비산회계 지오 폴리머 모르타르에 대한 수산화나트륨 농도 및 열 경화도의 영향

개요

지오 폴리머 콘크리트/모르타르는 시멘트가 비산회와 같은 포졸란 물질로 완전히 대체되고 알칼리성 용액에 의해 활성화되는 건축 구조물 분야의 새로운 개발이다. 이 논문은 수산화 나트륨 농도,온도 및 오븐 가열 기간이 플라이 애쉬 기반 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 미치는 영향을 제시했습니다. 규산 나트륨 용액은 16.45%의 나트륨,34.35%의 나트륨 및 49 의 물을 함유한다.20%및 수산화 나트륨 용액 2.91, 5.60, 8.10, 11.01, 13.11, 과 15.08. 몰 농도는 알칼리성 활성제로서 사용되었다. 지오 폴리머 모르타르 혼합물은 0.35,0.40 및 0.45 의 용액 대 플라이 애쉬 비율을 고려하여 제조되었다. 오븐 경화 온도는 24 시간의 가열 기간 동안 각각 40,60,90 및 120 로 유지되고,지정된 가열 정도 후에 시험 기간으로서 3 일의 나이에 압축 강도에 대해 시험되었다. 시험 결과는 모든 해결책에 비산회 비율을 위한 가성소다 해결책의 농도에 있는 증가로 실행 가능성 및 압축 강도가 둘 다 증가한다는 것을 보여줍니다. 난방의 정도는 또한 힘 가속에 있는 생명 역할을 합니다;그러나 오븐 난방의 지정된 기간 후에 3 일의 시험 기간 저쪽에 압축 강도에 있는 큰 변화가 없습니다.

1. 소개

시멘트 산업은 연간 약 13 억 5 천만 톤의 이산화탄소와 같은 온실 가스의 배출에 주요 기여자 중 하나입니다. 세계 포틀랜드 시멘트 생산량은 매년 1,000 만 톤을 넘는 건설 산업의 수요가 증가함에 따라 날마다 증가합니다. 다른 측면에서,플라이 애쉬는 풍부 하 게 사용할 수 있지만 처리 문제를 만드는 석탄 기반 화력 발전소의 폐기물. 그들의 처분을 위해 귀중한 토지의 여러 헥터가 필요합니다. 플라이 애쉬는 무게가 가볍고 쉽게 날아 가기 때문에 천식,기관지염 등과 같은 심각한 건강 문제가 발생합니다. 이 조사에 따르면 세계의 총 플라이 애쉬 생산량은 연간 약 7 억 8 천만 톤입니다. 주성분으로 실리콘과 알루미늄으로,비산회는 물자를 대체하는 효과적인 시멘트입니다 그러나 이용은 단지 17-25%입니다. 현재,플라이 애쉬는 포틀랜드 포졸라 나 시멘트 생산,시멘트의 부분 교체 및 콘크리트의 혼합을 향상시키는 작업 성,또한 세포 블록 및 벽돌 생산 및 토양 안정화에 사용됩니다. 포틀랜드 시멘트 대신 사용 하는 플라이 애쉬의 모든 톤에 대 한 분위기에 이산화탄소 배출의 톤에 대 한 저장. 비산회로 한 박격포 및 콘크리트는 환경 친화적이고 높은 볼륨 비산회 콘크리트를 생성하기 위하여 시멘트의 50%이상을 대체하기 위하여 할 수 있습니다.

그러나 플라이 애쉬의 완전한 활용을 위해 다비도비츠는 시멘트가 포졸란 물질로 완전히 대체되고 지오 폴리머로 알려진 알칼리성 용액에 의해 활성화되는 활성화 과정을 제안했다. 지오 폴리머 콘크리트/모르타르의 개발은 지속 가능한 개발을위한 친환경 건축 자재를 생산하는 솔루션을 제공 할 수 있습니다.

다비도비츠는 포틀랜드 시멘트 생산으로 인한 이산화탄소 배출로 인한 지구 온난화 영향과 낮은 이산화탄소 배출 시멘트질 물질의 필요성을 강조했다. 라이 등. 석탄재 처리 및 지하 물 오염의 여러 환경 적 측면을 제시,판디 등 동안. 비소의 존재로 인해 관련 된 오염과 함께 화력 발전소와 그것의 처리에 있는 비산회의 발생으로 인해 문제를 강조 했다. 라자 마네 과 사비타 시멘트의 수화 중에 생성 된 수산화칼슘과 함께 플라이 애쉬와 실리카 흄의 포졸란 작용을 연구했습니다. 수리는 지오 폴리머 콘크리트에 플라이 애쉬의 부분적 활용에서 전체 활용까지 건설을위한 혁신적인 건축 제품을 만들기 위해 플라이 애쉬의 적용을 설명했습니다. 지미네즈 외. 활성화된 비산회에는 빠른 조정 및 급속한 힘 발달 재산이 있고 또한 유독성 폐기물의 고정화를 위해 사용된다는 것을 보고했습니다. 다비도비츠는 100 보다 낮은 온도에서 지오 폴리머의 중축 합과 그 형성에 관여하는 화학 반응을 보여 주었다. 하르지토 외. 물-대-지오 폴리머 고형물 비율이 플라이 애쉬 기반 지오 폴리머 콘크리트의 압축 강도에 미치는 영향에 대해 연구 한 결과,퐁잔과 루드는 산화물-몰 비율,물리적 특성 및 고체 물질의 형태학을 관찰했으며 경화 조건은 지오 폴리머 모르타르의 잠재적 특성에 영향을 미치는 핵심 요소입니다. 랑간 외. 플라이 애쉬 기반의 지오 폴리머 콘크리트는 황산염 공격에 대한 우수한 내성을 가지고 있으며,낮은 크립을 겪고,건조 수축을 거의 겪지 않는다는 것을 발견했습니다. 하르지토 외. 스마 주우 등의 알 동안 혼합 시간 및 휴식 기간의 효과를 공부했다. 강화 된 지오 폴리머 콘크리트 기둥 및 보의 거동과 강도를 연구했습니다. 상기 혼합물에 존재하는 산화물의 몰 조성과 중합 공정에 사용되는 물 함량의 효과는 바르보사 등에 의해 연구되어 왔다. . 반 자르 스 벨트 등. 물 함량이 지오 폴리머의 최종 특성에 상당한 영향을 미치는 것을 관찰,솔루션-투-플라이 애쉬의 비율은 팔로모와 페르난데스-히메 네즈에 의해 관찰 된 바와 같이 관련 매개 변수가 아닌 동안. 랑가 나트와 모하메드는 플라이 애쉬의 효과를 강조,물 함량,규산 나트륨-수산화 나트륨 비율,및 지오 폴리머 콘크리트의 특성에 상승 된 온도 경화 기간,무스타파 알 바크리 등 반면. 그리고 잠 카르 등. 비산회의 고움에 있는 증가에 실행 가능성 그리고 압축 강도에 있는 증가를 관찰했습니다.

본 조사에서는 비산회계 지오폴리머 모르타르의 특정 열 경화 기간 후의 플라스틱 상태에서의 유동 및 압축 강도에 대한 가열 정도의 영향 측면에서 0.30,0.35 및 0.40 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에서 수산화나트륨 용액의 다양한 농도의 몰 농도에 미치는 영향을 연구하기 위한 실험 작업을 수행한다.

2. 실험 프로그램

2.1. 재료

본 연구에서는 저칼슘 가공 플라이 애쉬를 원료로 사용하였다. 45 에 유지 된 플라이 애쉬의 잔류 물은 체 7.67%로보고되었다. 표 1 은 건식 가공 플라이 애쉬 샘플의 화학적 조성을 보여줍니다. 플레이크 형태의 실험실 등급 수산화 나트륨(97.8%순도)및 규산 나트륨(50.72%고체)용액이 알칼리성 활성제로 사용되었습니다. 국부적으로 유효한 강 모래는 충전물 물자로 사용되었습니다. 모래는 크기 2 밀리미터,1 밀리미터,500 미크론 및 90 미크론의 체를 사용하여 체질된다. 이 크기 분수는 650:1991 에 따라 표준 모래를 준수하는 등급을 유지하기 위해 동일한 비율로 결합됩니다. 알칼리 용액-투-플라이 애쉬 비율은 각각 2.91 미터,5.61 미터,8.11 미터,11.01 미터,13.11 미터 및 15.06 미터의 농축 수산화 나트륨 용액에 대해 0.35,0.40 및 0.45 로 간주되었다. 오븐을 치료에서 수행 되었 60°C,90°C,and120°C 에 대해 각각가열 기간이 24 시간의 지속 시간 및 테스트 한 후 3 일간의 시험 기간 가열한다.

2.2. 수산화나트륨 용액의 제조

요구되는 수산화나트륨 용액의 농도에 따라,1 리터 용액을 제조하지 않고 물 1 리터에 수산화나트륨 플레이크를 첨가하였다. 그런 다음 실험실 측정에서 몰 농도가 발견되었습니다. 예를 들어,수산화 나트륨 용액은 용액 1 리터당 3 개 40=120 그램의 나오 고체로 구성됩니다. 그러나 그 대신에 120 그램의 수산화 나트륨 플레이크를 물 1 리터에 첨가했습니다. 그래서 솔루션의 총 부피는 1.030 리터였습니다. 1 리터의 수산화 나트륨 용액에 함유 된 고체는(120/1030)1000=116.40 으로 추정되었다. 따라서 용액의 몰 농도는(116.40/40)=3 미터 대신 2.91 미터이다.

2.3. 지오 폴리머 모르타르 혼합물의 제조

지오 폴리머 모르타르 혼합물은 시멘트를 동일한 양의 플라이 애시로 완전히 대체하고 수산화 나트륨 및 규산 나트륨의 알칼리성 용액에 의해 활성화시킨 후 제조되었다. 지오 폴리머 모르타르 큐브는 1:3 비율의 플라이 애쉬 및 표준 모래와 유사한 등급의 국부적으로 이용 가능한 모래를 사용하여 제조되었습니다. 알칼리 용액과 물 양은 용액 대 플라이 애쉬의 비율 0.35,0.40 및 0.45,규산 나트륨 대 수산화 나트륨 비율 1.0,물 대 지오 폴리머 고체 비율 0 의 질량을 고려하여 계산 하였다.2625 과거 조사에 기초. 용량 오리터의 유리 병에있는 경우 여분의 물과 함께 규산 나트륨 용액과 혼합 규산 나트륨 용액의 계산 된 물 부드럽게 교반 균일 한 솔루션을 제공하기로. 준비된 용액은 주조 중 오염을 피하기 위해 약 2 시간 동안 따로 보관 하였다.

지오 폴리머 모르타르의 주조는 시멘트 모르타르의 주조와 유사하며,비산회 및 등급 모래의 건조 혼합물을 용량 6 킬로그램의 그릇에 넣은 다음 알칼리성 용액을 넣고 2~3 분 동안 완전히 혼합하여 균일 한 혼합을합니다. 신선한 플라이 애쉬 기반 지오 폴리머 모르타르는 점성이 있고 응집력이 있으며 색이 어두운 것으로 나타났습니다. 균질혼합물을 제조한 후,5512-1983 과 1727-1967 에 따라 유동 테이블 장치에 의해 신선한 지오 폴리머 모르타르의 가공성을 측정하였다. 그런 다음 수산화 나트륨의 모든 농도에 대해 크기 70 의 48 입방체입니다.7 밀리미터 70.7 밀리미터 70.7 밀리미터 70.7 밀리미터를 3 층으로 캐스팅하였다. 박격포의 압축 후에,윗 표면은 흙손을 사용하여 수평하게 하고 형의 측은 온화하게 박격포 안쪽에 존재하는 공기를,있는 경우에 추방하기 위하여 두드렸습니다. 모든 큐브를 24 시간의 주조 후 금형에서 제거한 다음 열 경화(가열)를 위해 오븐에 넣었다. 온도의 급격한 변화를 피하기 위해 모르타르 큐브를 오븐 자체의 실온으로 식힐 수있었습니다. 24 시간 후,시편을 오븐에서 제거하고 각 시편의 무게를 질량 밀도의 측정을 위해 취한 다음 가열 3 일 후에 압축 강도에 대해 시험 하였다. 시험 절차는 안으로 언급되는 것과 같이 시멘트 박격포의 그것과 유사합니다 입니다 4031(부 6)-1981. 3 개의 큐브를 주조하고 각 경화 기간 동안 압축 강도에 대해 시험 하였다.

3. 결과 및 토론

지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 수산화 나트륨 용액 및 온도의 다양한 농도의 흐름 및 효과 측면에서 작업 성의 결과는 다음 섹션에 나와 있습니다.

3.1. 지오 폴리머 모르타르의 작업성에 대한 수산화 나트륨 농도의 영향

지오 폴리머 모르타르는 중합 공정 중에 점성이 있고 물 이 나오므로 유량표 시험은 다른 작업성 측정 방법보다 비교적 좋은 결과를 보여줍니다. 그림 1 은 0.35,0.40 및 0.45 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대해 10 졸 후 지오 폴리머 모르타르의 흐름에 대한 몰 농도 측면에서 수산화 나트륨 용액의 농도의 영향을 보여줍니다. 수산화 나트륨 용액의 농도가 높으면 알칼리성 용액 대 플라이 애쉬 비율이 0.35 와 0.40 에 대해 더 높은 유동을 초래하는 것이 관찰된다. 그것은 수산화 나트륨 용액의 농도가 증가함에 따라 지오 폴리머 모르타르의 흐름이 증가한다는 것을 의미합니다. 그러나 0.40 의 해결책에 비산회 비율을 위해,교류의 이익의 비율은 11 에 그리고의 위 아주 뜻깊지 않습니다.01 수산화 나트륨 용액의 농도. 그것은 혼합에서 0.2625 의 물 대 지오 폴리머 고체 비율을 유지하는 데 필요한 물량의 감소로 인한 것일 수 있으며 고농축 수산화 나트륨 용액으로 만든 지오 폴리머 모르타르는 매우 점성이있는 혼합을 제공합니다.

그림 1

수산화 나트륨의 농도가 다른 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 지오 폴리머 모르타르의 흐름에 미치는 영향.

3.2. 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 수산화 나트륨 농도의 영향

그림 2 는 40,60,90 및 120 의 온도에서 오븐에서 가열 된 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 몰 농도 측면에서 수산화 나트륨 용액의 농도의 영향을 보여줍니다. 지오 폴리머 콘크리트의 압축 강도는 모든 온도에 대해 수산화 나트륨 용액의 농도가 증가함에 따라 증가하지만 수산화 나트륨 용액의 농도에 따라 강도 증가율이 다릅니다. 수산화 나트륨 용액의 모든 농도에 대해 60 내지 90 내지 90 내지 90 내지 90 내지 120 의 경화 온도에 비해 40 내지 60 의 경화 온도 사이의 강도 증가율이 높다. 그러나,13 이상 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에는 유의 한 변화가 없다.11 수산화 나트륨 용액의 농도. 그것은 압축 문제를 만드는 수산화 나트륨의 높은 농도에서 매우 점성 혼합 형성 때문입니다. 또한 2.91 미터의 수산화 나트륨 용액의 약한 농도가 가난한 강도를 제공하는 것이 관찰된다.

그림 2

나오 용액의 다른 농도에 대한 가열 정도가 0.35 의 용액 대 플라이 애시 비율에서 압축 강도에 미치는 영향.

