مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

مطالعه تجربی کامپوزیت‌های سیمان-هیدروکسیدهای دو لایه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
بخش مصالح و فراورده‌های راه و ساختمان، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران، ایران
چکیده
سیمان پرتلند به ‌عنوان یکی از مصالح آلاینده محیط زیست، موجب بهبود دوام در اکثر محیط‌های آسیب رسان و افزایش عمر مفید سازه‌های بتنی می‌گردد. بدین سبب انجام تحقیقات بر روی مواد جایگزین سیمان با خواص مطلوب و امکان تولید صنعتی آن‌ها در کشور امری اجتناب‌ناپذیر به شمار می‌رود. پوزولان‌های طبیعی، سرباره‌های آهن و مس، خاکستر بادی، دوده سیلیس، خاکستر پوسته شلتوک برنج و رس کلسینه شده از جمله مواد جایگزین سیمان هستند که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین استفاده از برخی نانومواد از جمله نانوسیلیس و نانورس به‌صورت کامپوزیت با سیمان در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. هیدروکسیدهای دو لایه‌ای(LDHها) مواد دوبعدی هستند که به آن‌ها رس‌های آنیونی نیز گفته می‌شود. گزارش‌هایی از استفاده از LDHها به عنوان جایگزین سیمان وجود دارند اما تاکنون مطالعه جامعی برای بررسی اثر بر خواص سیستم‌های مختلف سیمان وجود ندارد. در این مطالعه اثر جایگزینی بخشی از سیمان با Mg-Al-CO3 LDH کلسینه شده و کلسینه نشده با مقدار 2% جرم سیمان، بر نرخ واکنش هیدراسیون و برخی خواص ملات سیمانی از جمله جذب آب، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به‌دست آمده با نمونه‌های مرجع مقایسه شدند. روش‌های طیف‌نگاری فلوئورسانس پرتوایکس (XRF)، پراش پرتوایکس (XRD) میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) به منظور تعیین مشخصات و خواص LDH مورد مطالعه، مورد استفاده قرار گرفتند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental Study of cement-layered double hydroxide (LDH) composites

نویسنده English

Azadeh Askarinejad
Department of Construction Materials and Products, Road, Housing & Urban Development Research Center, Tehran, Iran
چکیده English

Portland cement, as one of the environmentally polluting materials, improves durability in most damaging environments and increases the useful life of concrete structures. Therefore, conducting research on cement substitutes with desirable properties and the possibility of their industrial production in the country is inevitable. Natural pozzolans, iron and copper slags, fly ash, silica fume, rice husk ash, and calcined clay are among the cement substitutes that have been studied so far. Also, the use of some nanomaterials, including nanosilica and nanoclay, as composites with cement has been considered in recent years. Layered Double Hydroxides (LDH) are two-dimensional materials that are also called anionic clays. There are reports of the use of LDHs as cement substitutes, but so far there is no comprehensive study to investigate the effect on the properties of different cement systems. In this study, the effect of replacing part of the cement with calcined and uncalcined Mg-Al-CO3 LDH at a concentration of 2% by mass of cement on the rate of hydration reaction and some properties of cement mortar, including water absorption, compressive strength, and flexural strength, was investigated, and the results obtained were compared with reference samples. X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis (TGA) were used to determine the characteristics and properties of the studied LDH.

کلیدواژه‌ها English

Cement Composite
Layered Double Hydroxide (LDH)
Pozzolanic Properties
[1] Oner AD, Akyuz S. An experimental study on optimum usage of GGBS for the compressive strength of concrete. Cement and concrete composites. 2007 Jul 1;29(6):505-14. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2007.01.001
[2] Yang EH, Yang Y, Li VC. Use of high volumes of fly ash to improve ECC mechanical properties and material greenness. ACI materials journal. 2007 Nov 1;104(6):620. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2015.09.007
[3] Shi HS, Xu BW, Zhou XC. Influence of mineral admixtures on compressive strength, gas permeability and carbonation of high performance concrete. Construction and Building Materials. 2009 May 1;23(5):1980-5. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2008.08.021
[4] Chidiac SE, Panesar DK. Evolution of mechanical properties of concrete containing ground granulated blast furnace slag and effects on the scaling resistance test at 28 days. Cement and Concrete Composites. 2008 Feb 1;30(2):63-71. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2007.09.003
[5] ACI Committee. Cement and concrete terminology. ACI 116R. Farmington Hills, MI: American Concrete Institute; 2007.
[6] Scrivener K, Martirena F, Bishnoi S, Maity S. Calcined clay limestone cements (LC3). Cement and concrete research. 2018 Dec 1;114:49-56. doi: 10.1016/j.cemconres.2017.08.017
[7] Mondal SK, Okoronkwo MU. Seeding effects of submicron CaAl-NO3 LDH particles on the hydration and properties of Portland cement and sulfoaluminate cement pastes. Construction and Building Materials. 2024 Apr 12;423:135870.  doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.135870
[8] Wu Y, Duan P, Yan C. Role of layered double hydroxides in setting, hydration degree, microstructure and compressive strength of cement paste. Applied Clay Science. 2018 Jun 15;158:123-31. doi: 10.1016/j.clay.2018.03.024