Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad reza Eftekhar,Milad Aminzadeh
محمدرضا افتخار (استاد راهنما) میلاد امین زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Atefeh Sadat Hosseini Dolat Abadi
عاطفه سادات حسینی دولت آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation mechanical and thermal properties of ultra-lightweight nano-concrete for construction of evaporation suppression modular floating bodies
Investigating the use of ultra-light weight nano-concrete for construction of evaporation suppression modular floating bodies Atefeh Sadat Hosseini Dolat Abadi as.hosseini@cv.iut.ac.ir Date of Submission: 2020/ / Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Farsi Supervisors: Mohammadreza Eftekhar, eft@iut.ac.ir Milad Aminzadeh, m.aminzadeh@iut.ac.ir The growing population and successive droughts have increased the pressure on freshwater resources especially in hot and arid regions of the world. Water storage in rainy seasons has long been a common way to overcome the problem of water scarcity in dry spells; however, evaporation accounts for a significant fraction of losses. Covering the surface of open water reservoirs using floating plastic bodies or polymer coatings is a practical measure to suppress evaporative losses. Nevertheless, degradation of these synthetic materials under severe environmental conditions may affect water quality. Present study aimed at construction of evaporation suppression floating bodies using ultra-lightweight concrete. For this purpose, different fractions of perlite aggregates and cement with nanosilica, microsilica and nano-crystal moisture insulation admixtures in the concrete mixing design were tested to produce floating specimens with low thermal conductivity, permeability and water absorption while maintaining the required compressive strength. Preliminary results showed that lightweight specimens have dry densities about 400 to 620 kg/m 3 . The compressive strength of the reference specimen was obtained 0.665 MPa, while adding 15% microsilica and 2% nanosilica to the mixing design increased the 28-day compressive strength by 68%. Also, adding only 2% nanosilica to the mixture with nano-crystal moisture insulation resulted in 58% reduction in permeability compared to the reference specimen. The results of the thermal conductivity test showed that specimens have heat insulation properties preventing heat transfer to the water body. In general, heat conduction coefficient of dry specimens was obtained between 0.048 to 0.09 W/mK with compressive strength of 0.58 to 1.12 MPa. The minimum 48-hour water absorption was also obtained 35%. Finally, due to the effect of capillary rise within the porous structure of ultra-lightweight concrete that might increase the losses due to evaporation, nano-crystal moisture insulation and glaze coating were used on the surface of the specimens. Key Words Ultra-lightweight concrete; Floating elements; Evaporation suppression; Nanosilica; Microsilica; Perlite
رشد جمعیت و خشک سالی‌های پی ‌در پی موجب فشار روزافزون بر منابع آب شیرین به خصوص در نواحی گرم و خشک جهان شده است. ذخیره­ی آب در فصول پر بارش از دیرباز روشی متداول برای غلبه بر مشکل کم ‌آبی بوده است، هر چند تلفات ناشی از تبخیر باعث از دسترس خارج شدن بخش قابل ‌توجهی از منابع ذخیره ‌شده می‌شود. بدین منظور استفاده از پوشش‌های متداول پلاستیکی و پلیمری شناور در سطح آب مخازن به ‌عنوان یک‌ راه حل عملی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ویژگی‌ ضروری این پوشش‌ها حفظ استانداردهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت آب است. متأسفانه پوشش‌های موجود و مورد استفاده در دراز مدت قادر به حفظ کیفیت مناسب آب نبوده و معمولاً تحت تأثیر تابش آفتاب تجزیه ‌شده و باعث وارد شدن ترکیبات مضر به مخزن می‌شوند. در این تحقیق ساخت نمونه‌هایی از بتن فوق سبک شناور در سطح آب به‌ عنوان یکی از با دوام‌ترین و به‌ صرفه‌ترین گزینه‌ها که در دراز مدت بتواند ضمن حفظ پارامترهای کیفی آب، از تراوایی آن به سطح نمونه‌ها جلوگیری نماید، هدف قرار گرفت. برای ساخت نمونه­ها میزان سنگ‌دانه‌های پرلیت و سیمان به همراه افزودنی‌های نانوسیلیس، میکروسیلیس و نانو عایق رطوبت در طرح اختلاط بتن، با تمرکز بر پارامترهای شناوری پایدار، کاهش هدایت حرارتی، نفوذپذیری، جذب آب و حفظ مقاومت مکانیکی لازم در درصدهای متفاوت مورد بررسی و آزمایش قرار گرفتند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد که امکان ساخت بتن فوق سبک با وزن مخصوص حدود 400 تا kg/m 3 620 وجود دارد؛ به‌ طوری‌ که همه­ی طرح­های اختلاط انجام ‌شده، قابلیت شناور ماندن بر سطح آب را دارا می­باشند. هم­چنین اضافه کردن نانوسیلیس و میکروسیلیس به افزایش مقاومت فشاری نمونه­ها منجر می‌گردد. مقاومت فشاری نمونه‌ی مرجع MPa 665/0 به دست آمد، در حالی که در طرح اختلاط دارای 15 درصد میکروسیلیس و 2 درصد نانوسیلیس میزان مقاومت فشاری 28 روزه 68 درصد افزایش یافت. با توجه به نفوذپذیری و جذب آب زیاد نمونه­های بتن فوق سبک، از نانو عایق رطوبت در مخلوط بتن تازه استفاده گردید. اضافه کردن نانو عایق رطوبت با ایجاد مخلوطی همگن، تأثیر قابل توجهی در کاهش نفوذپذیری بتن از خود نشان داد. هم‌چنین اضافه کردن تنها 2 درصد نانوسیلیس به ترکیب دارای نانو عایق، می ‌تواند میزان نفوذپذیری را تا 58 درصد نسبت به نمونه­ی مرجع کاهش دهد و میزان آن را به m 2 10 -10 × 29/2 برساند. نتایج به‌ دست‌ آمده از آزمایش هدایت حرارتی نشان می­دهد که بتن فوق سبک حاصل، عایق حرارت است و مانع از بالا رفتن دمای سطح آب می‌شود. به‌ طور کلی نمونه­های به ‌دست ‌آمده دارای ضریب انتقال حرارت در بازه­ی 048/0 تا W/mK09/0 و مقاومت فشاری در بازه­ی 58/0 تا MPa 12/1 بودند. هم­چنین حداقل میزان جذب آب 48 ساعته­ی نمونه­ها 35 درصد بوده است. از ویژگی‌های قابل توجه این نمونه‌ها می‌توان به تحمل قرارگیری این نمونه‌ها در دماهای بسیار بالا تا دمای 1150 درجه‌ی سانتی گراد بدون ایجاد هیچ‌گونه ترک خوردگی و شکست اشاره کرد. هم‌چنین با توجه به اثر صعود موئینگی و امکان تراوش آب از ساختار متخلخل بتن فوق سبک که باعث افزایش تلفات ناشی از تبخیر می­گردند، از پوشش‌های نانو عایق رطوبت و لعاب گرم بر روی سطح نمونه­ها استفاده گردید. کلمات کلیدی: بتن فوق سبک، اجسام شناور، سرکوب تبخیر، نانوسیلیس، میکروسیلیس، پرلیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی