ارزیابی زمان گیرش و مقاومت فشاری خمیر ژئوپلیمر حاوی سرباره کوره آهنگدازی و زئولیت

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران سازه، دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 دانشیار گروه عمران، دانشکده فنی دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

از آنجا که تولید سیمان پرتلند فرآیند بسیار انرژی بری است و آثار مخرب زیست محیطی به همراه دارد، محققین همواره در صدد یافتن راهکاری برای کاهش مضرات و بهینه سازی این فرآیند می باشند. ژئوپلیمرها از جمله موادی هستند که جهت جایگزینی سیمان در بتن مورد استفاده قرار می گیرند. ژئوپلیمر از ترکیب یک یا چند ماده پایه که حاوی آلومینوسیلیکات است با فعال ساز قلیایی حاصل می شود.
این بررسی به منظور ارزیابی زمان گیرش و مقاومت فشاری خمیر ژئوپلیمری بر پایه سرباره کوره آهنگدازی و زئولیت انجام گرفته است. بدین منظور اندازه گیری زمان گیرش خمیر ژئوپلیمر بر پایه سرباره کوره آهنگدازی و زئولیت فعال سازی شده با هیدروکسید سدیم 6، 8، 10 و 12 مولار و سیلیکات سدیم با مدول سیلیکاتی 2 انجام شد. در مرحله بعد مقاومت فشاری نمونه های خمیر ژئوپلیمری عمل آوری شده در دمای محیط آزمایشگاه و نیز دمای 60 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد.
نتایج نشان داد که افزایش غلظت هیدروکسید سدیم زمان گیرش را افزایش می دهد، همچنین مقاومت فشاری نمونه خمیر ژئوپلیمر حاوی سرباره و زئولیت با بالارفتن غلظت هیدروکسید سدیم افزایش یافته است. نمونه های خمیر بر پایه سرباره با بالا رفتن غلظت هیدروکسید سدیم در غلظت های 6، 8 و 10 مولار با افزایش مقاومت فشاری مواجه شدند اما با افزایش غلظت هیدروکسید سدیم به 12 مولار مقاومت فشاری کاهش یافته است. همچنین با بالارفتن درصد جایگزینی زئولیت در ماده پایه زمان گیرش افزایش و مقاومت فشاری کاهش یافت. نمونه های عمل آوری شده در دمای 60 درجه سانتی گراد نیز مقاومت بهتری از خود نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of setting time and compressive strength of geopolymer paste containing blast furnace slag and zeolite

نویسندگان [English]

  • Maryam Mohammadi Fatideh 1
  • Malek Mohammad Ranjbar 2
1 MSc Student, University of Guilan
چکیده [English]

