دانلود ترجمه مقاله خواص چندکاره بتن پودری واکنش پذیر تقویت شده با نانوفیبر کربن (ساینس دایرکت – الزویر 2018) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

خواص چندکاره بتن پودری واکنش پذیر تقویت شده با نانوفیبر کربن

Multi-functional properties of carbon nanofiber reinforced reactive powder concrete

چکیده

1. مقدمه

2. آزمایشگاهی

2.1 مصالح خام

2.2 نسبت ترکیب و آماده سازی نمونه ها

2.3 روش های اندازه گیری

2.4 مدلسازی عددی فرایند یخ زدایی

3. نتایج و بحث

3.1 رفتار مکانیکی

3.2 مقاومت الکتریکی

3.3 عملکرد پیزورزیستیویتی

3.4 عملکرد یخ زدایی

4. نتیجه گیری

چکیده

هدف این مقاله ساخت بتن پودری واکنش پذیر تقویت شده با نانوفیبر کربن (CNF-RPC) با چندین خواص است. نسبت آب به سیمان (w/b) برابر با 0.2 حفظ گردیده و میزان CNFها در محدوده 0 تا 2 درصد نسبت به کل مقدارسیمان بوده است. مقاومت فشاری و خمشی CNF-RPC برای هر مقدار از CNFها مشخص گردید. عملکرد پیزورزیستیویتی CNF-RPC در حالی مورد بررسی قرار گرفت که افزودن سیمان  و افزایش چسبندگی نیز انجام گرفت. علاوه بر این، کاهش عملکرد CNF-RPC به صورت آزمایشگاهی و عددی با استفاده از تحلیل اجزا محدود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که RPC با مقدار مناسب از CNF ها دارای ویژگی های مکانیکی مطلوبی خواهد بود. با وجود آنکه محتوای CNFها نزدیک به نفوذ آستانه بوده است، اما CNF- RPC عملکرد قابل توجهی را از خود به نمایش گذاشته است. زمانی که محتوای CNFها در منطقه آستانه نفوذ بود، مقاومت CNF- RPC به ندرت در طول زمان اندازه گیری تغییر کرد. RPC شامل CNFها (CNF-RPC) دارای میزان هدایت بیشتری بوده و از نظر عملکرد خودسنجی میزان حساسیت بیشتری از نمونه های CNF با ملات و سیمان اضافه شده داشته و خطی تربود.

1. مقدمه

بتن پودری واکنش پذیر (RPC) با استفاده از نظریه فشردگی ایجاد شده است. ماسه کوارتز با توزیع سنگدانه های بهینه به جای سنگدانه های درشت و عموماً سنگ های رودخانه ای به عنوان ریزدانه در نظر گرفته شده است. RPC عموماً شامل درصد بالایی از مواد معدنی است [1]. این تریکب مواد می تواند میزان فعالیت های ماتریس RPC را افزایش داده و در نتیجه فشردگی سیستم ذرات با اندازه های متفاوت را افزایش می دهند. بنابراین، عملکرد RPC نشان دهنده میزان مقاوت بالا، سختی بالا، و دوام بالا است [1و2]. 

4. نتیجه گیری

این مطالعه به توسعه نوع خاصی از مصالح مبتنی بر سیمان با مقاومت بسیاربالا، همراه با عملکرد یخ زدایی پرداخت. نتایج زیر را می توان از آزمایشات فوق بدست آورد:

1. مقاومت خمشی و فشاری RPC ابتدا افزایش و پس از آن با میزان بالاتر CNFها کاهش یافت. مقاومت فشاری و خمشی حداکثر به ترتیب مقادیری برابر با 117.1 مگاپاسکال و 22.4 مگاپاسکال همراه با اضافه کردن تقریبی مقدار 0.5 درصد از CNFها بودند.

2. مقاومت CNF-RPC در منطقه آستانه نفوذ، در طول زمان رفتاری پایدار را از خود نشان داد. CNF-RPF هدایت و مقاومت بهتری را نسبت به CNFM و CNFP از خود نشان داد. CNF=RPC با مقدار 0.5 درصد از CNFها (حدود 1.17 کیلو اهم. ثانیه) رفتاری خود سنجی عالی را همراه با عملکرد سنجش پایدار و عامل درجه بالا به نمایش گذاشتند. 

3. زمانی که CNFها به 1 درصد رسیدند (حدود 0.144 کیلو اهم. سانتیمتر) ، CNF-RPC رفتار یخ زدایی مناسبی را از خود به نمایش گذاشت. شبیه سازی عددی برای فرایند یخ زدایی نتایج مشابهی را برای آزمایش نشان داد. 

Abstract

This paper aimed to develop carbon nanofiber (CNF) reinforced reactive powder concrete (CNF-RPC) with multi-functional properties. Water to binder ratio (w/b) was kept at 0.2 and CNFs dosage ranged from 0% to 2% by volume of the total cementitious materials. Flexural and compressive strengths of CNF-RPC were determined for each dosage of CNFs. Piezoresistive performance of CNF-RPC was investigated while the piezoresistivity of CNFs added cement paste and mortar were also performed. Moreover, deicing performance of CNF-RPC was experimentally researched and numerally simulated using finite element analysis. Results indicated that RPC with appropriate content of CNFs performed favorable mechanical properties and excellent self-sensing performance. While CNFs content was close to the post-percolation threshold zone, CNF-RPC presented an obvious deicing performance. When CNFs content was in the percolation threshold zone, resistance of CNF-RPC rarely changed with measurement time. RPC containing CNFs (CNF-RPC) was more conductive and demonstrated a higher sensitivity and linearity of self-sensing performance than CNFs added cement paste and mortar samples.

1. Introduction

Reactive powder concrete (RPC) is produced with the maximum compactness theory. Quartz sand with optimized particle size distribution is used as fine aggregate instead of coarse aggregate and ordinary river sand. RPC usually contains a high percentage of mineral admixtures [1]. The mineral admixture can enhance the activity of RPC matrix, thus increasing the compactness of multi-size particle system. Therefore, RPC presents ultra-high strength, high toughness and excellent durability [1,2].

4. Conclusion

This research developed one special kind of cement-based material with ultra-high-strength, self-sensing and deicing performance. The following conclusions can be obtained from the above experimental results.

1) Compressive and flexural strength of RPC increased firstly and then decreased with the higher dosage of CNFs. The maximum compressive and flexural strength reached 117.1 MPa and 22.4 MPa respectively when 0.5% of CNFs was added.

2) Resistance of CNF-RPC within the percolation threshold zone behaved stable with time. CNF-RPC presented a better conductivity and sensitivity than CNFM and CNFP. CNF-RPC with 0.5% CNFs (resistivity was 1.17 kXcm) showed an excellent self-sensing performance with a high gage factor and stable sensing performance.

3) When CNFs reached 1.0% (resistivity was 0.144 kXcm), CNF-RPC behaved a good deicing ability. The numerical simulation for deicing process provided a similar result to the experiment.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

خواص چندکاره بتن پودری واکنش پذیر تقویت شده با نانوفیبر کربن

Multi-functional properties of carbon nanofiber reinforced reactive powder concrete