بررسي عملكرد خاكستر لجن فاضلاب با و بدون نانو ذرات سيليس در خواص مصالح پايه سيماني خودتراكم

The Effect of Using Sewage Sludge Ash with and without Nano Silica Particles on Properties of Self-compacting Cement Based Materials

امروزه استفاده از مواد پوزولانی به‌عنوان جایگزین بخشی از سیمان مصرفی و به‌منظور ارتقای خواص مصالح پایه سیمانی و صرفه‌جویی در هزینه‌ها امری مهم است. از طرفی لجن فاضلاب به‌عنوان یك پسماند خطرناك برای محیط‌ زیست و سلامتی انسان مطرح است. در همین راستا در این پژوهش از خاكستر لجن فاضلاب به‌عنوان یك پوزولان مصنوعی برای ساخت مصالح پایه سیمانی خودتراكم كه به‌عنوان انقلابی در صنعت بتن مطرح می‌باشند، استفاده شد. هدف از این پژوهش، تسریع در عملكرد خاكستر لجن فاضلاب با استفاده از نانو ذرات سیلیس در جهت به‌كارگیری صنعتی این ماده در تولید مصالح پایه سیمانی خودتراكم بود. در این پژوهش 10 طرح اختلاط با درصدهای مختلف جایگزینی خاكستر لجن (0، 5، 10، 15 و20 درصد) و نانوسیلیس (0 و 1 درصد) برای تولید نمونه‌های دو جزئی و سه جزئی ملات و بتن خودتراكم، طراحی شده و خواص آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهند كه با افزودن خاكستر لجن فاضلاب، خواص رئولوژیك و مكانیكی نمونه‌ها افت پیدا كرده و خواص دوامی آنها در حضور درصدهای پایین این پوزولان بهبود می‌یابد. با افزودن نانوسیلیس نیز خواص مكانیكی و دوامی نمونه‌ها بهبود می‌یابد. همچنین حضور نانوسیلیس در كنار ذرات خاكستر لجن باعث افزایش واكنش‌پذیری این پوزولان شده و عملكرد این ماده را بهبود می‌بخشد.

Nowadays using pozzolanic materials is crucial as a replacement of needed cement, improving properties of cement based materials and saving costs. On the other hand sewage sludge is harmful to the environment and human health. So in this research the sewage sludge ash has been used as an artificial pozzolan to produce self compacting cement based materials which could be evaluated as a revolution in the concrete industry. The objective of this research was to accelerate the performance of sewage sludge ash by utilizing nano silica particles. This research includes 10 mix designs for self compacting mortar and concrete made up of binary and ternary cementitious blends of sewage sludge ash (0%,5%,10%,15%,20%) and nano silica (0%,1%). The results showed that by adding the sewage sludge ash, rheological and mechanical properties of the samples were reduced and for small percentages of sewage sludge ash, the durability characteristics were improved. The results also showed that adding nano silica improved the mechanical and durability properties of self compacting mortar and concrete. Finally in presence of nano silica, the reactivity of the sewage sludge ash was increased and its performance was improved.