Fulltext

Influence of partial replacement TiO2 nanoparticles on the compressive and flexural strength of ordinary cement mortar

Mohammed M. Salman --- Khalid M. Eweed --- Amjed M. Hameed

AL-NAHRAIN JOURNAL FOR ENGINEERING SCIENCES مجلة النهرين للعلوم الهندسية
ISSN: 25219154 / eISSN 25219162 Year: 2016 Volume: 19 Issue: 2 Pages: 265-270
Publisher: Al-Nahrain University جامعة النهرين

Abstract

In this paper, the compressive and flexural strength together with microstructural analysis of mortar by partial replacement of cement with Nano-TiO2 particles has been studied. TiO2 nanoparticles with average diameter of 15 nm were used with four different contents of 0.25%, 0.75%, 1.25% and 1.75% by weight. the compressive and flexural strength tests were done after curing at the ages of 7-days as early age, 28-days as standard age. The Nano-cement mortar was prepared using cement-sand ratio of 1:3 by weight with water-binder ratio (w/b ratio) as 0.5. The results showed that the compressive and flexural strength of the cement mortars with TiO2 were higher than pure cement mortar. The ultimate strength of Nano-cement mortar was gained at 0.75% of cement replacement. The enhancement in compressive and flexural strength were 19.33 % and 15.1% respectively at 28 days. SEM study about the micro structure of cement mortar containing nanoparticles and ordinary cement mortar showed that TiO2 nanoparticles fills the pores completely and reduces the large crystals of Ca(OH)2 and the hydrate products are denser and compact.

تم دراسة مقاومة الانضغاط والانحناء بالإضافة الى التحليل البنيه المجهرية لمونة الاسمنت المستبدل جزئيا بجزيئات نانوية من ثنائي اوكسيد التيتانيوم. الجزيئات النانوية من ثنائي اوكسيد التيتانيوم ذات معدل قطر 15 نانو ميتر تم استخدامها واستبدالها جزئيا عوضا عن الاسمنت بأربع نسب مختلفة هي 0.25% , 0.75% , 1.25% و 1.75% من وزن الاسمنت. اختبار مقاومة الانضغاط ومقاومة الانحناء تم بعد 7 و 28 يوم من المعالجة في الماء. مونة الاسمنت النانوية تم تحضيرها باستخدام عامل سمنت الى رمل هو 3:1 , ماء الى الاسمنت هو 0.5. اظهرت النتاج ان مقاومة الانضغاط ومقاومة الانحناء للمونة التي تحتوي على مواد نانوية اعلى من تلك التي لا تحتوي عليها, وكانت اعلى مقاومة انضغاط ومقاومة انحناء عند نسبة استبدال 0,75% , حيث كانت نسبة الزيادة لمقاومة الانضغاط 19,33% ولمقاومة الانحناء 15,1% بعد 28 يوم. كما اظهرت الصور المأخوذة من جهاز الماسح الالكتروني المجهري للبنية المجهرية لكل العينات, ان جزيئات ثنائي اوكسيد الكاربون النانوية تملء الفراغات البينية للمونة و تقلل من حجم بلورات Ca(OH)2 ويكون الناتج من عملية الإماءة اكثف من المونة التي لا تحتوي على مواد نانوية.