چکیده

بسپارهای ابرجاذب به طور عمده برای تولید پوشک بچه و نیز در کشاورزی به کار می روند. استفاده از این مواد در مخلوط های سیمانی، یک کاربرد با اهمیت و رو به گسترش، ولی کمتر شناخته شده است. حدود یک دهه پیش پژوهشهای نظری و عملی پیشرو نشان داد که استفاده از بسپارهای ابرجاذب در عمل آوری درونی بتن مزایای متعددی مانند کاهش جمع شدگی خودبهخودی و ترک خوردگی، و بهبود آبدار شدن ماتریس سیمانی را فراهم می نماید. با این حال، مشکلاتی از نظر کاهش کارپذیری و همچنین تضعیف مقاومت های مکانیکی مخلوطهای سیمانی حاوی بسپارهای ابرجاذب گزارش شده است. در این پایان نامه ساخت و استفاده از نانو کامپوزیتهای ابرجاذب بر پایه تکپارهای آکریلی مختلف و نانوسیلیس کلوئیدی یا پودری، به عنوان روشی برای پاسخگویی به مشکلات فوق انتخاب شد. نانو کامپوزیت ها ویژگی هایی مانند مقاومت مکانیکی بیشتر و اصطکاک لغزشی کمتر نسبت به بسپارهای معمولی از خود نشان میدهند که به ترتیب چشم اندازی از دوام و پایداری بیشتر در فرایند اختلاط با بتن، و مهمتر از آن افزایش کار پذیری و بهبود روانی در سامانه سیمانی را ارائه می دهد. علاوه بر این در صورت انجام واکنش پوزولانی بین نانوذرات سیلیس و کلسیم هیدروکسید در خمیر سیمان و تولید فازهای سیلیکاتی آبدار، احتمال بهبود خواص مکانیکی ماتریسی سیمانی وجود دارد. در این پژوهشی، شرایط سنتز شامل نوع و مقدار تکپار، و مقدار آغازگر و شبکه ساز بهینه شد تا بهترین مقادیر جذب تعادلی در محلول های درون حفره ای سنتزی و استخراج شله از خمیر سیمان به دست آید. همزمان تأثیر نانو کامپوزیتها بر روانی خمیر سیمان تازه نیز بررسی شد. نتایج نشان می دهد گروه کربوکسیلات جذب تعادلی کمتری نسبت به سولفونات ایجاد می کند و با افزایش مقدار آن نیز جذب کمتر می شود. روانی خمیر در مقدار زیاد شبکه ساز و مقدار متوسط آغازگر بیشینه و در مقدار متوسط گروه کربوکسیلات، کمینه است. گروه سولفونات کاهش بیشتری در روانی خمیر ایجاد می کند که با کاهش شبکه ساز تشدید می شود. مقدار نانوسیلیس اثر زیادی بر تغییرات جذب ندارد و اثر آن بر روانی خمیر مشابه اثر شبکه ساز بوده و وابستگی زیادی نیز به سایر متغیرهای سنتز مانند نوع و مقدار تکپار یونی دارد. لذا به نظر می رسد برهمکنش نانو کامپوزیت ها با سامانه های سیمانی بیشتر تابع نیروهای الکتروستاتیک و احتمالا ریختشناسی سطح آنها می باشد. مقاومت فشاری در مواردی بهبود یافته که ممکن است در اثر انجام واکنش پوزولانی نانوسیلیس باشد. طیف سنجی فروسرخ و تصاویر ریزساختار نانو کامپوزیت ها، انجام واکنش پوزولانی ذرات نانو سیلیس را تأیید می کنند.

واژه های کلیدی: ابرجاذب، نانو کامپوزیت، عمل آوری درونی، سسیمان، بتن۔

فهرست مطالب

فصل اول:بسیارهای ابرجاذب ونانو کامپوزیت ها

1-6- روشها و مراحل ساخت

یکی از مهمترین مراحل در ساخت بسپار نانو کامپوزیت، پراکنش مناسب نانوذرات در زمینه بسپار است که اگر به طور صحیح انجام نشود ذرات به صورت کلوخه” و تجمع یافته خواهند بود و مرز مشترک مناسبی بین نانوذرات و زمینه ایجاد نمی شود و در نتیجه نانوذرات به صورت نقص در شبکه بسپار عمل کرده و منجر به تضعیف خواص مکانیکی آن می شوند. این مسأله به ویژه در مورد نانوذراتی که انرژی سطحی بالا و در نتیجه تمایلی شدید به کلوخه شدن دارند مصداقی دارد و به همین دلیلی در اغلب موارد لازم است سطح نانوذرات توسط واکنشگرهای شیمیایی اصلاح شود تا پراکنش در زمینه بسپار به راحتی انجام شده و یک مخلوط همگن به دست آید. به عنوان نمونه اصلاح سطح خاکهای رس با جایگزین کردن کاتیونهای آلی به جای کاتیونهای فلزی انجام میشود. کاتیونهای آلی موجب انبساط و آسان شدن جدایی لایههای سیلیکاتی و پخش شدگی آنها در زمینه بسپار آلی می شوند. روشهای مختلف ساخت بسپارهای نانو کامپوزیت در ادامه به طور مختصر مورد بررسی قرار میگیرند

۱ – ۱-۶ روش سول-ژل

در این روش از مخلوط کردن پیش ماده تولید نانوذرات با بسپار زمینه به صورت محلول برای تشکیل سول و سپس اضافه کردن واکنشگرهای شیمیایی لازم برای تولید ژل و تبدیل پیش ماده به نانوذرات استفاده می شود. یکی از معروفترین موارد، روش اشتو بر است که در آن از آبکافت تترا اتیل ارتوسیلیکات در محیط قلیایی برای تولید نانوذرات سیلیسی استفاده میشود. در روشی سول-ژل اگر بسپار زمینه دارای گروه عاملی با قابلیت برقراری پیوند هیدروژنی با نانوذرات باشد پیوندهای فیزیکی به راحتی بین آنها برقرار می شود. بسپارهای آکریلاتی حاوی هیدروکسی اتیلی متاکریلات، آکریلیک اسید، آکریلامید، و همچنین پلی وینیل پیرولیدون، پلی وینیل استات، پلی آنیلین، پلی(دی متیل سیلوکسان)، پلی آمید و پلی یورتان، از این جمله اند. اگر بسپار گروه عاملی با قابلیت برقراری پیوند هیدروژنی نداشته باشد لازم است از عوامل جفت کننده استفاده شود. این مواد با برقراری پیوند کووالانسی بین نانوذرات و بسپار زمینه از جدایی فاز جلوگیری کرده و ایجاد نانو کامپوزیت را ممکن می سازند.

۱ – ۳-۶ بسپارش محلولی

 در این روش پس از پراکنشی نانوذرات در حلال یا شیرابه یا نامیزه مناسب، بسپار به صورت محلول به آن اضافه شده و پس از اختلاط کافی، حلال (معمولاً تحت خلاء) خارج می شود. این روش به طور گسترده برای تهیه فیلمهای نانو کامپوزیت به کار میرود چون به دلیل نازکی فیلم، خروج حلال از آنها به سرعت و آسانی انجام میشود.

۱- ۴-۶ روش درهم رفتگی مذاب

 این روش برای ساخت بسپارهای نانو کامپوزیت با نانوذرات لایه ای به کار میرود و در آن نانوذرات و بسپار در دمایی بالاتر از دمای انتقال شیشهای (برای بسپارهای آریخت)، یا نقطه ذوب (برای بسپارهای بلورین) با یکدیگر مخلوط میشوند که منجر به نفوذ بسپار در فضای بین لایه ای می شود. این روش به اعمال نیروهای برشی نسبتاً زیاد نیاز دارد تا فرایند اختلاط و پراکنش ذرات در زمینه بسپاری به درستی انجام شود. عدم استفاده از حلال، از مزیت های زیست محیطی این روش بوده و لذا نامزد مناسبی برای فرایند در مقیاسی صنعتی است.

1-1-مقدمه 1

1-2-کاربرد بسیارهای ابرجاذب     2

1-3-ساختار شیمیایی وروشهای ساخت 3

1-4-مشخصات فنی بسیارهای ابرجاذب  7

1-5-نانوکامپوزیت ها 8

1-6-روشها ومراحل ساخت 10

1-6-1-روش سول-ژل   11

1-6-2-روش بسپارش درجا 11

1-6-3-بسپارش محلولی 12

1-6-4-روش درهم رفتگی مذاب 12

1-6-5-نانوکامپوزیت های کلوئیدی 12

1-7-هیدروژل ها وابرجاذب های نانوکامپوزیت     13

الگوی جهانی کاربردهای نهایی بسپارهای ابرجاذب

الگوی جهانی کاربردهای نهایی بسپارهای ابرجاذب

فصل دوم:سیمان آبی:مخلوط ها وافزودنی ها

۱-۲ تعریف سیمان آبی

در معنای کلی کلمه، هر مادهای با خواص چسبندگی و چسبانندگی که بتواند ذرات معدنی را به صورت یک جسم یکپارچه درآورد سیمان گفته میشود. اما آنچه که اغلب در صنعت راه و ساختمان استفاده می شود سیمان آبی است که یک پیوندهٔ ” معدنی، غیر فلزی، و به شکل پودری است که پس از مخلوط شدن با آب، در نتیجه واکنش های شیمیایی به تدریج سخت می شو و پس از سخت شدن، مقاومت و پایداری خود را در زیر آب نیز حفظ می کند . سیمان آبی دارای انواع مختلفی است که در ادامه به معرفی چند نوع معروف و مهم میپردازیم.

سیمانهای آمیخته، از سیمان پرتلند به علاوه یک یا تعداد بیشتری ماده معدنی مناسب تشکیل شدهاند که در خواص مربوط به کسب مقاومت سیمان سهیم هستند   آمیختن می تواند هم شامل مخلوط کردن پودرهای جداگانه، هم آسیاب کردن توأم باشد. این مواد معدنی را مواد سیمانی” می گویند چون برخی از آنها خواص سیمانی دارند و به خودی خود می توانند در واکنش آبدار شدن شرکت کنند، برخی دیگر خواص سیمانی نهفته دارند یعنی واکنش آبدار شدن را فقط در حضور ترکیبهای شیمیایی دیگر مانند محصولات آبدار شدن سیمان پرتلند از خود نشان می دهند، و حتی برخی دیگر از طریق عملکرد فیزیکی خود در کسب مقاومت بتن سهیم می شوند یا اثر کاتالیزی بر آبدار شدن سایر مواد دارند. مواد سیمانی دستکم به ریزی ذرات سیمان و اغلب بسیار ریزتر هستند. مقدار این مواد در برخی سیمانهای آمیخته کم است (حدود ٪۵) ولی در برخی دیگر قسمت عمده را تشکیل می دهد. بیشترین مواد سیمانی مورد استفاده در سیمانهای آمیخته، از نوع پوزولان هستند که در ادامه مورد بررسی بیشتر قرار می گیرند.

2-8-1- خمیر سیمان

مخلوط آب و سیمان (و افزودنیها) بدون استفاده از مصالح (سنگ دانه)، خمیر سیمان نامیده می شود. در مواردی که خمیر سیمان دارای روانی و سیالیت باشد به آن دوغاب سیمان” نیز گفته می شود. در تمامی مخلوطهای سیمانی جزء چسبانندهای که سنگدانه های ریز (ماسه) و سنگ دانه های درشت را به هم اتصال می دهد خمیر سیمان است و لذا مقاومت مکانیکی و همچنین خواص مرتبط با دوام خمیر سیمان سهم عمده ای در خواصی نهای مخلوط سیمانی دارد. همچنین خواص خمیر سیمان تازه، مانند روانی و زمان گیرش مستقیماً خواص بتن تازه را تحت تأثیر قرار می دهد. به همین دلیل در بسیاری از پژوهشهای آزمایشگاهی می توان از نتایج به دست آمده از آزمایش بر روی خمیر سیمان به عنوان ملاک و معیار برای تخمین کیفی خواص بتن مربوطه استفاده کرد. باید توجه داشت که به دلیل حجم نسبتاً زیاد سنگ دانه در بتن و تأثیرات ناشی از شکل و خواص آنها بر خواص بتن نهایی نمی توان رابطه کمی بین خواص خمیر و خواص بتن حاصله برقرار کرد. به عنوان نمونه، یک خمیر سیمان یکسان، در اختلاط با سنگدانه های گرد گوشه و با توزیع مناسب دانهبندی منجر به روانی بیشتر نسبت به اختلاط همان خمیر با سنگدانه پولکی شکل یا گوشه دار می شود.

