بهبود خواص حرارتی و مکانیکی پوشش های ضد حریق پایه سیمانی با استفاده از نانوساختارهای اکسید گرافن (GO)

پوشش های ضد حریق پایه سیمانی به دلیل هزینه پایین و قابلیت اجرا بر سطوح گسترده، یکی از گزینه های پرکاربرد در محافظت حرارتی سازه ها محسوب می شوند، اما محدودیت هایی نظیر چسبندگی پایین، ترک خوردگی، هدایت حرارتی بالا و کاهش شدید عملکرد در دماهای بالا، ضرورت بهبود عملکرد آن ها را ایجاب می کند. در این پژوهش، با هدف ارتقاء خواص مکانیکی و حرارتی پوشش های سیمانی ضد حریق، از ترکیب نانو اکسید گرافن (GO) با درصدهای ۰، ۲، ۴، ۶، ۸ و ۹ درصد وزنی در کنار افزودنی هایی نظیر ورمیکولیت (به عنوان سبک دانه نسوز)، الیاف شیشه و رزین آکریلیک محلول در آب استفاده شده است. نمونه ها با رعایت شرایط عمل آوری استاندارد تهیه و تحت آزمون های فشاری، چسبندگی، هدایت حرارتی و مقاومت در برابر آتش قرار گرفتند.نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزودن GO تا غلظت بهینه ۶٪ منجر به افزایش ۳۹٪ در مقاومت فشاری، کاهش ۳۶٪ در هدایت حرارتی، بهبود چشم گیر چسبندگی پوشش به زیرلایه و کاهش دمای پشت نمونه در آزمون آتش تا ۳۳۰ درجه سلسیوس شد. پس از عبور از این غلظت، عملکرد مکانیکی و حرارتی با شیب ملایمی کاهش یافت. جهت تحلیل و پیش بینی دقیق خواص فیزیکی و حرارتی، مدل های یادگیری ماشین شامل Random Forest، SVR و XGBoost بر مبنای داده های آزمایشگاهی توسعه یافتند. مدل XGBoost با ضریب تعیین R² برابر با ۰.۹۶ و RMSE برابر با ۱.۸، بالاترین دقت را در مدل سازی رفتار نمونه ها ارائه داد.این پژوهش با ارائه یک چارچوب ترکیبی از نانو فناوری و مدل سازی هوشمند، نشان می دهد که استفاده هدفمند از نانو اکسید گرافن همراه با مواد مکمل، می تواند پوشش های ضد حریق را از لحاظ عملکرد، دوام و ایمنی به سطحی بالاتر ارتقاء دهد. یافته ها قابلیت استفاده در طراحی سازه های مقاوم به حریق در پروژه های عمرانی، صنعتی و سازه های زیرساختی را دارا می باشند.

کلیدواژه ها:

نانو اکسید گرافن ، پوشش ضد حریق ، پایه سیمانی ، خواص حرارتی ، مقاومت مکانیکی