آجرهای لعاب دار نفیس مکشوفه از تپه ربط، منتسب به حکومت محلی ماناها در هزاره اول پیش ازمیلاد در شمال غرب ایران می باشد. انجام مطالعات فنی باعث شناخت تکنولوژی ساخت لعاب دراین آجرهای منحصر به فرد، و نیز روشن نمودن هنر لعاب سازی در ادوار پیش از هخامنشیان در ایران خواهد بود. ویژگی این آجرها تنوع بسیار در فرم و نقوش آنها می باشد. بیشتر آجرها به فرم مکعب، مکعب مستطیل های کنگره دار می باشند. نقوش این آجرها شامل دوایر متحد المرکز و هم چنین نقوشی شبیه ستاره محتمل به کاربردهای نجومی؛ نقوش گیاهی و نیز تعداد زیادی الهه های بالدار با سر انسان و بدن جانوران اسطوره ای، که برگرفته از هنر آشوری است، می باشد. قدمت این آجرها حدود 800 تا 600 پ.م. تعیین شده است. دراین پروژه جهت تکمیل مطالعات باستان شناختی؛ مطا لعات فنی و شناسایی ترکیب و ساختار بدنه آجرها و لعاب ها انجام شده است و آسیب ها و مشکلات آجرها نیز بررسی شده که بیشتر ناشی از ضعف تکنیک و با تأسف بسیار صدمات جبران ناپذیر وارده درحین حفاری می باشد.

سرباره ماده ای غیر فلزی بوده که به عنوان محصول فرعی در هنگام تولید مواد فلزی بدست می آید. سرباره کنورتور (bofs)ماده تولید شده در حین پالایش فولاد خام در کنورتور می باشد. میزان تولید این ماده در حدود 20-10% از کل وزن فولاد تولیدی می باشد که با توجه به تولید مداوم این ماده و هم چنین عدم وجود کاربرد ثابت و مشخص، مشکلاتی از لحاظ زیست محیطی و انباشتگی فضا در کارخانه های تولید آهن و فولاد بوجود آورده است. تجربه استفاده از سایر محصولات سرباره ای در صنعت سیمان ما را بر آن داشت تا با بررسی خواص و ویژگی های این ماده اثر افزودن آن را بر خواص سیمان پرتلند معمولی (opc) بررسی و نتایج با دو نوع سرباره دیگر آهن و فولاد مقایسه شود. از اینرو، ابتدا با نمونه برداری دقیق و اصولی یک ترکیب مشخص از مواد اولیه بدست آمد، نمونه حاصل توسط آسیاب گلوله ای مورد خردایش قرار گرفت. به منظور شناخت ترکیب شیمیایی و مینرال های موجود در مواد اولیه، آزمون های فلورسانت اشعه ایکس (xrf) و پراش اشعه ایکس (xrd) در مورد آنها صورت گرفت که نمایان-گر حضور فازهای سیمانی فعال و مقادیری فاز پرتلندیت در ترکیب آنها بود. سپس با ساخت ترکیب هایی حاوی مقادیر مختلف سرباره که جایگزین سیمان شدند، اثر این مواد بر سه حالت مختلف مخلوط های سیمانی بررسی شد. خواص رئولوژیکی، هدایت الکتریکی و قلیاییت در حالت دوغاب، خواص گیرشی در حالت خمیر و هم چنین خواص مکانیکی نمونه های ملات با عمرهای 3، 7، 28 و 90 روزه بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که استفاده از سرباره کنورتور باعث کاهش سیالیت دوغاب های سیمانی و افزایش زمان گیرش خمیر می شود. به علاوه، مقادیر زیاد سرباره کنورتور در ترکیب باعث جذب آب بالایی می شود که دلیل آن حضور فاز پرتلندیت و آهک آزاد در ترکیب می باشد. با بررسی های ریزساختاری که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت مشخص شد که استفاده از سرباره کنورتور در سیمان باعث تشکیل ساختاری غیر یکنواخت و متخلخل شامل فازهای سوزنی شکل کلسیم سیلیکات هیدراته (c-s-h) می شوند. در پی آنالیز محصولات هیدراسیون توسط پراش پرتوی ایکس مقادیری فازهای هیدراته نشده و غیر فعال هم در ترکیب یافت شد. لذا به منظور فعال ساختن فازهای موجود در ترکیب، اثر افزودن فعال ساز قلیایی کلراید کلسیم (cacl2) و هم چنین نانو سیلیس بر خواص مخلوط های سیمانی حاوی این نوع سرباره هم بررسی شد. نتایج بدست آمده از مثبت بودن اثر این مواد بر خواص خمیر و ملات خبر دادند. به خصوص در مورد نانو سیلیس، این ماده با فاز پرتلندیت و هم چنین دیگر فازهای کمتر فعال موجود در سرباره واکنش داده و باعث رشد کریستال های کلسیم سیلیکات هیدراته و تشکیل کریستال های صفحه ای شکل توبرموریت در ساختار شد، که ترکیب تشکیل شده حفرات ریز موجود در ترکیب را نیز به خوبی پرکرده و باعث افزایش استحکام مکانیکی نمونه-های حاوی سرباره و نانو سیلیس می باشد. تصاویر میکروسکوپی از این نمونه ها ریز ساختاری یکنواخت تر و متراکم تر را نشان داده است.

بیوسرامیک ها یک دسته عمومی از مواد غیرآلی غیرفلزی هستند که به شکل کاشتنی یا عضو مصنوعی در بدن انسان به کار می روند. سیمان های زیست فعال در سیستم های کلسیم فسفاتی، کلسیم سیلیکاتی و کلسیم آلومیناتی، به دلیل توانایی پیوند با بافت های نرم و سخت از جمله مهم ترین بیومواد مصرفی در پزشکی و دندانپزشکی برای کاربردهای چون ترمیم عیوب استخوانی و نوسازی فک و صورت هستند. هدف از پژوهش حاضر، تهیه، مشخصه یابی و ارزیابی سیمان زیست فعال سرامیکی مطابق با روش های مستند موجود و همچنین شناسایی مناسب ترین ترکیب برای کاربرد در بدن است. از این رو به منظور بررسی تأثیر نانوسیلیس روی خواص فیزیکی، مکانیکی و بیولوژیکی سیمان کلسیم آلومیناتی، از این افزودنی در مقادیر 0، 2، 5 و 8 درصد وزنی استفاده شد. با هدف شناخت ترکیب شیمیایی و مینرال های موجود در نمونه های تهیه شده از تکنیک های پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف سنجی تبدیل فوریه فرو سرخ (ftir) بهره گرفته شد. خواص فیزیکی نمونه های سیمانی اعم از دانسیته بالک و تخلخل باز و همچنین خواص مکانیکی شامل استحکام های فشاری و خمشی بررسی شد. به منظور بررسی زیست فعالی مخلوط های سیمانی تهیه شده از آزمون های برون تنی و درون تنی شامل غوطه ور کردن نمونه ها در محلول شبیه سازی شده بدن و کاشت نمونه های سیمانی با ترکیب های مختلف در زیر پوست موش استفاده شد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که نانوسیلیس قادر است با کنترل فرآیند هیدراسیون سیمان کلسیم آلومیناتی باعث اصلاح ساختار و افزایش استحکام نمونه ها شود. با بررسی های ریزساختاری که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت مشخص شد که سطح تمام نمونه های کلسیم آلومیناتی توسط لایه ای از هیدروکسی آپاتیت پوشانده شده است. این رفتار زیستی حاکی از زیست فعالی ترکیب سیمانی مورد مطالعه بود. ارزیابی زیستی این سیمان در شرایط درون تنی حاکی از جذب نمونه های سیمانی توسط بافت و همچنین نبود هیچ گونه عفونت در محل کاشت بود. بر اساس نتایج حاصل از آزمون های برون تنی و درون تنی، بهترین رفتار زیستی در نمونه کلسیم آلومیناتی حاوی 2 درصد وزنی نانوسیلیس مشاهده شد. در نهایت تأیید می شود که این ترکیب می تواند در کنار بافت سخت برای درمان نقص و ترمیم عیوب استخوانی با ضریب اطمینان بالایی به کار برده شود.

سیمان¬های دندانی غالباً جز بیوسرامیک¬های زیست خنثی محسوب می¬شوند، و امروزه¬ جز مهم¬ترین مواد مورد استفاده هستند. در این تحقیق علاوه بر بررسی خواص مکانیکی و زیست سازگاری سیمان سفید ، زیست فعالی و رفتار بدن موجود زنده به نمونه کاشت شده از جنس این سیمان در زیر پوست موش ، مورد مطالعه قرار گرفت. لذا قرص¬هایی با ابعاد استاندارد از این سیمان در شرایط دمایی و زمانی متفاوت تهیه شد و سپس به مدت 14 و 28 روز در محلول شبیه سازی بدن قرار گرفتند و به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی سطح قرص¬ها از نظر رشد هیدروکسی آپاتیت مورد بررسی قرار گرفت. هم¬چنین آنالیزهای اسپکتروسکوپی اشعه ایکس به منظور تعیین عناصر و تفرق اشعه ایکس به منظور تعیین نوع فازهای هیدراته از قرص¬ها گرفته شد. تصاویر و آنالیز عنصری نشان دهنده تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح قرص¬ها می¬باشد. در ادامه تعدادی از نمونه ها در زیر پوست موش و در شرایط استاندارد ، در دوره های زمانی 4 ،8 و 12 روز کاشته و پس از برداشت بافت اطراف ، این نمونه ها مورد بررسی آسیب شناسی قرار گرفت که پس از این بررسی ها سیمان سفید به عنوان یک ماده خنثی شناخته شد

در سال های اخیر استفاده از نانو ذرات در زمینه های کاربردی به منظور ساخت مواد با عملکرد های جدید، توجهات فراوانی را به خود جلب کرده است. از جمله این کاربردها می توان به استفاده از نانو ذرات سیلیس در سیمان اشاره داشت. سیمان سفید با مشخصات سیمان پرتلند نوع iii,i مطابقت دارد . با این تفاوت که با انتخاب مواد اولیه مناسب ، از ورود مواد رنگی نظیر اکسیدهای آهن و منیزیم و غیره به فرآیند ساخت سیمان سفید جلوگیری می شود. نانو سیلیس به عنوان یک ماده پر کننده در خمیر سیمان عمل می کند. افزودن نانو سیلیس به سیمان باعث می گردد si02 فعال آن با هیدروکسید کلسیم ca(oh)2 آزاد موجود در منافذ موئین خمیر واکنش داده و ژل c-s-h بیشتری تولید نماید و در نهایت باعث تراکم ساختار خمیر سیمان و کاهش نفوذپذیری وافزایش مقاومت آن گردد. مطالعات گذشته نشان داده است که سیمان سفید خواص زیست فعالی خوبی داشته است. در این تحقیق سیمان سفید با درصدهای مختلف نانوسیلیس (0، 5/0، 5/2 و 6) و با نسبت آب به جامد برابر 5/0 مخلوط شد و نمونه هایی مطابق با استانداردهای استحکام فشاری و استحکام خمشی تهیه گردید، در روزهای 7 و28، استحکام فشاری و خمشی نمونه ها اندازه گیری شد. هم چنین زمان ریزش دوغاب ها و زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان اندازه گیری شد. به منظور تشخیص نوع فازهای کریستالی و ترکیب موجود در نمونه ها، پودر آن ها توسط دستگاه پراش پرتو ایکس (xrd) مورد آنالیز قرار گرفت. به منظور بررسی زیست فعالی سیمان سفید نمونه هایی قرص مانند تهیه شد و سپس در معرض مایع شبیه سازی شده بدن، در شرایط آزمایشگاهی قرار گرفت. بررسی های ftir، sem و edx انجام گردیده بر روی سطح سیمان سفید پس از 28 روز نشان داد که یک لایه هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح کلیه ترکیبات سیمان سفید تشکیل شد که این لایه هیدروکسی آپاتیت می تواند بستری برای اتصال و تکثیر سلول های استخوان ساز جدید در داخل بدن مهیا کند. آزمون سمیت سنجی (mtt) نیز به منظور ارزیابی سازگاری زیستی روی نمونه ها انجام شد و نشان داد که سیمان پرتلند سفید از نظر سازگاری زیستی خنثی بوده و افزودن نانو سیلیس به سیمان باعث کاهش اثر سازگاری زیستی شد. هم چنین از هر نمونه در زیر پوست موش صحرایی برای زمان های 4، 8 و 12 روز کاشته شد. پس از طی زمان معین بافت اطراف نمونه های کاشته شده مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آسیب شناسی نمونه های سیمانی در اکثر موارد به نمونه کنترل نزدیک و مشابه بود.

استفاده از ضایعات و تولیدات صنایع مختلف در بتن با نیل به اهداف کاهش انرژی مصرفی و اثرات منفی زیست محیطی ناشی از تولید سیمان، دفن و یا بازیافت ضایعات صنایع مختلف در بتن ضروری به نظر می رسد. در برخی موارد استفاده از مواد ضایعاتی در بتن باعث به وجود آمدن نقص هایی در بتن می شود. نقص هایی در خواص مکانیکی و دوام بتن مانند مقاومت فشاری، مقاومت کششی، نفوذ پذیری، مقاومت در برابر حمله سولفات ها و... معمولاً باید با یک ماده مضاف پوزولانی برطرف می شود. در این تحقیق سعی گردیده با جایگزینی پوزولان ها و ضایعات صنعتی مختلف در بتن، بعنوان بخشی از سیمان، اثرات آن ها بر روی برخی خواص مکانیکی و جذب آب بتن با مقاومت بالا بررسی گردد. برای نیل به این هدف نانوسیلیس، میکروسیلیس و متاکائولن از میان پوزولان ها و ضایعات شیشه، کاشی و آجر از میان ضایعات صنعتی ساختمانی انتخاب شدند. پس از آن کاشی و آجر ضایعاتی توسط آسیاب های پیشرفته آسیاب شده و با انجام آزمایشات شیمیایی، ترکیبات و ساختار این مواد بررسی گردید. پودر شیشه ضایعاتی نیز از شرکت دانه های شیشه ای تهیه گردید. نانوسیلیس با 5/0، 8/0 و 2/1 درصد، شیشه با 10، 20، 30 درصد و سایر موارد با درصدهای 5، 10 و 15 جایگزین بخشی از سیمان می گردند. درصدهای جایگزینی مواد بر اساس تحقیقات محققین پیشین انتخاب شده اند. همچنین در این مطالعه اثر همزمان پوزولان ها به همراه ضایعات کاشی، آجر و بویژه شیشه مورد بررسی قرار می گیرد. در میان مواد ضایعاتی، شیشه بیش از سایر مواد مورد توجه قرار گرفته و علاوه بر جایگزینی به عنوان بخشی از سیمان، با سه درصد 10، 30 و 50 جایگزین بخشی از ریزدانه در بتن می گردد. شیشه های مورد استفاده در این قسمت از ضایعات شیشه های ساختمانی تهیه شده و ترکیبات آن با انجام آزمایشات شیمیایی بدست آمد. در نهایت اثر همزمان پوزولان ها با ریزدانه های شیشه ای در بتن مورد بررسی قرار خواهد گرفت. برای کلیه طرح های اختلاط، اندازه گیری مقاومت فشاری در سنین عمل آوری 7، 28، 56 و 90 روز، مقاومت کششی و خمشی در سن 28 روز و جذب آب در سن 90 روز صورت می پذیرد. با اندازه گیری مقاومت فشاری نمونه های ساخته شده ی حاوی پودر ضایعات شیشه، کاشی و آجر نتیجه گرفته شد که استفاده از پودر شیشه تا ?? درصد و پودر کاشی و آجر تا 15 درصد جایگزینی سیمان، به ترتیب سبب 3/14، 9/4 و 85/2 درصد کاهش مقاومت در بلند مدت می شوند. همچنین اندازه گیری مقاومت فشاری نمونه های حاوی سنگدانه های شیشه ای نیز مشخص کرد که استفاده از دانه های شیشه ای تا 50 درصد جایگزینی ریزدانه ها، سبب کاهش 6/11 درصدی مقاومت در بلند مدت می شود. استفاده از این ضایعات بصورت بخشی از سیمان و ضایعات شیشه بصورت بخشی از ریزدانه، در همه درصدهای استفاده، سبب کاهش جذب آب شده است. استفاده از نانوسیلیس، میکروسیلیس و متاکائولن نیز سبب بهبود مقاومت فشاری و کاهش چشمگیر در جذب آب شده است. در نهایت پس از بررسی خواص نمونه های بتنی و در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی نتیجه گرفته می شود که استفاده از این ضایعات در بتن اقدامی در جهت پاسداری از محیط زیست و گامی در راستای توسعه پایدار می باشد. همچنین استفاده از پوزولان ها در اکثریت موارد توانست به نحو مطلوبی خواص نمونه های بتنی حاوی ضایعات شیشه، کاشی و آجر را بهبود بخشد و حتی بتن هایی با مقاومت بالا را تولید نماید.

بتن پودری (rpc) به عنوان بتنی با مقاومت بسیار بالا، در سال¬های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این بتن، مقاومت فشاری زیاد، تراکم بالا، نفوذپذیری کم، دوام زیاد و مقاومت سایشی بالایی دارد. مواد تشکیل¬دهنده¬ی بتن پودری شامل: ماسه¬ی کوارتزی، کوارتز شکسته، سیمان پرتلند، میکروسیلیس، الیاف فولادی، فوق روان¬کننده و آب است. مقدار بالای سیمان مصرفی در بتن پودری (700 تا 1000 کیلوگرم در مترمربع) نه تنها هزینه¬ی تولید را افزایش می¬دهد بلکه گرمای هیدراتاسیون را نیز بالا می¬برد. در این پروژه تصمیم به جایگزینی سرباره¬ی کنورتور به عنوان درصدی از سیمان گرفته شد تا علاوه بر کاهش قیمت تمام شده، گرمای هیدراتاسیون نیز کم شود. سرباره در سه بازه و در نسبت¬های 5، 10، 15، 20، 25 درصد بررسی و آزمایش شده تا تأثیر و مقدار بهینه آن در بتن پودری مشخص گردد. تهیه¬ی ماسه¬ی کوارتزی در کشور دشوار و هزینه¬ بر می¬باشد. در این پروژه سعی شده ماسه¬ی کوارتزی با ماسه¬ی کربنات¬کلسیمی که تهیه آن راحت است، جایگزین شود. ماسه جدید در چهار بازه¬ی متفاوت (کلیه مصالح، بین 150 تا 600 میکرومتر، بزرگ تر از 150 میکرومتر و کوچکتر از 600 میکرومتر) مورد آزمایش قرار گرفته و بازه-ی بهینه معین گشت. مقدار بهینه¬ی میکروسیلیس نیز از بین نمونه¬ های حاوی 5، 10، 15، 20 و 25 درصد میکروسیلیس، تعیین شد. الیاف فولادی مورد استفاده در بتن پودری نه تنها قیمت تمام شده ی بتن پودری بلکه وزن مخصوص آن را افزایش می¬دهد لذا الیاف پلی¬پروپیلن به جای الیاف فولادی در نسبت¬های 1/0، 2/0، 3/0و 4/0 درصد حجمی استفاده شده تا تأثیر این الیاف بر بتن ساخته شده مشخص گردد. آزمایش¬های انجام شده در این پروژه شامل آزمایش¬های مقاومت فشاری و مقاومت خمشی است. نتایج آزمایش¬ها نشان داد، بازه¬ی بهینه در بین بازه¬های ماسه¬ی جدید،¬ ذرات کوچکتر از 600 میکرومتر است. مقاومت فشاری این بازه از مقاومت فشاری بازه¬ی استاندارد ماسه¬ی کوارتزی در بتن پودری (ذرات بین 150 تا 600 میکرومتر) کمی بیشتر بوده است. در بین نمونه¬های ساخته شده با میکروسیلیس، مقاومت فشاری و خمشی نمونه¬های حاوی 15 درصد میکروسیلیس، از سایر نمونه ها بیشتر بوده و استفاده بیشتر از 15 درصد میکروسیلیس، مقاومت نمونه¬ها را کاهش داده است. استفاده از سرباره¬ی کنورتور در همه¬ی نسبت¬ها کاهش مقاومت بتن را در همه ی سنین به همراه داشته ولی هر چه سرباره ریزتر باشد مقدار این کاهش مقاومت کمتر است. هیدراتاسیون در نمونه¬های حاوی سرباره نسبت به نمونه¬های بدون سرباره دیرتر رخ داده و بتن-های حاوی سرباره دیرتر و در سنین بالا به مقاومت نهایی خود رسیده¬اند. استفاده از الیاف پلی¬پروپیلن مقاومت خمشی بتن را به میزان محسوس و مقاومت فشاری بتن را اندکی افزایش داده و از بازه¬ی 1/0 تا 4/0 درصد حجمی، با افزایش نسبت الیاف مصرفی مقاومت فشاری و خمشی بتن پوردی افزایش یافته است.

در تحقیق حاضر سنتز هرسنیت با استفاده از لجن کنورتور ذوب آهن اصفهان و اسپینل آلومینات منیزیم (64% ، 66% و 76% آلومینا) با نسبت های مختلف تحت اتمسفر معمولی هوا مد نظر قرارگرفت. سپس اثر دما های مختلف 1300، 1400 و c° 1500 بر سنتز هرسنیت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تأثیر افزودنی های نانو تیتانیا، کلرید منیزیم و نانو اسپینل آلومینات منیزیم نیز بر سنتز هرسنیت بررسی شد. در این ارتباط خواص فیزیکی، آنالیز فازی و ریز ساختار هرسنیت سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده سنتز هرسنیت با استفاده از لجن کنورتور به دلیل اکسید آهن زیاد موجود در آن امکان پذیر است. تشکیل هرسنیت با استفاده از اسپینل 64% و 66% آلومینا با نسبت 35:65 درصد اسپینل و اکسید آهن موجود در لجن به صورت تک فاز می باشد. تمامی نمونه ها با نسبت 40:60 درصد اسپینل و اکسید آهن موجود در لجن همراه با مقدار کمی فاز مگنتیت باقیمانده بود. در هرسنیت سنتز شده با استفاده از اسپینل 76% آلومینا نیز مقدار کمی فاز مگنتیت باقیمانده مشاهده شد. نتایج نشان داد که به دلیل تشکیل کامل هرسنیت، دمای مناسب جهت سنتز c° 1400 می باشد. با سینتر کردن در دمای c° 1300 واکنش ها کامل نشده و با سینتر کردن در دمای c° 1500 بلورک های هرسنیت دچار رشد افراطی می شوند. همچنین افزودنی نانو اسپینل باعث تشکیل هرسنیت بیشتر در دمای c° 1300 و افزودنی نانو تیتانیا نیز باعث افزایش مقدار هرسنیت تشکیل شده گردید. افزودن کلرید منیزیم باعث افزایش دانسیته ظاهری و کاهش اندازه بلورک های هرسنیت شد.

در پژوهش حاضر از ترکیب اسپینل آلومینات منیزیم حاوی 66% آلومینا به مقدار 65% وزنی و لجن کنورتور به مقدار 35% وزنی جهت سنتز هرسنیت استفاده شد. سپس هرسنیت سنتز شده در ساخت دیرگداز منیزیا-هرسنیتی استفاده گردید. همچنین ترکیب اسپینل آلومینات منیزیم حاوی 66% و 76% آلومینا و لجن کنورتور با نسبت های مختلف به طور مستقیم در ساخت دیرگداز استفاده شد تا تشکیل هرسنیت به صورت درجا بین دانه های منیزیا بررسی شود. اثر افزودن نانو ذرات منیزیا روی خواص آجرهای دیرگداز منیزیا-هرسنیتی، با درصدهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی اثر دمای پخت، فرایند پخت در دمای ?1400 و ?1500 به مدت 3 ساعت ارزیابی گردید. در این ارتباط، خواص فیزیکی و مکانیکی، ترکیب فازی، ریزساختار و مقاومت به شوک حرارتی آجرهای دیرگداز ساخته شده تجزیه و تحلیل شد.. نتایج نشان داد که استفاده از هرسنیت سنتز شده در دیرگدازهای منیزیایی، دما و زمان پخت را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این امر به تشکیل پیوند هرسنیتی بین ذرات منیزیا در دمای پایین تر نسبت داده می شود. نتایج آنالیز فازی نشان داد که هرسنیت به خوبی تشکیل شده و نتایج ریزساختار نشان داد که هرسنیت در روش سنتز درجا به طور مناسب مابین ذرات منیزیا ایجاد و باعث اتصال آن ها شده است. با ارزیابی استحکام فشاری بدنه های منیزیا–هرسنیتی مشخص شد که تولید درجای هرسنیت استحکام را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. ولی تأثیر زیادی روی مقاومت به شوک حرارتی ندارد. همچنین افزودن نانومنیزیا به دیرگداز با افزایش اتصالات بین ذرات به افزایش استحکام کمک می کند.

در این پژوهش تأثیر افزودن نانو اسپینل آلومینات منیزیم و نانو کاربیدسیلیسیم بر خواص دیرگدازهای ریختنی خودجاری کم سیمان در سیستم al2o3-sic-c مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب مواد اولیه مطابق با فرمول آندریازن باq برابر 24/0 و محدوده اندازه ذرات (mm5-0) برای ایجاد حالت خودجاری بودن انتخاب شد. جهت ایجاد پراکندگی ذرات از افزودنی های سدیم نفتالین سولفونات فرمالدئید، اسید سیتریک و پلی کربوکسیلات اتر استفاده شد. نانوذرات کاربیدسیلیسیم و نانوذرات اسپینل با درصدهای وزنی مختلف به ترکیب دیرگداز ریختنی اضافه شد تا تاثیر افزودن آنها بر خواص این نوع دیرگدازها مشخص شود. در این ارتباط خواص فیزیکی شامل چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری(.o.p)، خواص مکانیکی شامل استحکام فشاری سرد(c.c.s.) و استحکام خمشی سرد(m.o.r.) اندازه گیری شد. همچنین مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت در برابر نفوذ سرباره مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت بررسی های ریزساختاری از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز نقطه ای(eds) و آنالیز صفحه ای (map) استفاده شد. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات کاربید سیلیسیم و نانوذرات اسپینل به دیرگدازهای ریختنی مورد بررسی به دلیل کاهش جریان یابی سبب افزایش تخلخل و کاهش استحکام می شود. افزایش تخلخل ها منجر به نفوذ بیشتر سرباره به داخل این نوع دیرگدازهای ریختنی و در نتیجه کاهش مقاومت در برابر خوردگی سرباره این نوع دیرگدازهای ریختنی حاوی نانوذرات کاربید سیلیسیم می شود. از طرف دیگر افزودن اسپینل می تواند مقاومت در برابر خوردگی دیرگداز ریختنی را بهبود ببخشد که در این ارتباط افزودن میکروذرات اسپینل نقش موثرتری نسبت به نانوذرات اسپینل دارد. همچنین نتایج نشان داد که افزودن نانو ذرات کاربید سیلیسیم به دیرگداز ریختنی سبب بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون می شود اما این میزان در مقایسه با دیرگداز ریختنی حاوی میکروذرات کاربید سیلیسیم کمتر است.

در این تحقیق تأثیر افزودن نانو ذرات سیلیس و نانو ذرات آلومینا به کاشی دیواری ساخته شده از سرباره کوره بلند به روش تک پخت مورد ارزیابی قرار گرفت، تست های مکانیکی شامل اندازه گیری انقباض بعد از پخت، جذب آب، تخلخل ظاهری و استحکام خمشی انجام شد، همچنین تولید سرامیک هایی با ویژگی های ممتاز به لحاظ مقاومت مکانیکی و شیمیایی با افزودن نانو اکسید هایی از جمله سیلیس و آلومینا مورد بررسی قرار گرفت و نشان داد که به دلیل سطح ویژه بالای این نانو ذره، استفاده از آن ها با مقادیر کم باعث بهبود خواص مکانیکی شد. به دلیل وجود سرباره در کاشی، نانو ذرات سیلیس و نانو ذرات آلومینا با آهک آزاد موجود در سرباره واکنش داده و سیلیکات کلسیم و آلومینات کلسیم تشکیل می شود، که این موضوع باعث فشرده شدن بدنه ها شده و ترک های ریز موجود در بدنه را پر می کند، در نهایت این مکانیزم باعث افزایش استحکام شد. آزمایشات انجام شده در این تحقیق نشان داد افزودن سرباره به بدنه کاشی باعث افزایش جذب آب و کاهش انقباض بعد از پخت بدنه ها شد، که این امر مناسب برای تولید کاشی دیواری است. مطالعات پراش پرتو ایکس برای شناسایی دقیق فازهای موجود در محصولات پخته شده، هم چنین مطالعات میکروسکوپ الکترونی برای شناسایی دقیق ریزساختار صورت گرفته است.

دولوما به علت پایداری ترمودینامیکی در برابر سرباره و مذاب یک ماده ی دیرگداز مناسب جهت استفاده در فولاد سازی محسوب می شود. این دیرگدازها در صنعت آهن و فولاد در مبدل های فولاد سازی و انواع پاتیل های ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مشکلات مربوط به این آجرها در پاتیل های فولادسازی مربوط به خوردگی دیرگداز توسط سرباره می باشد که در این پژوهش اثر افزودن نانو اکسید کروم و نانو اکسید منیزیم بر خواص آجرهای دولومیتی مورد استفاده در پاتیل های فولادسازی ذوب آهن اصفهان مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه ها شامل مقدارهای متفاوتی از نانو اکسید کروم و نانو اکسید منیزیم، در دمای بالای c° 1600 درجه حرارت داده شدند. برای این منظور خواص مختلف این دیرگداز شامل دانسیته و تخلخل ظاهری، استحکام فشاری سرد، مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت به خوردگی در برابر مذاب سرباره بررسی شد. هم چنین بررسی های مینرالوژی توسط دستگاه پراش اشعه ایکس و مطالعات ریزساختاری و مقاومت در برابر خوردگی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج حاکی از بهبود خواص آجر در مقدار بالای افزودنی نانو اکسید کروم (0/8 درصد وزنی) است که این به دلیل ایجاد اسپینل منیزیا-کرومیتی می باشد که مقاومت به خوردگی را افزایش داده است. دانسیته بالک افزایش و تخلخل ظاهری کاهش یافته است و در نتیجه استحکام فشاری سرد نیز بهبود یافته است. مقاومت به شوک حرارتی به دلیل تفاوت بین ضرایب انبساط حرارتی آهک، پریکلاس و اسپینل منیزیا- کرومیتی بهبود یافت. افزودنی نانو اکسید منیزیم خواص را کاهش داده است. چون منیزیا نتوانسته پیوندی با آهک و پریکلاس ایجاد کند.