بهبود عملکرد بتن با بهره‌گیری از پسماندهای کشاورزی
نتایج این طرح را می‌توان در صنعت ساختمان‌سازی و همچنین صنایع بسته‌بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار داد.
توسعه‌ی 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 ماده‌ی تقویت‌کننده‌ی بتن و به‌عنوان یک جایگزین مناسب برای الیاف خطرناک آزبست، فایبرگلاس و الیاف چوب کاربردهای عملی بسیاری یافته است.
دکتر فرانک محمدکاظمی، ضمن اشاره به برهمکنش بین زمینه و الیاف تقویت‌کننده‌ی بتن به‌عنوان یک پارامتر بسیار مهم در میزان تأثیر الیاف در بهبود عملکرد مکانیکی و فیزیکی بتن، به بیان اهداف دنبال شده در این طرح پرداخت: «هدف از این پژوهش بهره‌گیری از انواع نانوسلولز تولید شده و روش بکارگیری آن در جهت بهبود عملکرد فیزیکی و مکانیکی بوده است.»
وی در خصوص اهمیت زیست‌محیطی انجام این پژوهش افزود: « تولید نانوسلولز به روش بیوتکنولوژی با کمک باکتری و استفاده از آن بعنوان پوشش و تقویت کننده در کامپوزیت ها هدف اصلی این طرح بود. بعلاوه، با توجه به اینکه بخشی از سیمان با پسماند کشاورزی جایگزین می‌گردد، فراورده‌ی حاصل دوست دار محیط‌زیست است و قابلیت تجدید پذیری خواهد داشت. 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. ازاین‌رو از یک سری الیاف تقویت‌کننده درون سیمان استفاده می‌شود. عملکرد این الیاف تقویت‌کننده به میزان قابل‌توجهی به فعل‌وانفعال این الیاف با زمینه‌ی سیمانی وابسته است. بنابراین فصل مشترک بین الیاف و سیمان نقش تعیین‌کننده‌ای را در خواص مکانیکی بتن ایفا می‌کند. ازاین‌رو 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 ویژه‌ی 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 تقویت‌کننده‌ی 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 آزمون های شیمیایی و میکروسکوپی نیز انجام شده است.
نتایج حاکی از آن است که کامپوزیت‌های تولید شده با الیاف پوشش دهی شده با نانوسلولز و ژل نانوسلولز، مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی داخلی بالاتری داشتند، درحالی‌که کامپوزیت‌های ساخته شده با الیاف پوشش دهی شده چقرمگی شکست بیشتری از خود نشان داده‌اند. پوشش دهی الیاف موجب عملکرد مثبت یون‌های قلیایی در سطح مشترک و بهبود اندرکنش‌ها شده است.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر فرانک محمدکاظمی- عضو هیأت علمی دانشگاه شهید بهشتی، کاظم دوست حسینی- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران و مهرداد آذین- عضو هیأت علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی است. نتایج این کار در مجله‌ی Construction and Building Materials (جلد 101، سال 2015، صفحات 958 تا 964) به چاپ رسیده است.
No tags for this post.دکتر فرانک محمدکاظمی، ضمن اشاره به برهمکنش بین زمینه و الیاف تقویت‌کننده‌ی بتن به‌عنوان یک پارامتر بسیار مهم در میزان تأثیر الیاف در بهبود عملکرد مکانیکی و فیزیکی بتن، به بیان اهداف دنبال شده در این طرح پرداخت: «هدف از این پژوهش بهره‌گیری از انواع نانوسلولز تولید شده و روش بکارگیری آن در جهت بهبود عملکرد فیزیکی و مکانیکی بوده است.»
وی در خصوص اهمیت زیست‌محیطی انجام این پژوهش افزود: « تولید نانوسلولز به روش بیوتکنولوژی با کمک باکتری و استفاده از آن بعنوان پوشش و تقویت کننده در کامپوزیت ها هدف اصلی این طرح بود. بعلاوه، با توجه به اینکه بخشی از سیمان با پسماند کشاورزی جایگزین می‌گردد، فراورده‌ی حاصل دوست دار محیط‌زیست است و قابلیت تجدید پذیری خواهد داشت. 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. ازاین‌رو از یک سری الیاف تقویت‌کننده درون سیمان استفاده می‌شود. عملکرد این الیاف تقویت‌کننده به میزان قابل‌توجهی به فعل‌وانفعال این الیاف با زمینه‌ی سیمانی وابسته است. بنابراین فصل مشترک بین الیاف و سیمان نقش تعیین‌کننده‌ای را در خواص مکانیکی بتن ایفا می‌کند. ازاین‌رو 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 ویژه‌ی 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 تقویت‌کننده‌ی 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 آزمون های شیمیایی و میکروسکوپی نیز انجام شده است.
نتایج حاکی از آن است که کامپوزیت‌های تولید شده با الیاف پوشش دهی شده با نانوسلولز و ژل نانوسلولز، مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی داخلی بالاتری داشتند، درحالی‌که کامپوزیت‌های ساخته شده با الیاف پوشش دهی شده چقرمگی شکست بیشتری از خود نشان داده‌اند. پوشش دهی الیاف موجب عملکرد مثبت یون‌های قلیایی در سطح مشترک و بهبود اندرکنش‌ها شده است.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر فرانک محمدکاظمی- عضو هیأت علمی دانشگاه شهید بهشتی، کاظم دوست حسینی- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران و مهرداد آذین- عضو هیأت علمی پژوهشکده بیوتکنولوژی است. نتایج این کار در مجله‌ی Construction and Building Materials (جلد 101، سال 2015، صفحات 958 تا 964) به چاپ رسیده است.