그림 3 과 4 는 다른 매개 변수를 일정하게 유지함으로써 0.40 및 0.45 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 수산화 나트륨 용액 농도의 영향을 보여줍니다. 지오 폴리머 콘크리트의 압축 강도는 모든 온도에 대해 수산화 나트륨 용액의 농도가 증가함에 따라 증가하지만 60 이상의 강도 증가율은 그다지 중요하지 않습니다. 즉,용액 대 플라이 애쉬 비율이 0.40 과 0 일 때 60 의 가열 정도가 충분합니다.45. 마찬가지로 8.01 미터의 농도와 수산화 나트륨 솔루션은 놀라운 강도를 달성하기에 충분하다. 더 높은 해결책에 비산회 비율은 수산화 나트륨 해결책의 동일한 농도에 고강도를 보여줍니다. 그러나 더 높은 솔루션-투-플라이 애쉬 비율은 더 많은 점성 혼합을 제공하고 그림 4 에서 명확하게 관찰 된 바와 같이 궁극적으로 강도를 감소시키는 압축에 어려움을 만듭니다.

그림 3

나오 용액의 다른 농도에 대한 가열 정도가 0.40 의 용액 대 플라이 애시 비율에서 압축 강도에 미치는 영향.

그림 4

나오 용액의 다른 농도에 대한 가열 정도가 0.45 의 용액 대 플라이 애시 비율에서 압축 강도에 미치는 영향.

3.3. 지오 폴리머 모르타르의 질량 밀도에 대한 수산화 나트륨 용액의 농도의 영향 표 2 는 24 시간 동안 오븐 가열 후 계산 된 지오 폴리머 모르타르의 질량 밀도에 대한 수산화 나트륨 용액의 농도의 영향을 나타내고 0.35 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대해 24 시간 동안 오븐에서 큐브를 냉각시킨다. 모든 믹스에 대해 평균 질량 밀도는 2178.73 킬로그램임을 관찰합니다. 표 2,3 및 4 에서 관찰 된 모든 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 수산화 나트륨 용액의 모든 농도에 대한 지오 폴리머 모르타르의 질량 밀도에는 큰 변화가 없습니다. 즉,지오 폴리머 콘크리트의 밀도는 수산화 나트륨 용액의 농도뿐만 아니라 용액 대 플라이 애쉬 비율에 의존하지 않습니다.

믹스 번호 1 2 3 4 5 6 나오 농도,(엠) 2.91 5.61 8.10 11.01 13.11 15.08 질량 밀도,(킬로그램/평방 미터 3) 2180.85 2215.67 2157.65 2181.7 2168.97 2167.56 제품소개 9.10 9.28 9.52 9.90 9.92 10.60

표 2

0.35 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 건조 질량 밀도 및 알칼리도에 대한 수산화 나트륨 농도의 영향.

믹스 번호 7 8 9 10 11 12 나오 농도,(엠) 2.91 5.61 8.10 11.01 13.11 15.08 질량 밀도,(킬로그램/평방 미터 3) 2174.15 2298.39 2237.35 2201.51 2186.52 2189.35 제품소개 10.24 10.34 10.30 10.32 10.52 10.52

표 3

0.40 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 건조 질량 밀도 및 알칼리도에 대한 수산화 나트륨 농도의 영향.

믹스 번호 13 14 15 16 17 18 나오 농도,(엠) 2.91 5.61 8.10 11.01 13.11 15.08 질량 밀도,(킬로그램/평방 미터 3) 2169.91 2231.69 2130.3 2176.98 2182.84 2179.34 제품소개 10.52 10.50 10.30 10.71 10.80 10.92

표 4

0.45 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 건조 질량 밀도 및 알칼리도에 대한 수산화 나트륨 농도의 영향.

3.4. 지오 폴리머 모르타르의 알칼리성에 대한 수산화 나트륨 용액 농도의 영향

모르타르 큐브의 압축 강도를 시험 한 후,모르타르 큐브 재료를 분쇄하여 90 을 통해 체질 하였다. 그 후,20 밀리리터 분말 재료를 200 밀리리터의 증류수로 물 500 밀리리터의 유리 비커에 담았다. 혼합물을 몇 분 동안 교반하고,24 시간 후에 와트만 종이 번호 9 를 사용하여 용액을 여과하였다. 그런 다음 여과 된 용액의 알칼리도를 디지털 산도 측정기로 측정했습니다.

