استخراج خواص مکانیکی نانولوله های کربنی در لاتکس پلیمری پایه آبی برای کاربرد در سیمان چاه های نفت و گاز

این تحقیق به منظور تقویت خواص مکانیکی سیمان، بر بکار گیری از نانولوله های کربنی به دلیل داشتن خواص مکانیکی عالی تمرکز کرده است. اگرچه کاربرد نانولوله های کربنی بعنوان تقویت کننده مواد سیمانی به موضوع هیجان انگیزی برای تحقیقات در توسعه بتن و سیمان مطرح شده بود, اما به دلیل چالش های ذاتی این ماده در توزیع و انطباق پذیری با محیط کاربرد, عملکرد چشم گیری مطابق بر انتظارات حاصل نشد. در این راستا به عنوان یک نوآوری تحقیقاتی، برای غلبه بر چالش عدم توزیع یکنواخت نانولوله های کربنی آلی در محیط پایه آبی زمینه سیمان از تکنیک های پیشرفته سنتز نانو کامپوزیت های پلیمر و پلیمریزاسیون مینی امولسیونی استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که نانولوله های کربنی در امولسیون های پلیمری پراکنده می شوند و لاتکس پلیمری نیز به خوبی درزمینه پایه آبی سیمان پراکنده می شود و توزیع گسترده ای از نانو ذرات را به منظور بهره گیری از بیشترین عملکرد سطحی و خصوصیات مکانیکی آن ها میسر می کند. عدم کلوخه شدن و تجمع نانو ذرات در ساختار سیمان سبب بهره گیری از بیشترین سطح واکنشی و فیزیکی از این نانو ذرات شده است که به طور چشمگیری بر تقویت خصوصیات مکانیکی توده سیمان پس از سخت شدن تاثیر داشته است به طوری که نتایج تجربی افزایش قابل توجه مدول یانگ تا ۵۸۰٪، از ۴.۱۲ گیگاپاسکال برای نمونه معیار در مقایسه با ۲۸ گیگاپاسکال برای نمونه ۴ اصلاح شده با ۴ درصد وزنی نانو پلیمر را نشان می دهد. این نمونه ها در فرم دوغاب نیز خصوصیات رئولوژی معیار برای قابلیت پمپاژ و اعمال فشار هیدروستاتیکی کافی برای کنترل چاه را به خوبی مهیا می کنند.

Keywords:

مقاومت مکانیکی , خواص الاستیک , نانولوله های کربنی , ترکیبات سیمان , استحکام بتن