Παραγωγή και χαρακτηρισμός τροποποιημένου τσιμέντου με προσθήκη ανακυκλωμένων ινών άνθρακα
Loading...
Date
2025-03-07
Authors
Μεθενίτη, Ευαγγελία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το συμβατικό τσιμέντο παρουσιάζει αρκετές αδυναμίες που καθιστούν απαραίτητη την ανά-πτυξη καινοτόμων τεχνολογιών για τη βελτίωσή του. Πιο συγκεκριμένα, η προσθήκη νανοϋλικών στο τσιμέντο παρέχει μια σειρά από πλεονεκτήματα που συμβάλλουν στη βελτίωση των μηχανι-κών, φυσικοχημικών και λειτουργικών του χαρακτηριστικών. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα είναι η ενίσχυση της αντοχής, καθώς τα νανοϋλικά, λόγω της υψηλής ειδικής τους επιφάνειας και της ικανότητας γεφύρωσης μικρορωγμών, μπορούν να βελτιώσουν τη συνοχή του υλικού. Επι-πλέον, έχουν την ικανότητα να βελτιώσουν την μικροδομή του τσιμέντου, μειώνοντας έτσι την διαπερατότητά του και αυξάνοντας την ανθεκτικότητά του. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα ανάπτυξης αυτοΐασης του τσιμέντου, καθώς τα νανοϋλικά μπορούν να λειτουργή-σουν ως καταλύτες για την ενίσχυση των μηχανισμών αυτοεπισκευής, μειώνοντας την ανάγκη για επιδιορθώσεις και αυξάνοντας τη διάρκεια ζωής των κατασκευαστικών έργων. Κάποια από τα να-νοϋλικά που χρησιμποποιούνται για παραγωγή τροποποιημένου τσιμέντου είναι το γραφένιο, οι νανοσωλήνες άνθρακα και άλλα προηγμένα νανοϋλικά όπως το νανοπυρίτιο και τα νανοξείδια μετάλλων. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία θα επικεντρωθούμε στις ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα (RCFs) και στη χρήση τους για παραγωγή νανοτροποιημένου τσιμέντου με βελτιωμένες ιδιότητες.
Οι ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα αποτελούν ένα καινοτόμο υλικό που προέρχεται από την α-νακύκλωση σύνθετων υλικών ενισχυμένων με ίνες άνθρακα και είναι ελαφριές, ανθεκτικές και παρουσιάζουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό, καθιστώντας τις ιδανικές για ενίσχυση τσιμεντοει-δών υλικών. Η ανακύκλωσή τους συμβάλλει στην κυκλική οικονομία και μειώνει το περιβαλλοντι-κό αποτύπωμα της βιομηχανίας των κατασκευών, περιορίζοντας την ανάγκη για νέες πρώτες ύλες. Έχουν την ικανότητα να διατηρούν πολλές από τις μηχανικές και φυσικοχημικές ιδιότητες των πρωτογενών ινών, όπως υψηλή ακαμψία, αντοχή σε κόπωση και χαμηλή θερμική διαστολή. Ωστό-σο, η διαδικασία ανακύκλωσης μπορεί να επηρεάσει τη δομή και τη συνοχή των ινών, με αποτέ-λεσμα να υπάρχουν διαφοροποιήσεις στις τελικές τους ιδιότητες. Παρόλα αυτά, πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι η χρήση ανακυκλωμένων ινών άνθρακα στο τσιμέντο μπορεί να οδηγήσει σε βελ-τιωμένη μηχανική αντοχή, ανθεκτικότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Το γεγονός ότι αποτελούν προϊόντα ανακύκλωσης καθιστά δυσκολότερη την επεξεργασία τους, καθώς είναι πολύ πιθανό να περιέχουν κάποια υπολείμματα πολυμερών, ρητινών ή και ρύ-πων από τις προηγούμενες χρήσεις τους και ο καθαρισμός τους είναι αναγκαίος για τη χρήση τους σε νέες εφαρμογές όπως η παραγωγή ενισχυμένων δοκιμίων τσιμέντου. Επίσης, έχει εντοπιστεί μια δυσκολία διάσποράς τους μέσα σε άλλα υλικά προκειμένου να επιτευχθεί μια ομοιόμορφη κατανομή. Κανένα από αυτά τα πλεονεκτήματα ωστόσο δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρό ώστε να αναι-ρέσει την πληθώρα πλεονεκτημάτων τους ιδιαίτερα στην εφαρμογή τους σε τσιμεντοειδή υλικά όπου πέρα από την βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων τους συμβάλλουν και στη μείωση του πε-ριβαλλοντικού αποτυπώματος των κατασκευών και στην ενίσχυση της κυκλικής οικονομίας.
Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε αυτή την έρευνα αφορούν δοκιμές θλίψης και κάμ-ψης σε αυτά τα τροποποιημένα δοκίμια τσιμέντου με RCFs. Όσον αφορά τις δοκιμές θλίψης η με-γαλύτερη αύξηση της θλιπτικής αντοχής παρατηρήθηκε στα δοκίμια με περιεκτικότητα 1.0% σε RCFs κατά βάρος τσιμέντου και μεταβολή ίση με 6.51% σε σχέση με το πρότυπο, ενώ για τις δοκι-μές κάμψης τη μεγαλύτερη βελτίωση καμπτικής αντοχής παρουσίασαν τα δοκίμια περιεκτικότητας 0.5% σε RCFs κατά βάρος τσιμέντου. Συνεπώς, η χρήση των RCFs για παραγωγή ενισχυμένου τσι-μέντου φανερώνει πολλές και υποσχόμενες προοπτικές για το μέλλον.
Description
Keywords
Ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα, Παραγωγή ενισχυμένου τσιμέντου