مقایسه کاربرد دی اکسید تیتانیوم و نانوسیلیس و سیلیکافیوم در خاصیت خودتمیزشوندگی نمای بتنی برای توسعه پایدار

نژادنادری, مهدی; خوشکلام سلیماندارابی, سیده فاطمه; رستمی, راحله

doi:10.22065/jsce.2020.222435.2096

مقایسه کاربرد دی اکسید تیتانیوم و نانوسیلیس و سیلیکافیوم در خاصیت خودتمیزشوندگی نمای بتنی برای توسعه پایدار

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه مهندسی عمران، واحد تنکابن، دانشگاه آزاداسلامی ، تنکابن، ایران

² گروه مهندسی معماری، واحد نور، دانشگاه آزاداسلامی، نور، ایران

³ گروه مهندسی معماری، واحد ساری، دانشگاه آزاداسلامی، ساری، ایران

10.22065/jsce.2020.222435.2096

چکیده

خود تمیز شوندگی فوتو کاتالیتیک، یکی از مهم ترین موارد استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان است. در این مقاله با کمک روش آزمایشگاهی به بررسی تاثیر استفاده سیلیکافیوم و دی اکسید تیتانیوم و نانوسیلیس در افزایش یا کاهش خاصیت خودتمیزشوندگی قطعات پیش ساخته بتنی در نمای معماری سازه های بتنی پرداخته شده است. سیمان نوع I-42.5 مطابق مشخصات استاندارد انجمن آمریکا برای آزمایش و مواد (ASTM) -C150مورد استفاده قرار گرفت. سیلیکافوم سازگار با مشخصات استاندارد ASTM-C1240 در مخلوط بتن به عنوان جایگزینی برای سیمان استفاده شد. برای تاثیر استفاده TiO2 برکاهش رنگ ناشی از آلودگی های محیط زیستی برسطوح قطعات پیش ساخته بتنی، سه طرح با درصدهای صفر و 5/2 و 5 درصد TiO2 به جای سیمان در طرح اختلاط استفاده شد. نتایج بهتری با نمونه به مقدار 5/2 و 5 درصد TiO2 در مقایسه با نمونه بدون افزودن دی اکسید تیتانیوم بدست آمد. نتایج نشان می دهد که TiO2 با 5 درصد جایگزینی سیمان به همراه سیلیکافیوم با 20 درصد جایگزینی سیمان نسبت به 3 درصد نانوسیلیس پتانسیل بیشتری برای بهبود خواص محیط زیستی نمای بتنی ساختمان ها در شهرهای در معرض آلودگی زیاد از نظر نظافت و تمیزشوندگی سطح بتن را دارد. نتایج بهتری با نمونه به مقدار 5/2 و 5 درصد TiO2 در مقایسه با نمونه بدون افزودن دی اکسید تیتانیوم بدست آمد. نتایج نشان می دهد که TiO2 به همراه سیلیکافیوم و نانوسیلیس پتانسیل زیادی برای بهبود خواص محیط زیستی نمای بتنی ساختمان ها در شهرهای در معرض آلودگی زیاد از نظر نظافت و تمیزشوندگی سطح بتن را دارد..

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نقش مصالح در افزایش دوام و مقاومت سازه ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of the application of titanium dioxide and nanosilica and silicafume in the self-cleaning property of concrete for sustainable development

نویسندگان [English]

Mehdi Nezhadnaderi ¹
Sayedehfatemeh Khoshkalam Soleimandarabi ²
Raheleh Rostami ³

¹ Department of Civil engineering, Tonekabon Branch Islamic Azad University, Tonekabon, Iran.

² Department of Architecture Engineering, name of organization, Nour Branch, Islamic Azad University, Nour, Iran.

³ Department of Architecture Engineering, name of organization, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran.

چکیده [English]

Photocatalytic self-cleaning is one of the most important uses of nanotechnology in the building industry. In this paper, we investigate the effect of using silicafume and titanium dioxide and nano-silica on increasing or decreasing the self-compressive properties of precast concrete components in architectural view of concrete structures. Type I-42.5 cement was used according to American Society for Testing and Materials (ASTM) -C150 specifications. Silicafume conforming to ASTM-C1240 standard specifications in the concrete blend was used as a replacement for cement. For investigation the use of TiO2 on the reduction of environmental contamination paint on the surfaces of precast concrete, three designs with zero and 2.5% and 5% TiO2 percentages were used instead of cement in the mix design. Better results were obtained with the sample with 2.5% and 5% TiO2 compared to the sample without titanium dioxide addition. The results show that TiO2 with 5% cement replacement with silicon with 20% cement replacement than 3% Nano-silica has more potential to improve the environmental properties of concrete facades of buildings in heavily contaminated cities in terms of concrete surface cleanliness and cleanliness. Better results were obtained with the sample with 2.5% and 5% TiO2 compared to the sample without titanium dioxide addition. The results show that TiO2 along with silicafume and Nano-silica has great potential to improve the environmental properties of the concrete facade of buildings in cities exposed to high contamination in terms of surface cleaning and cleaning.

کلیدواژه‌ها [English]

Nano Titanium Dioxide
Silica fume
Concrete self- cleaning
Nano-silica
Prefabricated Facade

مراجع

[1] F. Sanchez, K. Sobolev, "Nanotechnology in concrete–a review." Construction and Building Materials, 24(11): 2060-2071, 2010.

[2]. Golabchi, M. Taghizadeh, K. Soroushniya, E. (2011) "Nanotechnology in Architecture and Building Engineering". Tehran University Press, Second Edition.

[3] Sobolev, K. Ferrada-Gutiérrez, M. (2005). "How nanotechnology can change the concrete world: Part 1", Am Ceram Soc Bull, 84(10):14–7.

[4] Qing, Z. Zenan, Z. Deyu, K. Rongshen, C. (2007). "Influence of nano-SiO2 addition on properties of hardened cement paste as compared with silica fume", Construct Build Mater, 21(3):539–45.

[5] Li, H. Xiao, H.G. Yuan, J. Ou, J. (2004) "Microstructure of cement mortar with nanoparticles", Compos B Eng, 35(2):185–9.

[6] Gaitero, J.J. Campillo, I. Guerrero, A. (2008). "Reduction of the calcium leaching rate of cement paste by addition of silica nanoparticles", Cem Concr Res, 38(8–9):1112–8.

[7] Sobolev, K. Flores, I. Torres-Martinez, L.M. Valdez, P.L. Zarazua, E. Cuellar, E.L. (2009). "Engineering of SiO2 nanoparticles for optimal performance in nano cementbased materials", In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic, p. 139–48.

[8]. Heidari, A. Taheri Seshenizi, M. (2013). "The Use of Varnish Nanosilica in High Resistance Self-Concrete Concrete", 2nd National Conference on Modern Materials and Structures in Civil Engineering, Isfahan, University of Isfahan.

[9] Maheswaran, S. Bhuvaneshwari, B. Palani, G. S. Kalaiselvam, S. (2013). "An Overview on the Influence of Nano Silica in Concrete and a Research Initiative", Research Journal of Recent Sciences, Volume 2, Issue (ISC-2012), Pages 17-24.

[10] Kim, Jung J. Rahman, M.K. Al-Majed, A.A. Al-Zahrani, M.M. Reda Taha, M.M. (2013 ). "Nanosilica effects on composition and silicate polymerization in hardened cement paste cured under high temperature and pressure", Cement and Concrete Composites, 43: 78-85.

[11] Murata, Y. Obara, T. Takeuchi, K. (1999). "Air purifying pavement: development of photocatalytic concrete blocks", J Adv Oxidat Technol, 4(2):227–30.

[12] Chen, J. Poon, C.S. (2009). "Photocatalytic construction and building materials: from fundamentals to applications", Build Environ, 44(9):1899–906,

[13] Jayapalan, A.R. Kurtis, K.E. (2009). "Effect of nano-sized titanium dioxide on early age hydration of Portland cement In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors", Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic, p. 267–73.

[14] Li, H. Zhang, M.H. Ou, J.P. (2006). "Abrasion resistance of concrete containing nanoparticles for pavement", Wear, 260(11–12):1262–6.

[15] Li, H. Zhang, M.H. Ou, J.P. (2007). "Flexural fatigue performance of concrete containing nano-particles for pavement", Int J Fatig, 29(7):1292–301.

[16] Lackhoff, M. Prieto, X. Nestle, N. Dehn, F. Niessner, R. (2003). "Photocatalytic activity of semiconductor-modified cement–influence of semiconductor type and cement ageing", Appl Catal B Environ, 43(3):205–16.

[17] Khalilzadeh Vahidi, E. Moradi, N. (2017). “Experimental study of the effect of nanoclay and fly ash on compressive strength of cement sand mortar”, Journal of Structural and Construction Engineering, 3 Vol. 1, pp. 38-48.

[18] Roudiyan, T. Rahmani, H, Hatami, S. H. (2017). “The effect of nanoclay on durability of reinforced concrete beams under operating loads and chloride invasion”, Journal of Structural and Construction Engineering, 6 Vol. 2, pp. 103-118.

[19] ASTM C150-07. (2007)."Standard Specification for Portland Cement", ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA.

[20] ASTM C1240-05.(2007)."Standard Specification for Silica Fume Used in Cementitious Mixtures", ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA.

[21] ASTM C494-08. (2008). "Standard Specification for Chemical Admixtures for Concrete", ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA.

[22] ASTM C109-08. (2008)."Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in or [50-mm] Cube Specimens)", ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA.