اثرات نانو ذرات خاکستر مخروط کاج بر ویژگی های بتن سازه های آبی

یکی از پوشش های معمول سازه های آبی و هیدرولیکی، پوشش بتنی است. مزایایی از قبیل عمر متوسط زیاد، هزینه نگهداری کم و عدم رشد گیاهان در اطراف و داخل آن باعث شده است که این نوع پوشش از بهترین نوع پوشش ها قلمداد شود. یکی از فاکتورهای مهم کیفی مصالح بتن، مقاومت و پایداری آنها در شرایط جوی سخت و محیط های مخرب اسیدی و قلیایی می باشد. در چند سال اخیر، فناوری نوظهور نانو، امیدهای بسیاری برای بهبود خواص مواد مختلف در جهان پدید آورده است. آنچه باعث ظهور نانو تکنولوژی شده، نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد می باشد. افزایش نسبت سطح به حجم نانو ذرات باعث می شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیار بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی، واکنش پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می دهد. در این تحقیق به بررسی استفاده از خاکستر و نانو ذرات خاکستر مخروط کاج به عنوان سمنته کننده و پوزولان در بتن سازه های آبی پرداخته می شود و برخی خصوصیات مکانیکی مانند مقاومت فشاری، مقاومت کششی و دوام در محیط آب معمولی و آب حاوی سولفات منیزیم، بتن حاوی خاکستر و نانو ذرات خاکستر مخروط کاج مورد مطالعه قرار می گیرد. در این پژوهش، خاکستر و نانو ذرات خاکستر مخروط کاج به میزان 10، 20 و 30 درصد وزنی جایگزین سیمان شدند. نتایج نشان داد که میزان بهینه نانو ذرات خاکستر و خاکستر مخروط کاج، 20 درصد می باشد. در این درصد، بالاترین مقاومت فشاری، مقاومت کششی و دوام در برابر حمله سولفات به دست آمد. در سن 180 روز، نمونه حاوی 20 درصد خاکستر، 8/118 درصد و نمونه شامل 20 درصد خاکستر حاوی نانو ذرات، 51/139 درصد افزایش مقاومت فشاری پیدا کردند. در سن 180 روز، نمونه حاوی 20 درصد خاکستر، 93/121 درصد و نمونه شامل 20 درصد خاکستر حاوی نانو ذرات، 1/142 درصد افزایش مقاومت کششی پیدا کردند. در سن 180 روز، نمونه حاوی 20 درصد خاکستر، 18/127 درصد و نمونه شامل 20 درصد خاکستر حاوی نانو ذرات، 37/162 درصد افزایش مقاومت فشاری در محیط سولفات منیزیم پیدا کردند. کاهش وزن نمونه کنترل در محیط سولفات منیزیم، 35/1 برابر نمونه حاوی 20 درصد خاکستر و 2 برابر نمونه شامل 20 درصد خاکستر حاوی نانو ذرات می باشد. تخریب ظاهری نمونه ها در محیط سولفات منیزیم به میزان کم مشاهده گردید و کمترین تورم و آسیب را نمونه های شامل خاکستر حاوی نانو ذرات پیدا کردند. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق، می توان از خاکستر و نانو ذرات خاکستر مخروط کاج به عنوان یک روش مناسب برای دفع موثر این زائده کشاورزی در صنعت بتن استفاده نمود، که علاوه بر افزایش مقاومت و دوام بتن، باعث کاهش مصرف انرژی و اثرات زیست محیطی تولید سیمان می گردد.