دفاعیه کارشناسی ارشد (سازه‌ و زلزله) ساخت و ارزیابی توانایی سنجش تنش و کرنش کامپوزیت سیمانی حاوی نانولوله‌های کربنی (CNT)

 | تاریخ ارسال: 1400/7/27 | 
دانشجو: خانم مهتاب مردانی
استاد راهنما: دکتر سید حسین حسینی لواسانی
زمان: چهارشنبه ۲۸ مهر ماه ۱۴۰۰ ساعت: ۱۲:۳۰ 

لینک ورود به جلسه
چکیده
هدف از پایش سلامت سازه ها (SHM) ارزیابی و نظارت مستمر بر سلامت سازه است. SHM برای کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری از فناوری حسگرهای پیشرفته استفاده می کند. در چند دهه گذشته، حسگرها به بخش جدایی ناپذیر سیستم SHM تبدیل شده اند.
حسگرهای نانوکامپوزیت سیمانی اخیراً معرفی شده اند، خاصیت پیزومقاومتی دارند و می توان به راحتی با پایش مقاومت الکتریکی، از آن ها برای سنجش تنش و کرنش استفاده کرد. از این مصالح که به عنوان مصالح هوشمند(خودحسگر) نیز شناخته می شوند، می­توان به عنوان مصالح بخشی از سازه و یا کل سازه استفاده نمود و درکنار خواص سازه ای، امکان سنجش تنش و آسیب های اعمال شده را نیز دارند.
در این پژوهش، به توسعه حسگرهای نانوکامپوزیت سیمانی حاوی نانولوله های چنددیواره(MWCNTS)  و سه سورفکتنت (ماده فعال­ساز سطحی) سدیم دودسیل سولفات (SDS)، کربوکسی متیل سلولز (CMC) و فوق روان کننده پلی کربوکسیلاتی پرداخته شده است. طیف وسیعی از آزمایشها برای مشخص کردن کارآمدترین نسبت ماسه به سیمان(S/C) ، نوع ضدکف، نوع و میزان سورفکتنت، زمان پراکندگی، مقدار CNT و سرعت و دامنه بارگذاری انجام شد. شاخص های مختلفی مانند توان پراکنده سازی سورفکتنت های مختلف، مقاومت فشاری، چگالی، مقاومت الکتریکی و خواص پیزومقاومتی نانوکامپوزیت ها نیز مورد بررسی قرار گرفت.
مقاومت الکتریکی نمونه ها با افزایش نسبت ماسه به سیمان افزایش یافت، بنابراین نسبت ۵/۰S/C =  به عنوان نسبت پایه برای سایر طرح های مخلوط انتخاب شد. تجزیه و تحلیل طیف سنجی UV-vis سوسپانسیون CNT نشان داد که ۳۰ دقیقه فرآیند اولتراسونیک، کارآمدترین زمان برای پراکنده سازی است. همچنین آنالیز UV-vis نشان داد که که ترکیب سورفکتنت SP/CMC بهترین ماده برای پراکنده سازی است. گرچه توانایی ترکیب SP/SDS برای پراکنده سازی CNT مناسب است اما با کامپوزیت سیمانی سازگار نیست. آنالیز SEM نشان می دهد که SDS حباب هوا را در ماتریس محبوس کرده و باعث کاهش مقاومت فشاری، چگالی و مقاومت الکتریکی شده است.
در مرحله بعد ، پاسخ پیزومقاومتی حسگرهای توسعه یافته سیمانی تحت بارگذاری سیکلیک فشاری مورد بررسی قرار گرفت. تغییر جزئی مقادیر مقاومت الکتریکی حسگرها با داده های بارگذاری و کرنش بدست آمده از کرنش سنج های معمول مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که تغییر جزئی مقاومت الکتریکی حسگرها به خوبی با بار فشاری سیکلیک و کرنش فشاری سیکلیک همبستگی دارد. نانوکامپوزیت های سیمانی حاوی ۰.۰۵٪ CNT و سورفکتنت SPMC۲۵ دارای بیشترین حساسیت به کرنش فشاری در بین سایر سورفکتانت ها (گیج فاکتور = ۶۴.۷۳) و نانوکامپوزیت های سیمانی با ۰.۱٪ CNT دارای بیشترین حساسیت به کرنش فشاری در بین سایر مقادیرCNT  (گیج فاکتور = ۱۳۱.۶۲) هستند. حساسیت نانوکامپوزیت ۰.۱٪  CNT با افزایش نرخ بارگذاری تا ۱۷۱.۰۷ افزایش و با افزایش دامنه بارگذاری به  ۱۱۹.۲۶ کاهش می یابد.
حسگرهای توسعه یافته دارای گیج فاکتور بسیار بالاتر از حسگرهای کرنش سنج الکتریکی معمول هستند. بنابراین ، می توان گفت که حسگرهای سیمانی می توانند در آینده جایگزین سنسورهای معمول در پایش سلامت سازه های بتنی شوند.
واژه های کلیدی: نانوکامپوزیت سیمانی، بتن خودحسگر، نانولوله های کربنی،پیزومقاومت، حسگر تنش،حسگر کرنش



CAPTCHA

مطالب مشابه


دفعات مشاهده: 103 بار   |   دفعات چاپ: 15 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر