Search In this Thesis
   Search In this Thesis  
العنوان
Effect of Some Nano-materials on the Phsico-Chemical and Mechanical Properties of Portland Cement Pastes \
المؤلف
Khalil, Abd El-Rahman Ragab.
هيئة الاعداد
باحث / عبدالرحمن رجب خليل
مشرف / عيسي السيد سيد أحمد هيكل
مشرف / حمدي الديداموني أحمد
مشرف / عيسي السيد سيد أحمد هيكل
تاريخ النشر
2017.
عدد الصفحات
219 p. :
اللغة
الإنجليزية
الدرجة
الدكتوراه
التخصص
Physical and Theoretical Chemistry
تاريخ الإجازة
25/7/2017
مكان الإجازة
جامعة عين شمس - كلية العلوم - كيمياء فيزيائيه
الفهرس
Only 14 pages are availabe for public view

Abstract

تدخل تقنة النانو مجالات صناعية متعددة مثل صناعة الطائرات والمجال الطبى والإلكترونات والبوليمرات والبويات وغيرها من المجلات الصناعية الأخرى. حيث أن خواص المادة إذا كان جسيماتها فى مقياس النانوميتر (1 نانوميتر = 109- من المتر) تختلف تماماً عن خواصها على مقياس الميكرومتر. إن جسيمات المادة فى حجم النانو تكون معظم ذراتها على السطح مما يكسبها خصائص فائقة من حيث الخواص الكهربية و الحرارية و الضوئية بالإضافة إلى نشاطها الكيميائى الكبير ويرجع ذلك لأن هذه الجسيمات تمتلك طاقة سطح كبيرة. ولذلك استخدام هذه المواد النانوية يساعد على انتاج مواد بصفات فيزيائية و ميكانيكية فائقة .
إن تقنية النانو هى أحدث الإتجاهات فى التطور الحاصل فى مجال التشييد والبناء. حيث جذب هذا المجال الكثير من العلماء و الباحثين فى مجال تكنولوجيا مواد البناء و ذلك لإنتاج مونة و خرسانة فائقة الأداء من حيث الخواص الفيزيائية و الميكانيكية. ويتم ذلك بإستبدال نسب من الأسمنت الموجود فى المونة أو الخرسانة بنسب من المواد النانوية مثل النانو ميتاكاولين أو النانو سيليكا و قياس مدى تأثير هذه المواد على الخصائص الفيزيائية و الكيميائية و الميكانيكية للخلطات الأسمنتية. بالإضافة لما لذلك مردود إيجابى فى تقليل التلوث البيئى و خفض إنبعاث ثانى أكسيد الكربون نتيجة صناعة الأسمنت كما يسهم فى تقليل الطاقة و ايضا يحافظ على الموارد و الخامات الطبيعية المستخدمة فى صناعة مواد البناء.
الهدف من هذه الدراسة ينقسم إلى عدة نقاط يمكن توضيحها فيما يلى:
1- تأثير إستبدال جزئى للأسمنت البورتلاندى العادى بنسب مختلفة من النانو ميتاكاولين و النانو سيليكا على خصائص تأدرته.
2- معالجة الأسمنت البورتلاندى الناتج بنسبة عالية من الجير الحر و التى تصل إلى 5% و ذلك بإستبدال نسب مختلفة منه بالنانو ميتاكاولين أو النانو سيليكا.
3- تحسين الخواص الفيزيائية و الميكانيكية للإسمن البورتلاندى المخلوط بنسبة 35% خبث حديد و ذلك بإستخدام نسب مختلفة من النانو ميتاكاولين أو النانو سيليكا.
4- تحسن الخواص الفيزيائية و الميكانيكية للأسمنت البورتلاندى المخلوط بنسبة 24% حجر جيرى بإستخدام النانو ميتاكاولين.
ولتحقيق الهدف من هذه الدراسة أجريت الأختبارات و التجارب التالية:
1- تحضير و توصيف المواد النانوية المستخدمة و ذلك بإستخدام TEM,وXRD.
2- تعيين كمية الماء اللازمة للحصول على قوام قياس و كذلك زمن الشك الأولى و النهائى لعجائن الأسمنت المختلفة و ذلك عن طريق تعيين محتولا الماء المتحد كيميائيا و كذلك محتوى الجير الحر.
3- تعيين درجة التأدرت لعجائن الأسمنت المختلفة و ذلك عن طريق تعيين محتوى الماء المتحد كيميائيا و كذلك محتوى الجير الحر.
4- تعيين قوة التحمل للضغط الميكانيكى و كذلك مقاومة الإنحناء للمونة المتصلدة.
5- إجراء اختبار نفاذية ايون الكلوريدات للعينات الخرسانية المتصلدة المحضرة من أنواع الأسمنت المختلفة فى وجود وعدم وجود المواد النانوية.
6- تحديد نواتج التأدرت بإستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) و التحليل الحرارى (TA) لبعض العينات المختارة.
ويمكن تلخيص أهم النتائج التى تم التوصل إليها فيما يلى:-
1- الإستبدال الجزئى للأسمنت البورتلاندى العادى بنسبة 5% نانو ميتاكاولين أو 2% نانو سيليكا يزيد من قوة التحمل للضغط الميكانيكى و كذلك مقاومة الإنحناء للمونة المتصلدة. كما أن ذلك يقلل بدرجة كبيرة قابلية تغلغل ايونات الكلوريد فى الخرسانة المتصلدة بسبب الإنخفاض الكبير فى درجة المسامية. ويرجع ذلك لأن وجود هذه النسب من المواد النانوية يزيد من درجة التأدرت.
2- إستبدال الأسمنت البورتلاندى الناتج بمحتوى جير حر عالى حوالى 5% بنسبة 2% نانو سيليكا أو 5-10% نانو ميتاكاولين يحسن من الخواص الفيزيقو-ميكانيكية للمنتجات الأسمنتية لهذا الأسمنت. لذلك تعتبر هذه النسب من المواد النانوية كافية لمعالجة هذا النوع من الأسمنت. حيث كانت نتائج قوة التحمل للضغط الميكانيكى و كذلك مقاومة الإنحناء للمونة المتصلدة للأسمنت بمحتوى جير حر عالى فى وجود هذه المواد متماثلة تقريباً مع نتائج المونة المتصلدة للأسمنت البورتلاندى العادى المطابق للمواصفات.
3- وجود 5-10% نانو ميتاكاولين أو 2-4% نانو سيايكا عن طريق الإستبدال من الأسمنت البورتلاندى المخلوط بنسبة 35% بالوزن خبث الأفران العالية يحسن كثيراً من الخواص الميكانيكية و الفيزيائية للمنتجات الأسمنتية المتصلدة لهذا الأسمنت. كانت نتائج قوة التحمل للضغط الميكانيكى و مقاومة الإنحناء أكبر من مثيلاتها للمنتجات الأسمنتية للأسمنت البورتلاندى العادى و ذلك فى الأزمنة المتأخرة من التأدرت.
4- الإستبدال الجزئى للأسمنت البورتلاندى المخلوط بنسبة 24% حجر جيرى بنسبة 5-10% نانو ميتاكاولين أدى إلى تحسن فى الخواص الفيزيائية و الميكانيكية للمنتجات الأسمنتية لهذا النوع من الأسمنت. حيث كانت الخواص الميكانيكية لعجائن المونة المتصلدة المحتوية على النانو ميتاكاولين متقاربة مع تلك للأسمنت البورتلاندى العادى.
5- وجود المواد النانونية من الميتاكاولين أو السيليكا يؤدى إلى زيادة سرعة تفاعل التأدرت لمكونات الأسمنت بالإضافة لتفاعل تلك المواد كمواد بوزولانية نشطة مع هيدروكسيد الكالسيوم.
6- نتائج تغلغل أو نفاذية ايون الكلوريد إلى الخرسانة المتصلدة لأنواع الأسمنت المختلفة التى تم اختبارها كانت منخفضة جداً فى وجود المواد النانوية مما يكون له تأثير إيجابى على زيادة فترة العمر فى الأجواء المعرضة لأملاح الكلوريد.
7- استخدام هذه التقنية ممكن يساعد على خفض نسبة الأسمنت البورتلاندى فى المونة أو الخرسانة مع الإحتفاظ بنفس الخواص الفيزيائية و الميكانيكية. و بالتالى يساعد ذلك فى توفير الطاقة المستخدمة فى انتاج الأسمنت البورتلاندى وخفض انبعاث ثانى اكسيد الكربون بالإضافة إلى تقليل معدل استهلاك الموارد الطبيعية للمواد المستخدمة فى صناعة الأسمنت.