به گزارش ایسنا، در دهه‌های اخیر تولید و مصرف سیمان در کشورهای در حال توسعه به ‌طور قابل‌ توجهی افزایش یافته است. اگرچه سیمان یک محصول بسیار مهم برای توسعه اقتصادی به شمار می‌رود، اما مشکلات زیست‌محیطی از جمله انتشار گاز دی‌اکسید کربن (CO2)، دی‌اکسید سولفور (SO2)، اکسیدهای ازت (NOx) و همچنین ذرات معلق در هوا موجب شده تا بسیاری از محققان برای کاهش این مشکلات تلاش کنند.

عارف صادقی‌نیک از محققان این طرح، هدف از انجام این پژوهش را ارتقای خواص مکانیکی و ریزساختار سیمان دانست و افزود: در پژوهش حاضر از دو نوع نانوذره برای بهبود خواص مکانیکی و ریزساختار سیمان پرتلند و همچنین کاهش آلودگی زیست‌محیطی ناشی از تولید سیمان استفاده شده است.

وی با اشاره به اهمیت استفاده از فناوری نانو در سیمان، اظهار کرد: استفاده از سیمان اصلاح شده با نانوذرات در تولید بتن موجب خواهد شد تا از یک سو طول عمر سازه‌های بتنی افزایش یابد و از سوی دیگر کاهش مصرف و تقاضای سیمان، کاهش آلودگی زیست‌محیطی را به دنبال دارد.

صادقی‌نیک با بیان اینکه در این طرح از دو نوع نانو ذره دی‌اکسید تیتانیوم و مونت موریلونیت برای بهبود خواص سیمان استفاده شد، ادامه داد: حضور این نانوذرات در فرمولاسیون سیمان موجب شده است تا واکنش شیمیایی بهتری بین اجزای سیمان انجام شود و تراکم ماتریس سیمان افزایش یابد که این امر ارتباط مستقیم با ارتقای ویژگی‌های بتن نظیر خصوصیات مکانیکی، پایایی و افزایش طول عمر دارد.

وی حضور نانوذرات فتوکاتالیستی دی‌اکسید تیتانیوم را موجب زیبایی نمای سازه نهایی دانست و یادآور شد: برای این منظور ابتدا نانو ذرات مونت موریلونیت و دی‌اکسید تیتانیوم سنتز و سپس بطور توأم و با نسبت یک، ۲ و ۳ درصد وزنی سیمان بصورت جایگزین، در ساخت نمونه‌های سیمان مورد استفاده قرار گرفتند.

صادقی‌نیک مرحله بعد را انجام آزمون پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی به‌منظور بررسی فازهای موجود در ساختار سیمان ذکر کرد و افزود: به‌ منظور شناسایی کیفی و کمی ترکیبات آلی حاوی نانو ذرات، تعیین نوع گروه عاملی و پیوندهای موجود در مولکول‌های آنها از روش طیف‌سنجی مادون‌قرمز به روش FT-IR استفاده شد.

این محقق با اشاره به نتایج به دست آمده گفت: نتایج حاصل از آزمون‌های مکانیکی و بررسی ویژگی‌های نانوساختاری نمونه‌ها نشان می‌دهد که با افزودن توأم نانو ذرات مونت موریلونیت و نانو ذرات تیتانیوم، به ‌صورت جایگزین سیمان مصرفی تا حد یک درصد به ‌عنوان درصد بهینه، شاهد افزایش خصوصیات مکانیکی چون افزایش مقاومت فشاری حدود ۱۶ درصد و افزایش مقاومت خمشی حدود ۱۳ درصد در نمونه‌های سیمان در سن ۲۸ روز و بهبود ریزساختار سیمان خواهیم بود.

وی با بیان اینکه در سال ۲۰۱۳ حدود ۴۰۸۰ میلیون تن سیمان در جهان تولید شده است، یادآور شد: بنابراین با کاهش یک درصد از تولید سیمان و با توجه به تولید حدود یک تن دی‌اکسید کربن به ازای هر تن تولید سیمان، می‌توان مانع انتشار حدود ۴۰.۸ میلیون تن از دی‌اکسید کربن در دنیا شد.

محقق این طرح خاطر نشان کرد: از سوی دیگر هزینه حذف هر یک تن دی‌اکسید کربن حدود ۲۰ تا ۵۰ یورو گزارش شده است. لذا به سبب کاهش انتشار حدود ۴۰.۸ میلیون تن از دی‌اکسید کربن تقریبا بین ۸۱۶ تا ۲۰۴۰ میلیون یورو از هزینه‌های مربوط به حذف این گاز سمی کاهش می‌یابد. ازاین‌رو استفاده از نانو فناوری در جهت نیل به توسعه پایدار صنعت بتن و ساخت‌وساز می‌تواند بسیار کارآمد باشد.

این طرح از سوی محققان دانشگاه‌های آزاد اسلامی واحد ساری، مازندران، صنعتی نوشیروانی و موسسه آموزش عالی طبری بابل اجرایی شده است.