مرمت و بازسازی اعضای بتنی با استفاده از مواد ترمیمی حاوی نانو ذرات و میکرو ذرات سیلیس

چکیده فناوری و یا علم نانو به عنوان انقلاب صنعتی چهارم در دهه های اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. با استفاده از فناوری نانوِ در حال ظهور می توان بلوک مواد را اتم به اتم ساخت. بنابراین از طریق فناوری نانو ممکن است بتوان تا حد زیادی از خواص فیزیکی مواد را در دست گرفت و آن را ارتقا داد. مواد مرکبی از قبیل بتن دارای مقاومت فشاری و مدول یانگ بالا هستند، اما چقرمگی و استقامت نسبتا کمی دارند. با این حال قدرت و طول عمر سازه های بتنی توسط ساختار و انتقال جرم در ابعاد نانو تعیین می گردد. رفتار فیزیکی کامپوزیت سیمانی را می توان با دستکاری در مقیاس نانو تغییر داد. نانو ذرات با توجه به سطح مخصوص بالا و قدرت زیاد عامل تقویت کننده ایده آلی برای بتن محسوب می گردد. بنابراین پتانسیل زیادی برای تولید سیمان با مشخصات مطلوب تر وجود دارد. در این پژوهش به بررسی رفتار فیزیکی و مکانیکی ملات های بتنی حاوی ذرات سیلیس (نانو سیلیس و میکروسیلیس) و نیز سازگاری و پیوستگی نمونه های ترمیمی (نمونه های تیری و استوانه ای مرکب) پرداخته شده است. برای حصول چنین منظوری از طرح های بتنی مرکبی که 10 درصد از ماده سیمانی آن با ذرات سیلیس جایگزین گردیده استفاده شده است (ابتدا 10 درصد از ماده سیمانی با میکروسیلیس جایگزین شده سپس با گام های 5/0 درصدی از مقدار میکروسیلیس کاسته شده و با همین گام نانوسیلیس به طرح اضافه گردیده) و آزمایش های مقاومت های فشاری، کششی و خمشی 3، 7، 28 روزه بر روی ملات ترمیمی انجام گردیده است. آزمایش مقاومت خمشی سه نقطه ای 63 روزه بر روی بتن اولیه و 7 و 28 روزه بر روی ملات بتنی ترمیمی انجام شده و همچنین برای بررسی سازگاری ملات بتنی از نمونه های تیری مرکب تحت آزمایش خمش سه نقطه ای، و برای بررسی پیوستگی از نمونه های استوانه ای مرکب تحت آزمایش برشی مورب با سطح تماس زبر استفاده گردید. برای رسیدن به نتایج آماری قابل قبول در این پژوهش تعداد 81 نمونه مکعبی با ابعاد mm50×mm50×mm50 برای آزمایش مقاومت فشاری، تعداد 81 نمونه استوانه ای با ابعاد mm75×mm150 برای تست مقاومت کششی و پیوستگی برشی مایل مرکب و تعداد 63 تیرهای خمشی ساده و مرکب ترمیم شده با ابعاد mm76×mm76×mm305 برای آزمایش مقاومت خمشی و پیوستگی ساخته و استفاده گردیده است. نتایج نشان داد که با افزایش حضور نانوذرات در ملات بتنی، مقاومت فشاری، کششی و خمشی نسبت به نمونه شاهد روند صعودی داشته و در مورد افزایش باربری تیرهای ترمیم شده، می توان بخشی از این افزایش مقاومت را به ملات ترمیمی حاوی ذرات سیلیس نسبت داد. در مورد پیوستگی ملات بتنی در نمونه های استوانه ای مرکب مشاهده گردید که حضور این ذرات نیز تاثیر مثبتی در پیوستگی بین مصالح ترمیم و بتن اولیه دارد.