بهبود عملکرد بتن با بهره‌گیری از پسماندهای کشاورزی در دانشگاه شهید بهشتی
محقق دانشگاه شهید بهشتی با همکاری محققانی از دانشگاه تهران و پژوهشکده بیوتکنولوژی طی انجام یک پژوهش آزمایشگاهی، تلاش کردند با بهره‌گیری نانوسلولز تولید شده از پسماندهای کشاورزی، عملکرد مکانیکی و فیزیکی بتن را بهبود بخشند. نتایج این طرح را می‌توان در صنعت ساختمان‌سازی و همچنین صنایع بسته‌بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار داد.
به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، 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 به عنوان 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 تقویت‌کننده 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 به کارگیری 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 به عنوان پوشش و تقویت کننده در کامپوزیت‌ها هدف اصلی این طرح بود. به علاوه، با توجه به اینکه بخشی از سیمان با پسماند کشاورزی جایگزین می‌شود، فراورده حاصل دوستدار محیط‌زیست است و قابلیت تجدیدپذیری 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. 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. بنابراین 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 به عنوان 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 پوشش دهی شده با نانوسلولز و ژل نانوسلولز، مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی داخلی بالاتری داشتند، در حالی که کامپوزیت‌های ساخته‌شده 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.
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.
انتهای پیام/