3-3-2-طرح فاکتوریل

در این روش به جای تغییر دادن یک متغیر در هر نوبت، تمامی متغیرها به صورت همزمان تغییر می کنند. این طرح از اهمیت زیادی در طراحی آزمایشها برخوردار بوده و قادر به شناسایی اثر متغیرها و برهمکنش های احتمالی آنها بر متغیر خروجی است و به دو نوع طرح فاکتوریل کامل” و طرح فاکتوریل کسری ” تقسیم بندی می شود. در طرح های کامل تمامی سطوح از تمامی متغیرها مورد آزمایش قرار می گیرند و لذا اطلاعات کامل و دقیقی از تمامی اثرها و برهمکنش ها فراهم می شود. در طرح های کسری فقط بخشی از کل طرح های ممکن اجرا می شوند و مزیت آنها کاهش قابل توجه در تعداد، هزینه، و زمان انجام آزمایش است. این طرح ها اطلاعات خوبی در مورد اثرهای اصلی و همچنین برخی اطلاعات در مورد برهمکنش ها فراهم میآورند. برای ارزیابی نتایج به دست آمده از اجرای یک طرح فاکتوریل از روشهای تحلیل و ایازشی یا تحلیل و ردایی استفاده میشود. سایر ابزارهای مفید برای تحلیل نتایج طرح فاکتوریل، شامل نمودارهای اثرهای اصلی و نمودارهای برهمکنش هستند.

۳-۳-۳ تحلیل و ردایی

مجموعه ای از روشهای آماری برای تحلیل تفاوت های مشاهده شده بین میانگین چند گروه از دادهها است و به وسیله آن کل تغییرات موجود در مجموعه ای از مشاهدات را می توان به اجزای مرتبط به هر یک از منابع مولد آن تغییرات تفکیک کرد. سادهترین شکل تحلیل و ردایی، آزمونی آماری است که معلوم می کند میانگین های چند گروه داده با هم برابرند یا خیر و به عبارت دیگر نوعی از آزمون t است

2-1-تعریف سیمان آبی 16

2-2-سیمان پرتلند 16

2-3-سیمان پرآلومین 17

2-4-سیمان های آمیخته 18

2-5-پوزولان ها      19

2-5-1-خاکستربادی 19

2-5-2-سرباره کوره آهن گدازی 20

2-5-3-پوزولان های آتشفشانی 21

2-5-4-میکروسیلیس 21

2-5-5-نانوسیلیس 22

2-6-واکنش آبدار شدن سیمان  22

2-7-ریزساختارخمیر سیمان 24

2-8-مخلوط های سیمان آبی وافزودنی های آنها   26

2-8-1-خمیر سیمان 26

2-8-2-ملات سیمانی 26

2-8-3-بتن  27

2-9-افزودنی ها 29

2-10-خواص افزودنی ها    29

2-10-1-کاهش میزان آب مخلوط 29

2-10-2-تاخیراندازها 32

2-10-3-اصلاح گران روی  33

2-11-عمل آوری 35

2-11-1-عمل آوری درونی 37

2-11-2-پی آمدهای اصلی عمل آوری درونی 37

2-11-3-پی آمدهای جانبی عمل آوری درونی  38

2-11-4-مواد مناسب برای عمل آوری درونی  41

2-12-ابرجاذب ها برای عمل آوری درونی  44

2-12-1-تاریخچه ومبانی نظری 44

2-12-2-مشاهدات تجربی   50

2-12-3-سایرجنبه های کاربردی 55

2-13-هدف از انجام این پژوهش 56

بسپارهای نانوکامپوزیت خواص فوق العاد ه مکانیکی از خود نشان میدهند

بسپارهای نانوکامپوزیت خواص فوق العاد ه مکانیکی از خود نشان میدهند

فصل سوم:بخش تجربی

۶-۳-۳ اهمیت آماری (مقدار P)