표 2,3 및 4 는 각각 0.35,0.40 및 0.45 의 용액 대 플라이 애쉬 비율에 대한 지오 폴리머 모르타르의 알칼리도에 대한 수산화 나트륨 용액의 농도의 영향을 나타낸다. 지오 폴리머 모르타르의 알칼리도는 수산화 나트륨 용액의 농도 증가에 크게 영향을받지 않는 것이 관찰된다. 지오 폴리머 모르타르의 최대 산도 값은 10.92 이며,이는 기존의 시멘트 모르타르보다 적습니다(산도=11.3–11.6). 즉,고 알칼리성 용액이 지오 폴리머 모르타르의 제조에 사용 되더라도 알칼리-골재 반응의 가능성이 적다는 것을 의미합니다.

3.5. 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 가열 지속 시간의 영향

도 5 는 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 가열 지속 시간의 영향을 도시한다. 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도는 특정 온도에서의 가열 지속 시간이 증가함에 따라 증가하는 것이 관찰된다. 또한 가열 지속 시간이 더 높은 온도에서 구체적으로 증가함에 따라 강도 증가율이 증가하는 것으로 관찰된다. 그러나 60 의 가열 온도에,힘의 이익 비율은 모든 치료 기간 동안 끊임없이 증가하고 있습니다. 즉,지오 폴리머 콘크리트의 강도는 가열 지속 시간 감소와 함께 온도를 증가시킴으로써 증가 될 수 있음을 의미합니다. 그러나 120 의 가열 온도에서는 콘크리트 표면에 균열이 생겨서 지오 폴리머 콘크리트 제조에 적합한 온도가 60 에서 90 사이입니다.

그림 5

13.11 에서 압축 강도에 대한 가열 지속 시간의 효과 나오.

3.6. 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 시험 기간의 영향

온도 경화 기간을 최적화하기 위해 8 시간 및 10 시간의 추가 기간을 고려하고 1,2,3 및 7 일의 시험 기간 동안 90 의 온도 경화에서 온도 경화를 유지함으로써 추가 조사가 수행되었습니다. 시험 기간은 주위 온도의 밑에 압축 강도를 위한 테스트까지 입방체를 가열한 후에 고려된 내구입니다. 지오 폴리머 모르타르의 강도는 가열 지속 시간이 6 시간 인 시험 기간의 증가에 따라 증가하는 반면,가열 지속 시간이 더 높으면 3 일의 시험 기간까지 상당한 강도 증가가 관찰 된 다음 느린 속도로 증가합니다. 가열 지속 시간의 8,10 및 12 시간 동안 3 일의 시험 기간 후에 시험 된 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에는 큰 변화가 없다. 즉,시험 기간의 3 일 90 에서 오븐 가열에 대한 원하는 강도를 달성하기에 충분 의미 8 시간.

그림 6

다양한 가열 기간 동안 90 의 온도 경화시 지오 폴리머 모르타르의 압축 강도에 대한 시험 기간의 영향.

4. 결론

이 논문은 수산화 나트륨 농도,온도,가열 기간 및 지오 폴리머 모르타르 개발에 대한 시험 기간의 효과를 제시했습니다. 지오 폴리머 모르타르의 작업성 및 압축 강도는 몰 농도 측면에서 수산화 나트륨 용액의 농도가 증가함에 따라 증가하는 것이 관찰된다. 그러나 경화온도 90 의 경화온도 이상으로 압축강도에는 상당한 변화가 없다. 그러나,12 시간 저쪽에 힘에 있는 증가는 아주 뜻깊지 않습니다. 또한 지오 폴리머 콘크리트의 압축 강도는 시험 기간이 최대 3 일까지 증가함에 따라 증가합니다. 따라서 지오 폴리머 모르타르의 적절한 준비를 위해 작업 성 및 압축 강도를 기준으로 수산화 나트륨의 13 몰 용액을 권장합니다. 마찬가지로 큐브는 90 에서 오븐에서 8 시간 동안 경화되고 3 일의 테스트 기간 후에 테스트되는 것이 좋습니다.

이해 상충

저자는 이 논문의 출판과 관련하여 이해 상충이 없다고 선언한다.