توزیع ابعادی نانوسیلیس‌‌های پایروژنیک و سل‌‌های نانوسیلیس مورداستفاده در مصالح پایه سیمانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده عمران، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فن آوری پیشرفته کرمان ، ایران

2 استادیار، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 استادیار، بخش بتن، مرکزتحقیقات راه مسکن و شهرسازی، تهران، ایران

4 کارشناسی ارشد، بخش بتن، مرکزتحقیقات راه مسکن و شهرسازی، تهران، ایران

چکیده

سطح ویژه بسیار بالای نانوسیلیس‌‌ها میتواند باعث ‌کلوخه‌شدن آنها به علت نیروهای جاذب سطحی شده و عملکرد ریزپرکنندگی آنها را تحت تاثیر قرار دهد. در تحقیق حاضر وضعیت پخش نانوسیلیس‌‌های پایروژنیک در محیط آبی و پارامترهای تاثیرگذار روی آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله نشانگر آن است که بر خلاف سل‌‌های نانوسیلیس که تک ذرات مجزا هستند، نانوسیلیس‌‌های پایروژنیک بصورت کلوخه‌‌های بزرگ در محیط آبی حضور دارند. افزایش انرژی پخش، خصوصا کاربرد روش التراسونیک قابلیت شکستن کلوخه‌‌ها را در حد کلوخه‌‌های کوچک فراهم می آورد. افزایش قلیائیت محیط نیز در شکستن کلوخه‌‌ها موثر بوده و با کاربرد توام پارامترهای افزایش مقدار انرژی پخش و تنظیم قلیائیت محیط امکان شکستن کلوخه‌‌ها در محیط آبی در حد کلوخه‌‌های اولیه فراهم می‌آید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Particle size distributions of pyrogenic nanosilicas and nanosilica sols, used in cement composites

نویسندگان [English]

  • Hesam Madani 1
  • Alireza Bagheri 2
  • Tayyebeh Parhizkar 3
  • Amir maziyar Raisghasemi 4
1 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Kerman Graduate University of Technology, Kerman, Iran
2 Assistant professor, Department of Civil Engineering, K.N.Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 Assistant professor, Building and Housing Research Center, Tehran, Iran
4 Lecturer, Building and Housing Research Center, Tehran, Iran
چکیده [English]

High attractive surface forces between particles of nanosilicas could lead to significant aggregation of these materials. This study is thus focused on the aggregation status of pyrogenic nanosilicas and nanosilica sols, as two main types of nanosilicas used in concrete. The results show that unlike nanosilica sols, which are in the form of monodispersed particles, serious aggregation of pyrogenic nanosilicas in water occurs. Increasing dispersion forces, particularly the use of ultrasonic waves, has considerable effect in breaking aggregates into smaller aggregates. Increasing the pH was found to be very effective in improving dispersion of nanosilicas and through combined use of high pH and high dispersion forces such as ultrasonic method it is possible to break all the aggregates into primary aggregates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pyrogenic Nanosilica
  • Nanosilica Sol
  • Size Distribution
  • Dispersion Energy
  • pH
[1] رمضانیانپور.ع، مروج جهرمی.م، مودی.ف، ”تاثیر نانوسیلیس بر دوام بتن و مقایسه آن با دوده سیلیسی “ ،هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، شیراز،1388 .
[2] خانزادی.م، حبیبیان.م، تدین.م و مغربی.م، ”بررسی خواص مکانیکی و شیمیایی ملات سیمان حاوی نانوسیلیس در مقایسه با ملات سیمان حاوی میکروسیلیس “ ، دومین کنفرانس دانشجویی فناوری نانو،کاشان، 1386 .
[3] سامانی.م،” بررسی اثر نانوسیلیس بر خواص بتن و مقایسه آن با دوده سیلیسی “، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، 1388 .
[4] شعرباف.م، ابطحی.م، حجازی.م،”بررسی تاثیرات نانوسیلیس بر مقاوت فشاری و نفوذپذیری بتن به کمک روش مقاومت الکتریکی “ ، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، 1390 .
[5] خالو.ع و حسینی.پ، ”بررسی رابطه بین مقاومت فشاری و ریزساختار ملات سیمان حاوی پوزولان و نانوذرات “ ،فصلنامه انجمن بتن ایران، شماره 30 ، 17 - 22 ، تابستان1387 .
[6] ACI Committee 234, “Guide for the use of silica fume in concrete”, American Concrete Institute, 2006.
[7] Brinkmann.U, Ettlinger.M, Kerner.D, Schmoll.R, “Synthetic Amorphous Silica”, Chapter 43 in Colloidal Silica, Fundamentals and applications, Edited by Schick.M.J, Taylor and Francis group, 2006.
[8] Rahaman.M.N, “Ceramic Processing and sintering”, 2nd ed, Marcell Dekker,Inc, 2003.
[9] Mitchelle.D.R.G, Hinczak.I, Day.R.A, “Interaction of silica fume with calcium hydroxide solutions”, Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 11, pp. 1571- 1584, 1998.
[10] Diamond.S, Sahu.S, “Densified silica fume: particle size and dispersion in concrete”, Materials and Structures 39, pp.849- 859, 2006.
[11] Wolsiefer.J, “The measurement and analysis of silica-fume particle size distribution and de- agglomeration of different silica fume product forms”,proceeding of 5th international CANMETACI
conference on durability of concrete,Barcelona, ACI SP242, pp. 111- 130, 2002.
[12] Porro.A, Dolado. J.S,Campillo. I, Erkizia. E, Miguel. Y.de,Ibara.Y.Saez.de,Ayuela.A, “Effect of nanosilica additions on cement pastes”, Applications of Nanotechnology in Concrete Design,
Dundee, pp. 87- 96, 2005.
[13] Qing.Y, Zenan.Z, Deyn.K, Rongshen.C, “Influence of nano- 2 SiO addition on properties of hardened cement paste as compared with silica fume”, Construction and Building Materials, 21, pp. 539- 545,
2007.
[14] Li.H, Xiao.H.G, Ou.J, “A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials”, Cement and Concrete Research 34, pp. 435- 438, 2004.
[15] Li.H, Xiao.H.G, Yuan.J, OU.J, “Microstructure of cement mortar with nano-particles”, Composites: Part B 35, pp.185- 189, 2004.
[16] Li.H , Xiao.H.G, Ou.J, “Flexural fatique performance of concrete containing nanoparticles
for pavement”, International Journal of fatigue 29, pp. 1292- 1301,2007.
[17] Ji.H, “Preliminary study on water permeability and microstructure of concrete incorporating nano- 2 SiO ”, Cement and Concrete Reaearch 35, pp. 1943- 1947,2005.
[18] Jo.B.W,Kim.C.H,Lim.J.H, “Characteristics of cement mortar with nano SiO2 particles”, ACI materials Journal, Vol 104,No4, pp. 404- 407, 2007.
[19] Jo.B.W,Kim.C.H, Tao.G.H Park.J.B, “Characteristics of cement mortar with nano-SiO2 particles”, Construction and Building Materials 21, pp. 1351- 1355,2007.
[20] Naji Givi.A, Abdul Rashid.S, Aziz.F.N.A, Mohd Salleh.M.A, “Experimental investigation of the size effects of SiO2 nano-particles on the mechanical properties of binary blended concrete”, Composites:
Part B 41, pp. 673- 677, 2010.
[21] Korpa.A, Kowald.T, Trettin.R, “Hydration behaviour, structure and morphology of hydration phases in advanced cementbased systems containing micro and nanoscale pozzolanic additives”, Cement
and Concrete Reaearch,28, pp. 955- 962,2008.
[22] Korpa.A,Trettin.R,K.G.Bottger,J.Thieme,C.Schmidt, “Pozzolanic reactivity of nanoscale pyrogene oxides and their strength contribution in cement-based systems”, Advances in Cement Research,
20, no1, pp. 35- 46, 2008.
[23] Amiri.A, Øye.G, SjÖblem.J, “Influence of pH, high salinity and particle concentration on stability and rheological properties of aqueous suspensions of fumed silica”,Colloid and Interfaces A: hysicochem.
Eng. Aspects 349, pp. 43- 54, 2009.
[25] Sauter .C, Emin. M.A, Schuchmann.H.P, Tavman.S, “Influence of hydrostatic pressure and sound amplitude on the ultrasound induced dispersion and deagglomeration of nanoparticles”,Ultrasonics Sonochemistry 15, pp. 517–523, 2008.
[25] Jenkins.S, Kirk.S.R, Persson.M, Carlen.J, Abbas.Z, “The role of hydrogen bonding in nanocolloidal amorphous silica particles in electrolyte solutions”, Journal of Colloid and Interface Science 339, pp. 351– 361,2009.
[26] Roberts.W.O, “Silica Manufacturing and applications of water-borne colloidal silica”, Chapter 12 in Colloidal Silica,Fundamentals and applications, Edited by Schick.M.J , Taylor and Francis group,
2006.