ذرات در مواد چسباننده مختلف موجب بهبود ویژگی های مربوط به خرابی بتن می شود.

هم اکنون سیلیس (Sio2) جزئی از بتن معمولی است. یکی از نتایج مطالعه بتن در مقیاس نانو این است که با استفاده از نانو ذرات سیلیس می توان تراکم ذرات را در بتن افزایش داد که این به افزایش چگالی میکرو و نانو ساختارهای تشکیل دهنده بتن و در نتیجه بهببود ویژگی های مکانیکی آن می انجامد. افزودن نانو ذرات سیلیس به مواد بتنی بر سیمان هم موجب کنترل تجزیه ناشی از واکنش کلیسم با آب رخ می دهد. C-S-H) کلیسم – سیلیکات هیدرات)

بنابراین اندازه و مقدار بلورهای هیدروکسید کلسیم به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و سن مقاومت اولیه و سختی سیمان افزایش می یابد..[۳-۱] نانو Sio2 می تواند به عنوان یک هسته سخت با هیدارت سیمان رفتار نماید. ساختار خمیر پایدار می تواند تشکیل شود و خواص مکانیکی خمیر سیمان سخت شده می تواند هنگامی که مقدار کمتری از نانو Sio2 اضافه می شود، بهبود یاد. . [۴]

نانو Sio2 می تواند در بهبود خواص فشاری ملات سیمان موثر باشد ۵]و.[۶ بتن با نانو Sio2 تراکم و مقاومت بالاتری دارد . [۷ ] مرجع [۸] نشان می دهد که بتن با مقاومت بالا با نانو Sio2 مقاومت خمشی بالاتری دارد.

نفوذپذیری در ملات سیمان و بتن (مانند بتن با سنگدانه سبک و مقاومت بالا و …) بصورت گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است. . [۱۴-۹] با این حال تا کنون گزارشی در مورد دوام بتن ارائه نشده است. در این مقاله تست نفوذپذیری آب و تست ESEM برای بررسی دوام بتن با Sio2 انجام شده اند. نتایج تحقیق نشان می دهد نانو-Sio2 می تواند ساختار ناحیه بین مصالح و ظرفیت مقاوم نوذپذیری آب را بهبود بخشد.

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

.۲ بررسی های آزمایشگاهی

-۱-۲ خواص مصالح تمام مواد استفاده شده در این آزمایش محصول کشور چین است. سیمان از نوع پرتلند با درجه ۴۲/۵ و

کلاس ۱ می باشد که مشخصات کامل در جدول (۱) ارائه شده است. افزودنی TW-7 از نوع نفتالین با محتوای %۴۰ جامه است. سنگندانه درشت استفاده شده با حداکثر اندازه ذرات ۲۶/۵mm می باشد. دانه بندی ریز شن و ماسه رودخانه ای با مدول نرمی ۲/۷ می باشند. نانو Sio2 ساخت شرکت چینی ZMN می باشد. مشخصات نانو-Sio2 در جدول ۲ نشان داده شده است.

جدول :(۱) مشخصات سیمان و خاکستربادی

مشخصات سیمان خاکستربادی

چگالی (g/cm3) 3/18 2/55
سطح مخصوص (cm2/g) 6910 4168
چگالی حجمی (g/cm3) 0/741 1/101
نسبت آب مورد نیاز (%) ۸۴/۸ –
میانگین قطر سطح مخصوص ۱۵/۳۲ ۱۲/۳۳
(میکرومتر)

جدول :(۲) مشخصات نانو Sio2

آیتم قطر (mm) نسبت سطح حجم (m2/g) چگالی (g/m3) خلوص (%)
هدف ۱۵+۵ ۱۶۰+۲۰ <0/15 >99/9

-۲-۲ خواص اختلاط

NC و SC به ترتیب خواص مخلوط بتن معمولی و بتن با نانو Sio2 میباشند. در بتن نانو Sio2 قسمت سیمان با نانو Sio2 جایگزین می شود. به علت اختلاف زیاد بین چگالی نانو Sio2 و آن سیمان، تراکم حالت مرطوب هر بتن برای تنظیم مشخصات ۱ m3 بتن اندازه گیری شد به گونه ای که در جدول (۳) ارائه شده است.

-۳-۲ تست مخلوط بتن