بررسی خواص مکانیکی خمیر سیمان های ژئوپلیمری با پایه روباره کوره آهنگدازی و تعیین پارامترهای بهینه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مرکز تحقیقات تکنولوژی و دوام بتن، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

ژئوپلیمرها، پلیمرهای آلومینو سیلیکاتی هستند که از فعالسازی قلیایی مواد اولیه حاوی سیلیسیوم و آلومینیوم به دست می‌آیند. هدف اصلی این مطالعه، بکارگیری روباره کوره آهنگدازی دانه‌ای بعنوان ماده پایه برای ساخت خمیرهای ژئوپلیمری و بررسی و مقایسه خواص خمیرهای سیمان ژئوپلیمری ساخته شده با خمیر سیمان پرتلندی می‌باشد. خواص مکانیکی و دوامی ژئوپلیمرها با مواد پایه مختلف هنوز کاملا شناخته نشده است. در این میان مطالعه عوامل مؤثر بر خواص این مصالح به منظور دستیابی به بالاترین مقادیر خواص مکانیکی و کمترین هزینه ضروری می‌باشد. در این راستا اثر نوع و غلظت محلول قلیایی و نوع و مقدار سیلیکات سدیم روی کارآیی خمیر تازه و خواص مکانیکی خمیرهای سیمان ژئوپلیمری حاوی روباره کوره آهنگدازی بررسی شده و مناسب‌ترین ترکیب فعالساز برای ساخت خمیرهای سیمان ژئوپلیمری تعیین شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزودن سیلیکات سدیم به مخلوط خمیر سیمان ژئوپلیمری با پایه روباره باعث افزایش پخش شدگی خمیر تازه و همچنین افزایش مقاومت فشاری می‌گردد. علاوه بر این در خمیرهای سیمان ژئوپلیمری با پایه روباره، مقدار بهینه مدول سیلیکات سدیم برای رسیدن به حداکثر مقاومت فشاری برابر با 33/2بوده و نسبت بهینه سیلیکات سدیم به محلول قلیایی برابر با 4/0می‌باشد. همچنین مقاومت فشاری 91روزه طرح بهینه خمیر سیمان ژئوپلیمری با پایه روباره بالغ بر 74% بیش از مقاومت فشاری 91روزه خمیر سیمان پرتلندی بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mechanical Properties of Alkali Activated Slag Pastes and Determination of Optimum Values of Effective Factors

نویسندگان [English]

  • M. Jafari Nadoushan
  • A.A. Ramezanianpor
Concrete Technology and Durability Research Center (CTDRc), Department of Civil & Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Geopolymers are alumino-silicate polymer that formed by alkali activation of Si and Al rich materials. This paper describes the effects of different alkaline solution types and concentrations, modulus of sodium silicate and sodium silicate to alkaline solution ratio on the flowability and mechanical properties of alkali activated slag and the optimum activator has been determined for the slag- based geopolymers production.Results reveal that adding the sodium silicate largely enhances the workability and compressive strength of slag-based geopolymer paste.The optimum modulus of sodium silicate and sodium silicate to alkaline solution ratio to reach the maximum strength are 2.33 and 0.4 respectively. At 91 days of curing, the compressive strength of the optimum mixture of slag- based gepolymer is about 74 % more than the compressive strength of ordinary Portland cement paste.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geopolymer
  • Alkali Activated Slag
  • Activator
  • Compressive Strength
  • Flowability
[1] R. Cioffi, L. Maffucci, L. Santoro, Optimization of geopolymer synthesis by calcination and polycondensation of a kaolinitic residue, Resour Conserv Recycl, 40 (1) (2003) 27–38.
[2] Z. Yunsheng, S. Wei, L. Zongjin, Composition design and microstructural characterization of calcined kaolin-based geopolymer cement Appl Clay Sci, 47 (3–4) (2010) 271–5.
[3] J. B. Edouard, Experimental evaluation of the durability of fly ash-based geopolymer concrete in the marine environment, University Boca Raton, Florida, (2011).
[4] S. Hu, H. Wang, G. Zhang, Q. Ding, Bonding and abrasion resistance of geopolymeric repair material made with steel slag, Cement & Concrete Composites 30 (2008) 239–244.
[5] Z. Zhang, Yao X., Zhu H., Potential application of geopolymers as protection coatings for marine concrete: I. Basic properties, Applied Clay Science, 49 (2010) 1–6.
[6] J. E. Oh, P. J. M. Monteiro, S. S. Jun, S. Choi, S. M. Clark, The evolution of strength and crystalline phases for alkali-activated ground blast furnace slag and fly ash-based geopolymers, Cement and Concrete Research, 40 (2010), 189–196.
[7] S. Songpiriyakij, T. Pulngern, P. Pungpremtrakul, Ch. Jaturapitakkul, Anchorage of steel bars in concrete by geopolymer paste, Materials and Design, 32 (2011) 3021–3028.
[8] H. M. Giasuddin, J. G. Sanjayan, P.G. Ranjith, Strength of geopolymer cured in saline water in ambient conditions, Fuel, 107 (2013) 34–39.
[9] D. Bondar, Alkali activation of Iranian natural pozzolans for producing geopolymer cement and concrete: A dissertation submitted to University of Sheffield in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, UK, (2009).
[10] Ramezanianpour A.A.; Zolfagharnasab A.; Bahman Zadeh F., Ramezanianpour A.M., “Investigation of Mechanical Properties and Durability of Slag- based Geopolymer Concrete Against Injection of Chloride Ion”, Journal of Iran Concrete 2016; 61 (in Persian).
[11] Maddah M.R., “The effect of different solutions in the production of geopolymer cements with two types of pozzolan and thier mechanical properties and penetration of chloride ions in geopolymer concretes; MSC Thesis (Supervisor: Ramezanianpour A.A); Amirkabir University of Technology; 2013 (in Persian).
[12] ASTM, C 1437: Standard Test Method for Flow of Hydraulic Cement Mortar, Annual Book of ASTM Standards, vol. 04.01, American Society for Testing and Materials, United States (2001).
[13] ASTM C39: Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, Annual Book of ASTM Standards, vol. 04.02, American Society for Testing and Materials, United States, (2001).