یکی از راههای گزارش نتایج آزمون یک فرضی آماری این است که اعلام کنیم در یک سطح آلفای معین، فرض صفر مردود شده است یا خیر. این روش، آزمون با سطح اهمیت ثابت نامیده میشود و عیب آن این است که مخاطب متوجه نمی شود آیا آمارهٔ آزمون با فاصله کمی از مرز قبولیا مردودی، در محدوده مردود قرار گرفته، یا فاصله زیادی با این مرز داشته و به خوبی در درون محدوده مردود قرار دارد. برای پرهیز از این مشکل از مقدار P استفاده می شود که نشان می دهد چقدر احتمال دارد با درست بودن فرض صفر، بزرگی آماره آزمون به اندازه مقدار مشاهده شده برسد. تعریف رسمی تر P عبارت است از: پایین ترین سطح اهمیت که منجر به رد شدن فرض صفر می شود. بنابراین وقتی مقدار P کمتر از سطح اهمیت مورد نظر باشد (که پیش از انجام آزمایش مورد توافق قرار گرفته) می توان فرض صفر را رد کرد. مقدار P معمولاً ۰/۰۵ یا ۰/۰۱ است و بدان معنی است که در صورت برقرار بودن فرض صفر، به دست آمدن نتیجه مشاهده شده بسیار نامحتمل است. مقدار P اطلاعات بیشتری درباره وزن شواهد برای رد کردن فرض صفر ارائه کرده و مخاطب می تواند در هر سطح اطمینان معین، تصمیم گیری درستی انجام دهد.

