Home < Articles < Article Details
إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم كبديل جزئي من وزن الأسمنت في الخلطة الخرسانية
| Researcher(s): | - حنان علي الخويلدي
- ألاء أحمد العماري
- راضية أحمد حميدة
|
| Institution: | قسم الهندسة المدنية، كلية الهندسة، جامعة الزاوية - ليبيا |
| Field: | Civil and Architectural Engineering |
| Published in: | 37th volume - October 2025 |
الملخص
يتناول هذا البحث دراسة تأثير إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم إلى الخرسانة كحل مبتكر لمواجهة التلوث الهوائي وتعزيز خاصية التنظيف الذاتي. يعمل ثاني أكسيد التيتانيوم كمحفز ضوئي، حيث يتم تنشيطه بواسطة الأشعة فوق البنفسجية، مما يساعد في تجزئة الملوثات الضارة مثل أكاسيد النيتروجين، أكاسيد الكبريت، والمركبات العضوية المتطايرة، وتحويلها إلى مركبات أقل ضرر على البيئة، والتي يمكن التخلص منها بسهولة عن طريق الأمطار والرياح.
تم إعداد عينة مرجعية وثلاث عينات أخرى تحتوي على نسب مختلفة من ثاني أكسيد التيتانيوم مضاف إلى الخلطة الخرسانية، وكانت النسب عبارة عن 3%، 4%، و5%من وزن الأسمنت.
الهدف من تنوع النسب هو دراسة تأثيرها على الخصائص الأساسية مثل مقاومة الضغط، التشغيلية، والمتانة، بالإضافة إلى فعاليتها في تقليل الملوثات وتحقيق خاصية التنظيف الذاتي.
وقد بينت النتائج أن زيادة نسبة ثاني أكسيد التيتانيوم تؤدي إلى تحسن قدرة الخرسانة على التنظيف الذاتي وإزالة الملوثات.
أمّا بالنسبة إلى الخصائص الميكانيكية للخرسانة، فقد تبين أن الخرسانة المضاف إليها ثاني أكسيد التيتانيوم أظهرت نتائج إيجابية، حيث كانت مقاومة الضغط أعلى من المتوسط المستهدف لجميع النسب المدروسة. من بين النسب المختلفة كانت إضافة 4% من ثاني أكسيد التيتانيوم كجزء من وزن الأسمنت هي الأمثل، حيث حققت توازن بين مقاومة الضغط وقدرة الخرسانة على مقاومة الملوثات وإزالة الصبغة، مما يعزز من فعاليتها في بيئات ملوثة.
على الرغم من أن الخرسانة ذاتية التنظيف تتطلب تكلفة ابتدائية أعلى بسبب المواد المضافة، إلا أن هذه التكلفة تُعوض جزئيًا من خلال تقليل احتياجات الصيانة وتحقيق فوائد بيئية واقتصادية على المدى البعيد، مما يجعلها خيارًا ذو قيمة على المدى الطويل............
الكلمات المفتاحية :............ التحفيز الضوئي، خرسانة صديقة للبيئة، ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂)، تحسين جودة الهواء.
Abstract
This research examines the effect of adding titanium dioxide to concrete as an innovative solution to address air pollution and enhance self-cleaning properties. Titanium dioxide acts as a photocatalyst that is activated by ultraviolet radiation, helping to break down harmful pollutants such as nitrogen oxides (NOₓ), sulfur oxides (SOₓ), and volatile organic compounds (VOCs). These pollutants are converted into less harmful compounds that can be easily washed away by rain or dispersed by wind.
A reference sample and three additional samples were prepared, containing different proportions of titanium dioxide added to the concrete mixture—3%, 4%, and 5% of the cement weight. The purpose of varying these ratios was to study their impact on key characteristics such as compressive strength, workability, and durability, as well as their effectiveness in reducing pollutants and achieving self-cleaning behavior.
The results showed that increasing the amount of titanium dioxide improved the concrete’s ability to self-clean and remove contaminants. In terms of mechanical properties, concrete containing titanium dioxide achieved compressive strengths above the target average for all tested ratios. Among the studied mixtures, the 4% titanium dioxide content proved to be the most effective, offering the best balance between compressive strength, resistance to pollutants, and color stability, thereby enhancing performance in polluted environments.
Although self-cleaning concrete involves a higher initial cost due to the addition of titanium dioxide, this expense is partly offset by reduced maintenance needs and long-term environmental and economic benefits. Therefore, titanium dioxide-enhanced concrete represents a sustainable and valuable option for future construction applications.................
Keywords:................ Photocatalysis, Eco-friendly concrete, Titanium dioxide (TiO₂), Improving air quality.