بهبود عملکرد بتن با استفاده از پسماندهای کشاورزی

به گزارش ایرنا، توسعه‌ اجتماعی و اقتصادی هر کشور در گرو بهره‌گیری مطلوب از منابع در دسترس آن کشور است.

استفاده از مواد پسماند صنایع مختلف می‌تواند هم به لحاظ اقتصادی و هم به لحاظ زیست‌محیطی حائز اهمیت باشد.

الیاف خمیری پسماندهای کشاورزی به‌عنوان یک ماده‌ تقویت‌کننده‌ بتن و به‌عنوان یک جایگزین مناسب برای الیاف خطرناک آزبست، فایبرگلاس و الیاف چوب کاربردهای عملی بسیاری یافته است.

دکتر فرانک محمدکاظمی، با اشاره به برهمکنش بین زمینه و الیاف تقویت‌کننده‌ بتن به‌عنوان یک پارامتر بسیار مهم در میزان تأثیر الیاف در بهبود عملکرد مکانیکی و فیزیکی بتن، گفت: هدف از این پژوهش بهره‌گیری از انواع نانوسلولز تولید شده و روش بکارگیری آن در جهت بهبود عملکرد فیزیکی و مکانیکی بوده است.

محمدکاظمی در خصوص اهمیت زیست ‌محیطی انجام این پژوهش افزود: تولید نانوسلولز به روش بیوتکنولوژی با کمک باکتری و استفاده از آن به عنوان پوشش و تقویت‌کننده در کامپوزیت‌ها هدف اصلی این طرح بود. به علاوه، با توجه به این که بخشی از سیمان با پسماند کشاورزی جایگزین می‌شود، فرآورده‌ حاصل دوست‌دار محیط ‌زیست است و قابلیت تجدید پذیری خواهد داشت.

وی ادامه داد: همچنین با توجه به ممنوعیت استفاده از آزبست به جهت مخاطرات زیست محیطی و سرطان‌زا بودن آن، این محصول می‌تواند جایگزین مناسبی برای مصالح ساختمانی رایج باشد.

سیمان به تنهایی دارای خواص کششی ضعیفی نسبت به خواص فشاری است. از این ‌رو از یک سری الیاف تقویت‌کننده درون سیمان استفاده می‌شود. عملکرد این الیاف تقویت‌کننده به میزان قابل‌توجهی به فعل ‌و انفعال این الیاف با زمینه‌ سیمانی وابسته است. بنابر این فصل مشترک بین الیاف و سیمان نقش تعیین‌کننده‌ای را در خواص مکانیکی بتن ایفا می‌کند. از این‌ رو در این طرح سعی شده است با افزایش میزان اندرکنش‌های بین الیاف و سیمان به کمک نانوسلولز، خواص مکانیکی و فیزیکی کلی بتن بهینه شود. بالا بودن سطح ویژه‌ این نانوذرات سلولزی اندرکنش‌ها را به میزان زیادی افزایش خواهد داد.

در طرح حاضر از اثر نانوسلولز باکتریایی در سه سطح شاهد، پودر و ژل به‌عنوان تقویت‌کننده‌ کامپوزیت‌های الیاف-سیمان بررسی شده است. خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت‌ها از قبیل مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته، چقرمگی شکست و مقاومت چسبندگی داخلی اندازه‌گیری شده است. همچنین آزمون‌های شیمیایی و میکروسکوپی نیز انجام شده است.

نتایج حاکی از آن است که کامپوزیت‌های تولید شده با الیاف پوشش‌دهی شده با نانوسلولز و ژل نانوسلولز، مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی داخلی بالاتری داشتند، در حالی‌که کامپوزیت‌های ساخته شده با الیاف پوشش‌دهی شده چقرمگی شکست بیش‌تری از خود نشان داده‌اند. پوشش‌دهی الیاف موجب عملکرد مثبت یون‌های قلیایی در سطح مشترک و بهبود اندرکنش‌ها شده است.