3-1-مواد اولیه 60

3-2-دستگاه ها 62

3-3-طراحی آزمایشها 63

3-3-1-تعریف طراحی آزمایشها 63

3-3-2-طرح فاکتوریل   65

3-3-3-تحلیل وردایی 65

3-3-4-خطای آماری نوع اول و نوع دوم  66

3-3-5-سطح آلفا 66

3-3-6-اهمیت آماری 67

3-3-7-طرح تاگوچی 67

3-3-8-نمودار پارتو 68

3-3-9-نمودار اثرات اصلی 68

3-3-10-نمودار اثرات برهم کنش    68

3-4-راهبرد طراحی آزمایش  69

3-4-1-شناسایی پارامترهای مهم سنتز 69

3-4-2-بهینه سازی بسپار زمینه 69

3-4-3-ساخت نانوکامپوزیت ها 70

3-5-روشهای ساخت 70

3-5-1-ساخت بسپارهای ابرجاذب    70

3-5-2-ساخت نانوکامپوزیت های ابرجاذب 71

3-5-3-ساخت ریزگوی نانوکامپویت ابرجاذب به روش پیکرینگ وارونه 71

3-6-بررسی خواص 72

3-6-1-محتوای ژل 72

3-6-2-جذب تعادلی 73

3-6-3-سرعت جذب 74

3-6-4-آزمون مینی اسلامپ      74

3-6-5-رئومتر چرخشی 76

3-6-6-زمان گیرش خمیرهای سیمان 77

3-6-7-مقاومت فشاری وخمشی 77

توزیع حجمی فازهای خمیر سیمان برحسب پیشرفت درجه آبدار شدن

توزیع حجمی فازهای خمیر سیمان برحسب پیشرفت درجه آبدار شدن

فصل چهارم:نتایج وبحث

۱-۴ – ۱ زمان گیرش

یکی از موارد مهم در استفاده از هر نوع ماده افزودنی برای سامانه های سیمانی، در نظر گرفتن تأثیرات خواسته با ناخواسته آن بر زمان گیرش است. با رجوع به قسمت ۲ – ۱۰ – ۲ می توان ملاحظه کرد که معمولاً مواد تأخیرانداز گیرش دستکم دارای یکی از گروه های عاملی هیدروکسیل، کربوکسیل، یا سولفونات هستند. با توجه با وجود گروه های عاملی مورد اشاره در ساختار ابرجاذبها، در ابتدا بررسی تأثیرات احتمالی آنها بر گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان انجام شد و نشان داد که هیچ یک از ابرجاذبهای سنتز شده تأثیر آماری بامعنی بر زمانهای گیرش ندارند. همچنین برای اطمینان از عدم تأثیرگذاری احتمالی جزء سول، نمونه های فاقد شبکه ساز که سایر پارامترهای سنتز آنها مانند ابرجاذبها بود ساخته شده و همان گونه که شکل ۴-۱ نشان می دهد تأثیر آنها نیز بر گیرش اولیه و نهایی خمیرهای سیمان قابل ملاحظه نیست.

4-1-خواص بسپالرهای ابرجاذب  78

4-1-1-زمان گیرش 78

4-1-2-ظفیت جذب ومحتوای ژل 79

4-2-ابرجاذب های AA-co-AMا    83

4-2-1-جذب تعادلی 83

4-2-2-روانی خمیرسیمان 87

4-3-ابرجاذب  91

4-3-1-جذب تعادلی 91

4-3-2-روانی خمیر سیمان  94

4-4-نانوکامپوزیت ها        97

4-5-نانوکامپوزیت ها    100

4-6-مقاومت های مکانیکی خمیر وملات 104

4-7-ریزساختار ابر جاذب ها وخمیر سیمان 106

4-8-رئولوژی 109

4-9-ریزگوی های  نانوکامپوزیت     112

4-10-طیف های FTIRا  113

4-11-جمع بندی نتایج وارائه پیشنهادها 116

4-11-1-جمع بندی نتایج 116

4-11-2-پیشنهادها 121

مراجع   122

ساختار ونام برخی آغازگرهای رادیکالی گرمایی و اکسایش-کاهش

ساختار ونام برخی آغازگرهای رادیکالی گرمایی و اکسایش-کاهش

فهرست جداول

2-1-ترکیب فازهای اصلی تشیکل دهنده کلینکر سیمان پرتلند وحدود تقریبی آنها   17

3-1-مشخصات فیزیکی نانوسیلیس کلوئیدی ونانوسیلیس پودری 61

3-2-مشخصات فیزیکی وشیمیایی سیمان پرتلند  61

3-3-هدایت الکتریکی وترکیب محلولهای درون حفره ای  73

4-1-مشخصات طرح های فاکتوریل برای بررسی اثر پارامترهای سنتز برجذب تعادلی و محتوای ژل 79

4-2-مشخصات طرح تاگوچی برای بررسی پارامترهای سنتز ابرجاذب      83

4-3-آزمایشهای طرح تاگوچی برای بهینه سازی جذب تعادلی ابرجاذب 84

4-4-روانی خمیرهای سیمان حاوی ابرجاذب    89

4-5-مشخصات طرح فاکتوریل برای ابرجاذب ها 92

4-6-آزمایش های طرح فاکتوریل برای بهینه سازی جذب تعادلی در ابرجاذب 93

4-7-روانی خمیرهای سیمان حاوی ابرجاذب     95

4-8-مشخصات نانو کامپوزیت های سنتز شده برپایه ابرجاذب نمونه 3 از جدول 4-3        98

4-9-مشخصات نانوکامپوزیت های سنتز شده برپایه ابرجاذب نمونه 19 ازجدول 4-4     98

4-10-مشخصات نانوکامپوزیت ها حاوی %5 نانوسیلیس  101

4-11-مقاومت های فشاری وخمشی نمونه های خمیر وملات حاوی نانوکامپوزیت       105

4-12-پارامترهای رئولوژی خمیرهای سیمان براساس مدل هرشل-بالکلی   109

4-13جذب های مشخصه درطیف فروسرخ  خمیر سیمان سخت شده 114

سازوکار تشکیل رادیکال برروی زنجیره پلی ساکارید توسط Ce

سازوکار تشکیل رادیکال برروی زنجیره پلی ساکارید توسط Ce

فهرست شماها

1-1-ساختار،نام،و تکپاره ای معمول درساخت بسپارهای ابرجاذب    4

1-2-برخی از معمولترین شبکه سازها درساخت ابرجاذب ها    5

1-3-ساختار ونام برخی آغازگرهای رادیکالی گرمایی واکسایش-کاهش 6

1-4-سازوکار تشکیل رادیکال برروی زنجیره پلی ساکارید توسط Ceا   7

2-1-ساختار بسپار نفتالین فرمالدهید سولفونات   30

2-2-ساختار بخشی ازمولکول لیگنو سولفونات 30

2-3-هیدروکسی اسیدهای مورد استفاده به عنوان مواد کاهنده آب 30

2-4-ساختار  بسپار ملامین فرمالدهید سولفونات 31

2-5-ساختار برخی ابرروان کننده های پایه آکریلات   32

شمایی از روند توسعه و واکنش های اصلی آبدار شدن فازهای سیمان پرتلند

شمایی از روند توسعه و واکنش های اصلی آبدار شدن فازهای سیمان پرتلند

فهرست شکلها

1-1-یک نمونه ابرجاذب تجاری 1

1-2-الگوی جهانی کاربردهای نهایی بسپارهای ابرجاذب 2

1-3-نمایش شمایی حالت های مختلف ممکن برای نانوکامپوزیت کلوئیدی 13

1-4-بسپارهای نانوکامپوزیت خواص فوق العاده مکانیکی ازخود نشان میدهند 14

2-1-تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی سیمان پرتلند وبرخی پوزولان ها 20

2-2-شمایی ازروند توسعه و واکنش های اصلی آبدار شدن فازهای سیمان پرتلند  23

2-3-تغییرات ترکیب ژل جامد خمیر سیمان در طول زمان  24

2-4-تصاویر SEM ریزساختار خمیرسیمان 25

2-5-تاثیرگران روی بتن برسرعت جریان یافتن آن 28

2-6-انواع سبک دانه با قابلیت عمل آوری درونی-مورد استفاده دربتن 43

2-7-توزیع حجمی فازهای خمیرسیمان برحسب پیشرفت درجه آبدار شدن  48

2-8-کمینه آب لازم عمل آوری درونی،برای آبدار شدن پیشینه وخود خشکانش کمینه 50

2-9-اثر استفاده از SAP درنگهداری رطوبت نسبی درون خمیرسیمان 51

2-10-اثرمقادیر مختلف SAP برمیزان تغییرشکل خمیر سیمان دردمای 20 درجه 51

2-11-جمع شدگی خمیر سیمان های آمیخته حاوی دوده سیلیسی،سرباره،وخاکستربادی 54

2-12-ارتباط سرعت جذب ابرجاذب باساختار،وتاثیر آن برروانی خمیر سیمان 56

2-13-اندازه گیری اثراندازه ذرات SAP برتغییر شکل خمیرهای سیمان حاوی دوده سیلیسی 57

