بهبود عملكرد بتن با استفاده از پسماندهاي كشاورزي

تهران-ايرنا-محققان دانشگاه شهيد بهشتي، تهران و پژوهشكده بيوتكنولوژي طي انجام يك پژوهش آزمايشگاهي، موفق شدند با بهره‌گيري نانوسلولز توليد شده از پسماندهاي كشاورزي، عملكرد مكانيكي و فيزيكي بتن را بهبود بخشند. نتايج اين طرح را مي‌توان در صنعت ساختمان‌سازي و همچنين صنايع بسته‌بندي مورد استفاده قرار داد.

به گزارش روز شنبه گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو رياست جمهوري،توسعه‌ اجتماعي و اقتصادي هر كشور در گرو بهره‌گيري مطلوب از منابع در دسترس آن كشور است. استفاده از مواد پسماند صنايع مختلف مي‌تواند هم به لحاظ اقتصادي و هم به لحاظ زيست‌محيطي حائز اهميت باشد.
الياف خميري پسماندهاي كشاورزي به‌عنوان يك ماده‌ تقويت‌كننده‌ بتن و به‌عنوان يك جايگزين مناسب براي الياف خطرناك آزبست، فايبرگلاس و الياف چوب كاربردهاي عملي بسياري يافته است.
دكتر فرانك محمدكاظمي، با اشاره به برهمكنش بين زمينه و الياف تقويت‌كننده‌ بتن به‌عنوان يك پارامتر بسيار مهم در ميزان تأثير الياف در بهبود عملكرد مكانيكي و فيزيكي بتن، گفت: هدف از اين پژوهش بهره‌گيري از انواع نانوسلولز توليد شده و روش بكارگيري آن در جهت بهبود عملكرد فيزيكي و مكانيكي بوده است.
محمد كاظمي در خصوص اهميت زيست‌محيطي انجام اين پژوهش افزود: توليد نانوسلولز به روش بيوتكنولوژي با كمك باكتري و استفاده از آن بعنوان پوشش و تقويت كننده در كامپوزيت ها هدف اصلي اين طرح بود. بعلاوه، با توجه به اينكه بخشي از سيمان با پسماند كشاورزي جايگزين مي‌شود، فرآورده‌ حاصل دوست دار محيط ‌زيست است و قابليت تجديد پذيري خواهد داشت.
وي ادامه داد: همچنين با توجه به ممنوعيت استفاده از آزبست به جهت مخاطرات زيست محيطي و سرطان‌زا بودن آن، اين محصول مي‌تواند جايگزين مناسبي براي مصالح ساختماني رايج باشد.
سيمان به تنهايي داراي خواص كششي ضعيفي نسبت به خواص فشاري است. ازاين‌رو از يك سري الياف تقويت‌كننده درون سيمان استفاده مي‌شود. عملكرد اين الياف تقويت‌كننده به ميزان قابل‌توجهي به فعل‌وانفعال اين الياف با زمينه‌ سيماني وابسته است. بنابراين فصل مشترك بين الياف و سيمان نقش تعيين‌كننده‌اي را در خواص مكانيكي بتن ايفا مي‌كند. ازاين‌رو در اين طرح سعي شده است با افزايش ميزان اندركنش‌هاي بين الياف و سيمان به كمك نانوسلولز، خواص مكانيكي و فيزيكي كلي بتن بهينه شود. بالا بودن سطح ويژه‌ اين نانوذرات سلولزي اندركنش‌ها را به ميزان زيادي افزايش خواهد داد.
در طرح حاضر از اثر نانوسلولز باكتريايي در سه سطح شاهد، پودر و ژل به‌عنوان تقويت‌كننده‌ كامپوزيت‌هاي الياف-سيمان بررسي شده است. خواص مكانيكي و فيزيكي كامپوزيت‌ها از قبيل مدول گسيختگي، مدول الاستيسيته، چقرمگي شكست و مقاومت چسبندگي داخلي اندازه‌گيري شده است. همچنين آزمون هاي شيميايي و ميكروسكوپي نيز انجام شده است.
نتايج حاكي از آن است كه كامپوزيت‌هاي توليد شده با الياف پوشش دهي شده با نانوسلولز و ژل نانوسلولز، مقاومت خمشي و مقاومت چسبندگي داخلي بالاتري داشتند، درحالي‌كه كامپوزيت‌هاي ساخته شده با الياف پوشش دهي شده چقرمگي شكست بيشتري از خود نشان داده‌اند. پوشش دهي الياف موجب عملكرد مثبت يون‌هاي قليايي در سطح مشترك و بهبود اندركنش‌ها شده است.
اين تحقيقات حاصل تلاش‌هاي دكتر فرانك محمدكاظمي- عضو هيأت علمي دانشگاه شهيد بهشتي، كاظم دوست حسيني- عضو هيأت علمي دانشگاه تهران و مهرداد آذين- عضو هيأت علمي پژوهشكده بيوتكنولوژي است. نتايج اين كار در مجله‌ Construction and Building Materials (جلد 101، سال 2015، صفحات 958 تا 964) به چاپ رسيده است.
علمي(1)**1023**1440