Production of Portland Cement (PC) is a highly energy-intensive process and causes significant environmental damages. Thus scientists are always after ways to reduce these negative effects and find a more efficient process of producing cement. Geopolymers are amongst materials that are used as a substitute for cement in concrete. Geopolymer consists of one or more source materials containing alumino-silicate with an alkali activator.
This study is done for the purpose of evaluating the setting time and compressive strength of geopolymer paste containing blast furnace slag and zeolite. Hence the setting time of geopolymer paste based on blast furnace slag and zeolite activated with sodium hydroxide solution of concentrations 6, 8, 10 and 12 molar and sodium silicate modulus of 2 was measured. In the next step, compressive strength of geopolymer paste samples under curing were gauged in the lab ambient temperature and also in the 60°C temperature.
Results showed that with an increase in sodium hydroxide concentration, the setting time increased. Also compressive strength of geopolymer paste containing slag and zeolite rose with the raise of sodium hydroxide concentration. Geopolymer paste samples based on slag, showed increase in compressive strength in sodium hydroxide concentrations 6, 8 and 10 molar. Though with an increase in concentration of sodium hydroxide to 12 molar, compressive strength decreased. Also with an increase in the percentage of zeolite substitute in the source material, setting time increased but compressive strength decreased. Samples cured in 60°C temperature showed better strength, too.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alumino-silicate
  • Curing
  • Geopolymer
  • Sodium Hydroxide
  • Sodium silicate
[1] Prasanna Venkatesan, R. and Pazhani, K.C. (2015). Strength and durability properties of geopolymer concrete made with ground granulated blast furnace slag and black rice husk ash. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(6), 2384-2391.
[2] Li, Zh. and Li, Sh. (2018). Carbonation resistance of fly ash and blast furnace slag based geopolymer concrete. Construction and Building Materials, 163, 668-680.
[3] Gunasekara, C., Law, D.W., Setunge, S. and Sanjayan, J.G. (2015). Gel formation and compressive strength of low calcium fly ash geopolymers. Construction and Building Materials, 95, 592-599.
[4] Revathi, T., Jeyalakshmi, R. and Rajamane, N.P. (2018). Geopolymeric binder: The effect of silica fume addition on fly ash activation by using response surface methodology. Materials Today: Proceedings, 5(2), 8727-8734.
[5] Davidovits, J. (2009). Geopolymer chemistry and applications book. Geopolymer Institute, St Quentin, France.
[6] Jafari Nadoushan, M. and Ramzanianpour, A.A. (2016). The effect of type and concentration of activators on flowability and compressive strength of natural pozzolan and slag-based geopolymers. Construction and Building Materials, 111, 337-347.
[7] Deb, P.S., Nath, P. and Sarker, P.K. (2015). Drying shrinkage of slag blended fly ash geopolymer concrete cured at room temperature. Procedia Engineering, 125, 594-600.
[8] Chen, L., Wang, Z., Wang, Y. and Feng, J. (2016). Preparation and properties of alkali activated metakaolin based geopolymer. Materials, 9(9), 767.
[9] Duan, P., Yan, Ch. And Zhou,W. (2017). Compressive strength and microstructure of fly ash based geopolymer blended with silica fume under thermal cycle. Cement and composites, 78, 108-119.
 [10] Rattanasak,U. and Chindaprasirt, P. (2009). Influence of NaOH solution on the synthesis of fly ash geopolymer. Minerals Engineering, 22(12), 1073-1078.
[11] Hanjitsuwan, S., Hunpratub, S., Thongbai, P., Maensiri, S., Sata, V. and Chindaprasirt, P. (2014). Effects of NaOH concentrations on physical and electrical properties of high calcium fly ash geopolymer paste. Cement and Concrete Composites, 45, 9-14.  
[12] Gorhan, G., Aslaner, R. and Sinik,O. (2016). The effect of curing on the properties of metakaolin and fly ash based geopolymer paste. Composites Part B: Engineering, 97, 329-335.
[13] Saha, S. and Rajasekaran, C. (2017). Enhancement of the properties of fly ash based geopolymer paste by incorporating ground granulated blast furnace slag. Construction and Building Materials, 146, 615-620.
[14] American Society for Testing and Materials (ASTM) C191-08. Standard test method for time of setting of hydraulic cement by vicat needle.
[15] Chindaprasirt, P., De Silva, P., Sagoe-Crentsil, K. and Hanjitsuwan, S. (2012). Effect of SiO2 and Al2O3 on the setting and hardening of high calcium fly ash-based geopolymer system. Materials Science, 47(12), 4876-4883.
[16] Mo, B.H., He, Zh., Cui, X.M., He, Y. and Gong, S.Y. (2014). Effect of curing temperature on geopolymerization of metakaolin based geopolymers. Applied Clay Science, 99: 144-148.  
[17] Heah, C.Y., Kamarudin, H., Mustafa Al Bakri, A.M., Bnhussain, M., Luqman, M., Khairul Nizar, I., Ruzaidi, C.M. and Liew, Y.M. (2012). Study on solids-to-liquid and alkaline activater ratios on kaolin-based geopolymers. Construction and Building Materials, 35: 912-922.
[18] Papa, E., Medri, V., Amari, S., Manaud, J., Benito, P., Vaccari, A. and Landi, E. (2018). Zeolite geopolymer composite materials production and characterization. Cleaner Production.