3-1-سنجش رئولوژی خمیرسیمان 62

3-2-دستگاه های سوزن ویکات،جک آنالوگ بتن شکن،وبارگذاری سه نقطه ای 63

3-3-خلاصه تصویری آزمون نرمال بودن برای داده های پخش شدگی مینی اسلامپ 75

3-4-برنامه سرعت برش دستگاه رئومتر 76

4-1-میانگین زمان گیرش خمیرهای سیمان حاوی همبسپارهای شبکه ای نشده 79

4-2-تاثیر مقدار شبکه ساز وآغاز گر برمحتوای ژل ابرجاذب ها 80

4-3-تاثیرمقدار شبکه ساز وآغاز گر برظرفیت جذب آب ابرجاذب ها 81

4-4-تاثیرخشک کردن برجذب تعادلی ابرجاذب های حاوی HEMAا 82

4-5-نمودار اثرات اصلی برای جذب تعادلی ابرجاذب درمحیط های مختلف   85

4-6-نمودار اثرات اصلی برای روانی خمیرهای سیمان حاوی ابرجاذب 91

4-7-نمودار برهم کنش متغیرهای سنتز ابرجاذب بر جذب تعادلی  94

4-8-نمودار برهم کنش متغیرهای سنتز ابرجاذب برروانی خمیرهای سیمان 96

4-9-نموداربرهم کنش متغیرهای سنتز نانوکامپوزیت برجذب تعادلی   102

4-10-نمودار برهم کنش متغیرهای سنتز نانوکامپوزیت برروانی خمیرسیمان 103

4-11-چسبندگی ذرات متورم شده ابرجاذب به یکدیگر وبه سطح پوست 104

4-12-تصاویرریز ساختار خمیر سیمان کنترل وخمیر حاوی ابرجاذب 107

4-13-تصاویر ریزساختار ابرجاذب ونانوکامپوزیت 108

4-14-محصولات واکنش پوزولانی پس از قرارگیری نمونه های درمحلول درون حفره ای استخراج شده 109

4-15-نمودار رفتار رئولوژی خمیرهای سیمان حاوی ابرجاذب ها 110

4-16-نمودار گران روی خمیرهای سیمان حاوی ابرجاذب براساس مدل هرشل-بالکلی 110

4-17-تصاویرریزگوی های ونانوذرات سیلیس کلوخه شده 113

4-18-طیف فروسرخ پودر سیمان پرتلندی وخمیر سخت شده 113

4-19-طیف فروسرخ نانوکامپوزیت ها  115

4-20-طیف فروسرخ نانوسیلیس ومحصول واکنش پوزولانی       115

نمایش شمایی حالت های مختلف ممکن برای نانوکامپوزیت کلوئیدی

نمایش شمایی حالت های مختلف ممکن برای نانوکامپوزیت کلوئیدی


Abstract

Superabsorbent polymers are mainly used in baby diapers and in agriculture. A less known emerging and potentially important application is the internal curing of cement based materials. About a decade ago, pioneering works demonstrated that using SAP in concrete reduces autogenous shrinkage and cracking, and improves hydration of the cement matrix. However, problems like workability reduction, and deterioration of mechanical strength of the mixture are reported. In this thesis, nanocomposites using nanosilica and acrylic monomers were prepared and used to address the above problems. Nanocomposites exhibit enhanced mechanical strength and reduced sliding friction, compared with conventional polymers, which suggests their potential for better endurance in mixing process and, more importantly, a higher flowability of cementitious systems. Furthermore, mechanical properties of the cement matrix may enhance if the nanoparticles in the polymer matrix can take part in pozzolanic reaction.In this research, the effect of type and amount of monomers, and amounts of initiator and crosslinker were investigated with regard to swelling ratios in artificial and extracted pore solution and their effect on flowability of cement pastes. Results indicate that carboxylate groups in nanocomposite result in lower swelling ratios than sulfonate groups. Intermediate levels of carboxylate groups reduce the workability and higher amounts of crosslinker and intermediate levels of initiator increase it. A decreased flow is caused by sulfonate groups, especially at lower levels of crosslinker. The nanosilica content has little influence on the equilibrium swelling, but it affects flowability of pastes the same way the crosslinker does, and it is highly influenced by other factors such as type and content of ionic monomer. It appears that the interaction of nanocomposites with cementitious materials is mainly governed by electrostatic forces, and to some extent by their surface morphology. Compressive strength of mortars containing nanocomposites is increased in a few cases and might be due to the pozzolanic reaction of nanosilica. FTIR spectra and SEM images of nanocomposites’ microstructure provide evidence for successful pozzolanic reaction of nanosilica particles of the nanocomposites.

Keywords: superabsorbent, nanocomposite, internal curing, cement, concrete.


تعداد صفحات فایل : 133

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید