اثر استفاده از نانوذرات روی خواص خودترمیمی کامپوزیتهای پایه سیمانی مهندسی شده

سیمان و محصولات کامپوزیت پایه سیمانی مثل انواع بتن، حجم زیادی از مصالح مورد نیاز ساخت و ساز را به خود اختصاص داده اند. از جمله مهم ترین مسائل و مشکلات در صنعت بتن، دوام و پایداری آن در مقابل عوامل محیطی و ترک ها می باشد. ترک ها می توانند به علت عوامل مختلفی از جمله مواد سازنده بتن، عوامل خارجی مانند بار اضافی، عوامل محیطی یا طراحی نادرست در تمامی مراحل عملکرد و کارکرد بتن ایجاد گردند که این عوامل می تواند اثرات منفی بسیاری بر روی رفتار مکانیکی بتن ایجاد نماید. علاوه بر این، ترک های سطحی بتن باعث نفوذ آب و مواد خورنده به داخل بتن و تخریب و زنگ زدن میل گردها می گردد که آن ها نیز با انبساط حاصل از اکسید شدن، ترک های جدیدی ایجاد می کنند. هم چنین باید ذکر گردد که تعمیر و ترمیم سازه های تخریب شده هزینه و انرژی زیادی را مصرف می کند. توانایی خودترمیمی بتن و کامپوزیت های پایه سیمانی در حدود یک دهه است که مورد بررسی و تحقیق محققان قرارگرفته است. در کامپوزیت های پایه سیمانی رفتاری به نام ترمیم خودبه خودی وجود دارد که ترک هایی کم تر از mµ 200 را شامل می شود ولی ترک هایی که عملا در حین تولید سازه های بتنی ایجاد می گردند در حدود mµ 150-300 می باشد که بیش تر آن ها به وسیله خاصیت خودترمیمی، ترمیم نمی شوند. تلاش های بسیاری برای بهبود قابلیت و توانایی تغییرشکل مواد پایه سیمانی به وسیله افزودن الیاف انجام گرفته است. یک نوع از کامپوزیت های پایه سیمانی تقویت شده با عملکرد بالا، کامپوزیت پایه سیمانی مهندسی شده می باشد که دارای رفتار پلاستیک و شکل پذیری بالا با افزودن مقدار متوسط الیاف است. نتایج تحقیقات نشان می دهد که مواد کامپوزیت مهندسی پایه سیمانی توانایی خودترمیمی را در شرایط محیطی مختلف (به عنوان مثال قرارگیری در آب) حتی در کرنش های چند درصد دارند و خودترمیمی در این مواد، دوام طولانی مدت را بعد از ترک بهبود می دهد. تاکنون، کاربردهای نانوفناوری و پیشرفت در حوزه مواد ساختمانی متغیر بوده است. ذرات در اندازه نانو دارای یک نسبت سطح به حجم بالا می باشند که باعث ایجاد پتانسیلی شدید برای واکنش پذیری شیمیایی می گردد. نانوذرات می توانند به عنوان مراکزی برای فازهای سیمانی، افزایش هیدراته شدن سیمان به دلیل واکنش پذیری بالا، به عنوان تقویت کننده و پرکننده برای چگال شدن ریزساختار و کاهش تخلخل ها با قرارگیری در حفرات بین دانه های سیمان و بهبود مناطق اتصال اگریگیت ها عمل کنند. مهم ترین موضوع در نانوذرات مصرفی در مواد پایه سیمانی، پراکنده شدن موثر می باشد که عدم حصول این امر، مناطق واکنش نداده ای را ایجاد می کند که موجب ایجاد پتانسیل برای تشکیل غلظت های تنش در مواد می گردد. نانوذرات باعث اثرات مفیدی از جمله پرکردن حفرات بین دانه های سیمان و ایجاد اثرپرکنندگی، ایجاد مراکزی به عنوان سرعت دهنده هیدراسیون، بهبود مناطق تماس اگریگیت ها و اتصال بهتر آن ها و سیمان و بهبود استحکام در مواد پایه سیمانی می گردند. در این پژوهش، برای اولین بار کامپوزیت های پایه سیمانی مهندسی شده با استفاده از الیاف های پلی پروپیلنی تهیه گردید و برای بهبود رفتار خودترمیمی این نوع از کامپوزیت ها، از نانوذرات سیلیس و آلومینا استفاده شد.