کاربرد نانوپلیمرهای مهندسی پیشرفته در ارتقاء عملکرد کامپوزیت های ساختمانی سبک و مقاوم با تمرکز بربهینه سازی جرم و تاب آوری سازه ای در برابر بارهای دینامیکی و عوامل محیطی
Keywords:
نانوکامپوزیت , نانوسیلیکا, نانولوله های کربنی , شبیه سازی عددی , رفتار دینامیکیAbstract
افزایش نیاز به مصالح ساختمانی سبک و در عین حال مستحکم ، ضرورت بهره گیری از فناوری های نوین به ویژه در حوزه نانومواد را بیش از پیش آشکار ساخته است . در این پژوهش ، با هدف بهینه سازی وزن ، بهبود دوام و ارتقاء پاسخ سازه ای کامپوزیت ها از نانوپلیمرهای مهندسی پیشرفته شامل نانوسیلیکا ، نانولوله های کربنی و نانوگرافن بهره گرفته شده است روش تحقیق مبتنی بر ترکیب آزمایش های مکانیکی ( کشش ، فشارش ، خمش و چقرمگی شکست ) با شبیه سازی عددی المان محدود در نرم افزار ABAQUS بوده و بارگذاری های دینامیکی نیز در قالب تحلیل گذرای زمانی بررسی شده است .نتایج حاکی از ان است که افزودن نانوذرات موجب افزایش چشمگیر استحکام مکانیکی ( تا 75% در کشش و 58% در فشار ) بهبود رفتار شکست ، کاهش جا به جایی ناشی از بارهای ضربه ای و افزایش فرکانس طبیعی سیستم شده است . همچنین تحلیل هزینه – کارایی نشان می دهد که افزودن 7-5 % حجمی نانوپلیمرها ، بهترین بازده مهندسی را در برابر هزینه تولید فراهم می سازد .این یافته ها نشان دهنده ظرفیت بالای نانوکامپوزیت ها در بهبود عملکرد سازه های عمرانی در شرایط پیچیده بارگذاری است .
Downloads
References
1. Sanchez, F., & Sobolev, K. (2010). Nanotechnology in concrete – A review. Construction and Building Materials, 24(11), 2060–2071. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.03.014
2. Lu, D., Qu, F., Punetha, P., Zeng, X., Luo, Z., & Li, W. (2024). Graphene oxide nano-engineered recycled aggregate concrete for sustainable construction: A critical review. Developments in the Built Environment, 100187.
3. Shcherban’, E. M., Ivaschenko, A. I., & Kramar, O. M. (2021). Nanomodification of lightweight fiber reinforced concrete with microsilica. Materials, 14(23), 7347.
4.Shi, J., Gencel, O., & Zhang, M. (2022). Mechanical property and durability of engineered cementitious composites (ECC) with nano-material and SAPs. Powder Technology, 405, 117500.
5. Paul, J., Samykano, M., et al. (2023). Nano-engineered paraffin-based phase change material for building thermal management. Buildings, 13(4), 900.
6. Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials (4th ed.). McGraw-Hill Education .
7. ASTM C109 / C109M-16a. (2016). Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars. ASTM International .
8. ACI Committee 544. (2009). Guide for Specifying, Proportioning, and Production of Fiber-Reinforced Concrete. American Concrete Institute.
9. Kim, Y., Lee, S., & Choi, Y. (2022). Cost-performance analysis of nano-enhanced concrete composites. Journal of Advanced Civil Engineering, 46(3), 112–124.
10. Gdoutos, E. E. (2011). Dynamic behavior of nanocomposite materials. In Recent Advances in Mechanics (pp. 157–179). Academy of Athens.
11. Konsta-Gdoutos, M.S .Metaxa, Z. S., & Shah , S . P. (2010 ) . Highly dispersed carbon nanotube reinforced cement – based materials . cement and Concrete Research , 40(7),1052-1059
