Preparation of Nano Silica particles by laboratory from Iraqi sand and added it to concrete to improve hardness specifications

Kareem Th.  Shnaihej; Shatha F.  Khaleel; Dr. Khalid A.  Sukkar

doi:10.52716/jprs.v9i3.313

المؤلفون

Kareem Th. Shnaihej Petroleum Research and Development Center
Shatha F. Khaleel Petroleum Research and Development Center
Dr. Khalid A. Sukkar University of Technology / Chemical Engineering Department

DOI:

https://doi.org/10.52716/jprs.v9i3.313

الكلمات المفتاحية:

السيليكا النانوية، الخرسانة، قوة الانضغاطية، الدقائق، سمنت نوع G، رمل الاخيضر، رمل المنطقة الغربية.

الملخص

تعتبر الخرسانة هي المادة الأكثر شيوعا المستخدمة لأغراض البناء وكذلك في عمليات تبطين الآبار النفطية. لذلك في هذا البحث تم تحسين مواصفات صلابة الخرسانة من خلال اضافة السيليكا النانوية SiO₂ التي تم تحضيرها مختبريا من الرمال العراقية و التي اعطت نتائج بفارق كبير بفحص الانضغاطية compressive strength بعد اضافة السيليكا النانوية التي تم تحضيرها الى الخلطات الكونكريتية بالمقارنة بنفس الخلطات بدون اضافة السيليكا، لتعطي صلادة عالية وطاقة كبيرة للتحمل او الانضغاط فضلاً عن زيادة مقاومتها لنفاذ الماء خلال الهيكل الكونكريتي وبالخصوص السمنت المبطن للبئر النفطي.

في هذا البحث تم تحضير السيليكا النانوية SiO₂من الرمال العراقية المتوفرة بكميات كبيرة في محافظات العراق. حيث تم استخدام نوعين من الرمال الأول رمال منطقة الاخيضر في محافظة كربلاء والثاني رمال المنطقة الغربية في محافظة الانبار. وقد تم تحضير SiO₂النانوية بطريقتين هما الطريقة الكيميائية والطريقة الفيزياوية (طريقة الطحن).

وتم قياس مواصفات المواد المحضرة بعدة اجهزة تشخيصية منها المجهر الالكتروني الماسح SEM، وجهاز قياس الحجم الحبيبي للدقائق Particle Size Analyzer ، وجهاز حيود الاشعة السينية XRD ومطياف الاشعة تحت الحمراءFTIR . أثبتت نتائج هذا المشروع أمكانية أنتاج السيليكا النانوية بنقاوة ومواصفات عاليتين والتي من الممكن استثمارها لإغراض تجارية مستقبلا وبشكل اقتصادي.

في هذا البحث تم استخدام نوعين من الاسمنت، الأول هو الاسمنت نوع G المستخدم في تبطين الآبار النفطية، والثاني الاسمنت البورتلاندي العراقي المقاوم للأملاح ( شركة طاسلوجة / محافظة السليمانية). تم إضافة SiO₂ النانوية المحضرة الى الاسمنت بنسب تراوحت بين (0.25 ,0.5, 1, %(2 وزناً مع تثبيت كمية الأسمنت و الماء و أعداد الخلطة و صبها في قوالب مكعبة الشكل (5×5×5 ) سم وحسب المواصفات الأميركية. اما في الخرسانة الخاصة بالمباني فتم عمل خلطة من الأسمنت و الرمل غير المعامل (رمل الاخيضر ورمل المنطقة الغربية) مع نسبة من السليكا المحضرة مع تثبيت كمية الأسمنت و الماء و صبها في القالب. تم التركيز على أجراء اختبارات الانضغاطية (compressive strength ) لمالها من أهمية كبيرة في تحديد قوة الخرسانة المحضرة.

أظهرت النتائج زيادة صلابة الخرسانة الحاوية على المواد النانوية بشكل كبير وملفت للنظر تصل الى مستوى تجاوز 4000 Psig عند إضافة 1% من السيليكا النانوية الى الأسمنت المستخدم. ومن جانب اخر أوضحت النتائج ان المواد النانوية الموجودة في الخرسانة وبسبب مساحتها السطحية العالية أدت الى تقليل نفاذية الماء الى داخل الهيكل الكونكريتي كون هذه المواد كارهة للماء (Hydrophobic)مما يؤدي الى تقليل نفاذية ايونات الكبريتات والأملاح مما يطيل عمر الخرسانة لفترات زمنية طويلة وخاصة في الآبار النفطية، لذلك يعتبر هذا البحث ذو أهمية اقتصادية كبيرة في استثمار الثروات العراقية من اجل أنتاج مواد هندسية جديدة.