文摘

水泥的需求增加和消费需要使用渣、粉煤灰、稻壳灰(RHA)等作为补充的水泥混凝土施工。这项研究的目的是开发一个zero-cement粘合剂(Z-Cem)使用矿渣,粉煤灰,RHA结合化学活化剂。氢氧化钠,Ca(哦)₂,KOH用于不同重量和摩尔浓度。Z-Cem测试的一致性、凝结时间流、抗压强度、XRD、SEM和红外光谱。的一致性和设置时间Z-Cem粘贴RHA增高而增强内容。Z-Cem砂浆要求更强塑剂保持恒流的%与OPC相比。Z-Cem砂浆的抗压强度有显著的影响,类型和催化剂的摩尔浓度。Z-Cem砂浆的抗压强度达到42-44 MPa在28天5%氢氧化钠或浓度为2.5 mol / l。红外光谱结果表明,分子Z-Cem砂浆有silica-hydrate (Si-H)和钠或其它无机金属(例如、钠/ calcium-silica-hydrate-alumina凝胶)。因此,Z-Cem可以开发使用上述材料与化学活化剂。

1。介绍

水泥和混凝土快速城市化的重要材料。混凝土被认为是一个关键的元素在社会、经济、人类社会和基础设施发展。普通硅酸盐水泥(OPC)基础混凝土是全球重要的建筑材料之一。到目前为止,我们仍然依赖于水泥和混凝土等基础设施建设的建筑、塔、道路、桥梁、立交桥、隧道、行业,河的培训工作。每年大约250亿吨的混凝土生产和消费的世界各地。水泥消费全球一年增加到29亿吨,预计到2020年将增加到40亿吨(1]。另一种技术生产混凝土不使用水泥目前并不存在。OPC是一种高能耗材料在钢铁和铝。OPC发出大量的有限公司₂气体到大气中,大约7%的全球排放(2]。这些现象都需要补充的使用和/或火山灰材料如矿渣、粉煤灰(FA)和稻壳灰(RHA)在水泥和混凝土生产。然而,火山灰材料的使用,无论是自然的,农业和工业的副产品,生产复合水泥已经得到了越来越多的兴趣由于各种生态、经济、技术和多元化的产品质量原因(3]。可持续从火山灰混凝土制造材料的解决方案推荐的几位研究人员在过去的几十年里2,4,5]。

火山灰是很好的材料,包含硅和/或氧化铝。他们并没有表现出任何巩固自己的属性,只有在氧化钙、氢氧化钙的存在。二氧化硅和氧化铝在火山灰反应并形成胶结材料(6]。大量的火山灰材料经常产生浪费在世界的每一个部分。所有这些火山灰废料通常排入池塘、河流和湖没有任何商业回报。例如,渣是火山灰产生的工业副产品从钢铁行业。全世界每年产生约1亿吨的矿渣。然而,只使用3500万吨的矿渣,其余处理(2]。FA是另一个coal-operated发电站产生的副产品。全球每年产生约9亿吨的FA (5]。从水稻加工作坊RHA生成是浪费。约1.1亿吨(7稻壳的大约20%的5.5亿吨大米和1600万吨到2200万吨的RHA全球生产。没有潜在的和/或选择使用RHA。这些废弃物不仅负责开支巨大的运输费用和/或删除但也造成巨大的环境污染。这些火山灰材料含有大量的二氧化硅和氧化铝无定形或水晶形式。许多研究人员推荐使用这些火山灰作为补充的水泥和混凝土的成分,因为工程、技术、金融和环境意义。利用矿渣(8,足总9],RHA [10)显著提高砂浆和混凝土的强度和耐久性。赖quaternary-blended水泥是由(11灰)通过使用矿渣,棕榈油,RHA,和木材灰66% OPC替换,也用于高强度120 MPa) (100 MPa,可持续发展,高性能混凝土。埃伦伯格和geisel12)报道,在制造混合水泥,矿渣的包容和FA大大减少能源需求和有限公司₂发射。因此,使用火山灰水泥和混凝土施工是一个有价值的和适当的步骤解决或减少公司的重要问题₂排放、可持续混凝土、环境污染和水泥/消费的需求。

火山灰被用作替代部分水泥在过去的研究。生产的一些研究进行了地质聚合物混凝土(13- - - - - -16]。地质聚合物混凝土是由骨料与FA /渣被激活使用高度集中氢氧化钠和硅酸钠与硅酸钾(或氢氧化钾)。地质聚合物混凝土的养护过程通常是在大约60°C到90°C。最近,卡里姆et al。17,18)公布初步调查发展的另一种胶结粘合剂用渣+ FA (17)和渣+棕榈油灰+ RHA只有5%氢氧化钠(18重量)和氢氧化钙的粘合剂,分别。然而,他们没有调查类型和内容的影响(按重量和摩尔浓度)激活剂及其不同的内容替代胶结强度的粘结剂。考虑所有这些参数,当前的研究调查的可能性发展zero-cement粘合剂(Z-Cem)使用矿渣,FA, RHA机械(即通过。研磨材料)和化学(使用化学活化剂)激活技术。激活这些材料、氢氧化钠(氢氧化钠)、氢氧化钙(Ca(哦)₂)和氢氧化钾(KOH)所使用的重量Z-Cem和摩尔浓度。

2。材料和方法

2.1。材料

地面粒状高炉矿渣、FA和RHA作为原材料。OPC类型我是用来比较不同属性的Z-Cem(即。,physical, chemical, binding, flow, compressive strength, morphological, and microstructure). The slag was provided by a local cement company. FA was obtained from Klang power station, Selangor, Malaysia. RHA was produced using a special type of furnace available at the concrete and structure laboratory in University Kebangsaan Malaysia. The details of the furnace were reported by Zain et al. [19]。标准砂由法国制造新式Du滨海、法国(由国际标准化组织认证)作为细骨料的砂浆的制备。氢氧化钠、KOH和Ca(哦)₂片的分析级,用作化学活化剂,从默克公司获得。Viscocrete 315品牌获得梅花鹿制造商被用作强塑剂(SP)增加和保持足够的流铸造。315是一种高量程Viscocrete基于polycarboxylate-ether减水剂(PCE)。它是一种低粘度液体,由制造商制定了作为收到。饮用水中可用混凝土实验室用于砂浆的制备和在治愈的目的。

2.2。测试材料

材料的物理和化学性质与Z-Cem测定在不同的实验室。以下测试和仪器被用来检查几个属性的材料:材料的细度是决定使用一个自动布莱恩机。分析了材料的晶粒尺寸使用莫尔文Mastersizer 2000。的无定形或水晶阶段材料检查使用x射线衍射(XRD)测试。材料的化学成分决定使用x射线荧光(光谱仪)与力量品牌光谱仪测试机器。形态视图和形状的颗粒材料检查通过扫描电子显微镜(SEM)分析通过使用上55 VP(蔡司)。

2.3。糊的制备和迫击炮的标本

表1提出了五种不同混合比例的原材料(即。,slag, FA, RHA, SP, activators, and sand) for the development of Z-Cem. The fineness of Z-Cem was significantly improved by grinding RHA in a grinding machine. However, slag and FA were used as received from the industry. NaOH, KOH, and Ca(OH)₂被用作化学活化剂。water-to-binder比(W / B)保持在0.55以获得一个合理的流程容易铸造。solution-to-binder (S / B)比所需的催化剂一直是维持一个恒定流%的迫击炮。粘贴和灰浆混合和准备使用霍巴特混合装置根据ASTM C305规范(20.通过下面描述的两种方法。所使用的催化剂是Z-Cem重量(%)和摩尔浓度。考虑到相同数量的Ca (OH) (%)₂、KOH和氢氧化钠生产不同的摩尔浓度相同数量的水,我们用它们在相同的摩尔浓度。

2.3.1。制备砂浆使用催化剂的重量

根据使用的催化剂是Z-Cem粘结剂的重量(即。,2.5%,5.0%,7.5%)。W / B、S / B和sand-to-binder (Sa / B)比率表中列出1。所需的催化剂是溶解在水中。一般来说,Ca(哦)₂立即稀释,而KOH和氢氧化钠需要更多的时间被稀释。氢氧化钠片被稀释秒。Z-Cem迫击炮可以轻松最小流量的50%。因此,保持50%的最低砂浆流动方便铸造、SP各剂量在必要时使用。稀释后的催化剂,所有原材料(粉Z-Cem样本、砂、化学催化剂、水、和SP)混合使用霍巴特混合机基于ASTM C305 [20.测试规范。砂浆棱镜的40毫米×40毫米×160毫米大小准备根据BS EN196-1 [21测试过程。砂浆标本50 mm×50 mm×50毫米大小也将根据ASTM C109规范(22]。迫击炮是倒进模具,压实机械振动台使用。

2.3.2。使用活化剂制备砂浆与不同摩尔浓度

砂浆是准备使用不同催化剂的摩尔浓度。催化剂是在1.0,2.5,5.0,7.5米之前准备Z-Cem灰浆。根据ASTM C109[砂浆立方体投22通过使用所需的材料表)规范1。迫击炮涌入多维数据集模型,统一使用一个振动器表压实。最后,Z-Cem迫击炮的模具开了两天之后,因为标本可能崩溃如果浸到水还不到两天。砂浆标本被沉浸在水箱的室温°C治疗所需的测试3岁之前,7、14、28天。

2.4。测试的粘贴和迫击炮

贴的一致性和凝结时间测定根据ASTM C187 [23]和ASTM C191 [24用维卡软化点仪。砂浆流传播执行测试使用流表基于ASTM C1437测试过程(25]。砂浆抗压强度的确定根据BS EN196-1 [21]和ASTM C109 [22]用万能试验机测试程序(单元测试Sdn有限公司品牌产能1000 kN)。砂浆也使用SEM和XRD分析评估。确定类型的化学粘结砂浆的特点,进行傅里叶变换红外(FTIR)测试使用PerkinElmer机器。

3所示。结果与讨论

3.1。材料的性质

各种材料特性,如化学成分、细度、比重、x射线衍射分析、扫描电镜分析、和力量,下面讨论。

3.1.1。化学成分

表2介绍了材料的化学性质。在所有材料中,RHA包含二氧化硅的最多(87.55%)。损失点火(法)是FA高但小于10%,ASTM C618(所6]。所以的₃这些材料含量不到4%基于相同的标准,而如此₃内容是Z-Cems近1%。法属于ASTM限制为所有Z-Cem样本。Z-Cem两倍数量的二氧化硅,氧化铝的三至四倍,一半与OPC曹三分之一的一部分内容。主要氧化物(SiO之和₂+基地₂O₃+铁₂O₃Z-Cems范围在50%到70%之间),大于50%(最低)根据ASTM C618 c类火山灰(6]。因此,Z-Cem可以视为c类火山灰。

3.1.2。细度

火山灰材料的粒径和Z-Cem样本也表所示2。渣的平均粒径、FA RHA(牢,UG) RHA(接地,G)和OPC是14.87,14.45,8.80,6.72和16.79μm,分别。这些结果表明,熔渣、FA和RHA (G)有较小的粒子大小与OPC相比。材料具有较高的比表面区域(降低晶粒尺寸),除了足协。渣有广泛的比表面积高1.155米²/厘米³,这是OPC的1.5倍以上。所有的Z-Cem样品平均粒径μm。所有的Z-Cems也有细度OPC的3.5倍。Z-Cems有特定的表面区域大于2.5倍的OPC样本。

3.1.3。材料的微观结构

图1介绍了扫描电镜图像的原材料。渣的SEM图像展示了广场和钻石形状,而OPC样本箱式和种类的形状。足总,收到这个行业,主要包含与粗糙表面球形粒子。的扫描电镜图像RHA (UG)显示非常多孔海绵状结构,解释他们的高特定的表面。RHA的粒子(UG)角,细胞和海绵。SEM图像的接地RHA (G)呈现在图1 (d),这表明大多数plerospheres和大,形状不规则的颗粒RHA样本研磨后碎成更小的尺寸。因此,Z-Cems产生这些火山灰材料包含非常多孔细胞表面形状不规则的颗粒,因此增加的细度和表面积Z-Cem。

3.1.4。形态的材料

图2显示了XRD的火山灰材料和OPC模式。RHA主要包含非晶材料少量结晶相的方石英(SiO的高温阶段₂)和钾盐。渣的XRD模式显示了非晶硅的结晶相。FA的XRD模式表明,它主要由石英、莫来石等结晶阶段。只有几个小山峰可以确认为石英,它不同于渣和RHA XRD模式。非晶硅在这些材料负责火山灰活动。类似的观察已经被其他研究者报道(26,27]。

3.1.5。火山灰水泥的强度活动指数

根据ASTM C311,强度活动指数(SAI)砂浆的抗压强度之间的比例含有20%的替代材料粘结剂的质量和引用的平均抗压强度水泥砂浆在指定的时候(28]。赛的原材料(FA和RHA)决心根据这个标准。渣活动指数,定义为类似于赛,只有50%替换不同的熔渣(29日]。砂浆抗压强度的确定根据ASTM C109 [22]。赛的材料决定,这项研究的结果发表在表3。结果表明,熔渣的赛7和28天的100%以上。因此,熔渣被认为是基于ASTM C989[100级29日)分类。FA迫击炮的赛是在7天超过75%;然而,28天的值超过88%。因此,足总被认为是类根据ASTM F C618 [6)规范。RHA赛(UG)低于50%在7天,超过63%在28天。RHA很低的赛,因为原始和/或RHA (UG)被用于测试砂浆做准备。通常,任何可以提高火山灰的赛通过研磨或增加他们的细度,可以很容易地从表3。因此,SAI RHA (G)远高于RHA (UG)样本。火山灰可以激活大大改善他们的细度10,30.,31日]。

3.2。粘贴的一致性

根据ASTM C187、一致性定义为所需的水量粘贴穿透维卡软化点测试针(10毫米直径10毫米)(23]。表4提供了获得一致性的OPC和Z-Cem贴。表4表明OPC的一致性为30.5%,而Z-Cem贴显示值增加。从渣获得Z-Cem贴,FA, RHA,显示出更高的一致性与OPC相比(或更多的水需求)。Z-Cem贴的一致性变化在32.5%和42.5%之间。Z-Cem粘贴拥有更多的一致性,因为多孔的海绵状RHA粒子(数字1 (c)和1 (d)),更空洞的粒子,和更大的Z-Cem细度。通常,一致性增加任何混合粘贴OPC的火山灰。Ganesan et al。32)报道,RHA-blended贴的一致性与添加RHA逐渐增加。类似的发现也报道了Cheerarot和Jaturapitakkul33]。他们声称的一致性高于OPC FA-blended粘贴。因此,更大的一致性的粘贴Z-Cem(从渣混合材料的产生,足总,和RHA)是合理的。

3.3。设置时间的粘贴

初始和最终设置OPC和Z-Cem贴展示在表4。Z-Cem较小的设置时间时,熔渣和FA但增加当RHA添加到Z-Cems (Z-Cem 2, Z-Cem 3, Z-Cem 4和Z-Cem 5)。OPC贴的初凝时间是155分钟。30%的初凝时间RHA (Z-Cem 4)是最高的在所有Z-Cem绑定。最后的凝结时间也增加Z-Cem 4。最后设置的时候Z-Cem贴在ASTM C150限制最后凝固时间的OPC(≤375分钟)(34]。多余的硅增加水泥的强度但延长其凝结时间。大量的氧化铝加快设置时间,但削弱了水泥(35]。出于同样的原因,在所有Z-Cem贴,Z-Cem 1集早期因为大量的氧化铝和较小数量的硅。相比之下,Z-Cem 4需要更长的时间来设置,因为它有更多的二氧化硅和氧化铝内容(如表所示2)。尽管Z-Cems含有二氧化硅含量高于OPC, Z-Cems比OPC早。的设置时间Z-Cem不仅影响或控制其二氧化硅和氧化铝的内容也由数量/活化剂的浓度。即使相同数量的激活剂被用于所有的Z-Cem贴,活化剂的浓度降低了Z-Cem 2, Z-Cem 3、Z-Cem 4, Z-Cem 5因为更多的水(即。,更大的值正常的一致性Z-Cem 2, Z-Cem 3 Z-Cem 4, Z-Cem 5)。因此,设置Z-Cem 2, Z-Cem 3 Z-Cem 4, Z-Cem 5逐渐增加。FA的粗粒度和RHA的海绵颗粒大小可以再粘贴的设置时间的原因,因为他们吸收更多的水(从正常的一致性可以看到数据),从而导致的延迟水化过程。通常,较小尺寸的颗粒比粗颗粒快速反应。因此,粒子直径在1到10之间μm将在1天内反应和1个月,分别,而粒子超过50岁μ米不会完全反应的存在足够的水(36]。FA-blended粘贴凝结时间的增加与OPC (37]。活化剂,氢氧化钠为之前设置的Z-Cem由于其较小的阳离子(Na +)与其它催化剂相比。

3.4。砂浆的流动

表5和6显示的测量流动砂浆在不同Z-Cem混合和OPC的迫击炮准备根据BS EN196-1 [21]和ASTM C109 [22测试标准,分别。迫击炮的流值取决于各种因素,包括混合比例,Z-Cem细度、使用SP,和类型的催化剂。OPC砂浆的流动值超过80%没有SP。利用氢氧化钠,Z-Cems 3和4迫击炮的流量减少,即使SP了迫击炮。尽管使用SP Z-Cem 4 3.5%,其流动与其他相比是少Z-Cems和OPC迫击炮。Z-Cem灰浆的较小的流量是由于需求更多的水渣,足总,和RHA用于Z-Cem做准备。保持恒定流%,最高数量的激活需要的解决方案和SP与氢氧化钠的使用,而Ca(哦)₂和KOH需要更少的解决方案。类似的观察砂浆的文献报道(38)粘贴(39)准备与potassium-based活化剂,表现出更大的流与钠基的活化剂与准备。小含氢氧化钠砂浆流动可能是由于以下原因:(我)活化剂,氢氧化钠有最小的阳离子(Na +),这可能吸引分子/粘结剂的成分和迫击炮,因此,降低砂浆的流动;(2)较低的流动趋势和较高的水需求将这些材料的多孔质性质(尤其是RHA)和细度越高或更大的表面积;因此,需要更多的水。一些研究人员报告说,需要更多的水来获得所需的一致性;火山灰流能力普遍较低(40,41]。

3.5。SP灰浆的要求

并给出了大量的SP表5和6。表5表明Z-Cem砂浆需要更多的SP。此外,针对不同Z-Cem迫击炮SP要求是不同的。这个结果可能是由于高细度和多孔表面的FA和RHA。Z-Cem灰浆,SP要求深受RHA内容和活化剂。例如,与氢氧化钠、Z-Cem 1 (RHA FA渣60%,40%,和0%)显示,73% 1% SP流动,而Z-Cem 4 (RHA FA渣40%,30%,和30%)提供58%流与SP 3.5%。表6介绍了SP内容所需的砂浆与2.5的解决方案准备,保持恒流%,按照ASTM C109 [22]。结果表明,与KOH和氢氧化钠相比,Ca(哦)₂产生一个恒定流(%)用更少的S / B和SP内容Z-Cem砂浆(即相同。Ca(哦)₂需要更少的解决方案和SP)。因此,Z-Cem砂浆的流动也很大程度上影响了不同的活化剂。三种催化剂中,Ca(哦)₂拥有最高的流动能力。鉴于molar-concentrated的应用解决方案,SP的要求也会增加在压痕RHA内容(即。,Z-Cem 2 Z-Cem 5)。火山灰材料需要更多数量的SP (41,42]。

3.6。砂浆的抗压强度

Z-Cem迫击炮的抗压强度显著影响,类型,和活化剂的浓度,如下面所讨论的。

3.6.1。砂浆的强度受到数量的催化剂

探讨催化剂的量的影响(通过粘结剂的重量)砂浆的强度,Z-Cem 4与三种不同活化剂混合使用,因为这给了最好的抗压强度(表7)。根据ASTM C109[砂浆立方体投22]。图3介绍了砂浆的抗压强度与不同活化剂的内容。这个数字表明,当使用相同数量的活化剂,Z-Cem砂浆的强度与Ca (OH)少₂,而KOH和氢氧化钠给出更好的结果。的速度与KOH Z-Cem砂浆强度发展缓慢和Ca (OH)相比,₂和氢氧化钠在早期的年龄,7天。可以预期会有迟缓的反应动力学的利用率potassium-based活化剂(38]。

由于各种各样的因素影响机械强度的碱激活绑定和/或地质聚合物,和材料的物理和化学差异(矿渣、粉煤灰、偏高岭土和催化剂)和固化温度中使用不同的研究,很难直接比较优势和其他属性各种报告的作者。然而,考虑与物质的量浓度之间的关系强度的催化剂和活化剂的类型,本研究的结果进行比较与其他研究成果在相关部分。

图3表明Z-Cem达到较小强度较低剂量的活化剂(2.5%)。较低的金额(2.5%)可能不足以Z-Cem激活所有的分子。除此之外,对强度发展的影响无显著意义的高量(7.5%)的Ca(哦)₂和氢氧化钠。迫击炮的优势几乎相同的剂量的5.0%和7.5%的催化剂。然而,在7.5%的剂量,KOH的最高力量Z-Cem砂浆在28天但显示减少强度在90天。砂浆的强度保持不变或减少,这很可能是由于过量的活化剂,不参与化学反应或弱intrabonds之间形成。这些脆弱的债券可能崩溃在长时间的时候。

操作。砂浆的强度影响类型的催化剂

调查的影响,不同类型的催化剂Z-Cem砂浆的强度,砂浆棱镜是根据BS EN196-1 [21)标准。表7介绍了Z-Cem迫击炮的抗压强度与不同催化剂在不同年龄的砂浆。尽管7.5% KOH给予最好的Z-Cem砂浆强度,砂浆的强度发展非常缓慢的年龄更小了。因此,催化剂5%重量的粘结剂使用,因为这个比例的催化剂(氢氧化钠和Ca(哦)₂)传授Z-Cem砂浆(图更好的力量3)。表7表明Z-Cem砂浆的强度发展缓慢在早期(3天),特别是对Ca(哦)₂和KOH,但它是相当大的相同数量的氢氧化钠(5%重量的粘结剂)。Z-Cem 4达到最高的抗压强度与氢氧化钠(42.24 MPa在28天)。Z-Cem迫击炮的强度发展与氢氧化钠的OPC类似,在达到一个合理的强度在早期和后世。Z-Cem 1砂浆强度与OPC砂浆相比较小。Z-Cem 4砂浆的抗压强度大于7天3和那些在ASTM C150指定(OPC的最小强度I型水泥12.0和19.0 MPa在天3和7,resp。) (34]。Z-Cem迫击炮达到相当大的优势,因为更大的细度,这是一个重要的属性增加砂浆的强度和催化剂的化学作用。渣的研磨技术和RHA Z-Cem展示作为一种机械活化。因此,磨削和火山灰的粒子大小是至关重要的因素在提高砂浆的强度。Kiattikomol et al。43)报道,迫击炮OPC替代20%细度较高的足总有更大的力量。相对强度被发现在其他研究在接地RHA观察更大的细度。OPC砂浆和混凝土细RHA据报道有更好的优势10,31日,44]。然而,在目前的研究中,的力量Z-Cem 1(没有RHA)砂浆不但是随RHA的存在(Z-Cem 2, Z-Cem 3, Z-Cem 4和Z-Cem 5)。RHA Z-Cem可能函数作为另一个催化剂。因此,开发强度Z-Cem可能是由于以下原因相结合:(我)更好的力量被观察到,因为在Z-Cem二氧化硅的存在。因此,Z-Cem 4达到抗压强度最高,因为它更大的二氧化硅和氧化铝含量较小35),可以看到从Z-Cem的氧化物组成(表2);(2)RHA的化学交联作用;(3)材料的磨削作用导致的增加的表面积或更高Z-Cem细度;(iv)效果的二元或三元混合火山灰Z-Cem,因为Joshi和Kadu [45)报道,FA-based地质聚合物混凝土(激活12 M-14 M氢氧化钠溶液)的抗压强度达到14 MPa由于热固化24小时的75°C。Ravikumar et al。46]还发现FA-based地质聚合物混凝土(激活8 M氢氧化钠溶液)的抗压强度达到29 MPa由于热固化在75°C 48小时;(v)氢氧化钠的化学作用,Ca(哦)₂和KOH。Z-Cem砂浆的强度发展速度与氢氧化钠更快,其次是Ca(哦)₂在早期和KOH的14天。因此,氢氧化钠有助于增加力量迅速相似参数据哦et al。16)和Fernandez-Jimenez et al。47]。这个结果可能是由于以下原因:(i)在催化剂中,氢氧化钠有最小的阳离子(Na +),这可能会引起分子/粘结剂的成分和迫击炮,因此增加分子的intrabond灰浆。获得更好的力量,一个类似的论点是报道Pimraksa et al。48利用氢氧化钠)。罗德里格斯et al。38)报道,迫击炮生产钠基催化剂强度高于那些potassium-based活化剂。表7也表明,相同数量的激活剂(5%按重量),氢氧化钠有助于发展中砂浆强度最高的催化剂。因此,为了获得一个合理的Z-Cem砂浆的强度,使用接地火山灰与氢氧化钠催化剂是最好的技术。

3.6.3。活化剂的浓度对砂浆强度的影响

调查活化剂的浓度的影响在砂浆的强度,Z-Cem 4被认为是因为它的抗压强度最高。根据ASTM C109[砂浆立方体准备22]。这些标本的抗压强度呈现在图4。图显示,砂浆强度影响显著,活化剂的浓度由其他研究人员(类似的结论报告46,49]。然而,砂浆的强度是少当Ca(哦)₂使用不同浓度。相比之下,Z-Cem砂浆的强度是更好的与不同摩尔浓度的KOH和氢氧化钠。Z-Cem砂浆的强度发展缓慢的KOH与Ca(哦)₂和氢氧化钠在早期的年龄,7天,浓度的1.0和2.5米。罗德里格斯et al。38)声称,迟钝的反应动力学发生由于potassium-based活化剂的利用率。浓度越高集中解决方案(超过5.0)活化剂是微不足道的增加Z-Cem砂浆的强度,即使砂浆的强度降低为5.0和7.5 M催化剂。这个结果可能是由于以下原因:(我)较低浓度(1.0米)可能不足以Z-Cem激活所有的分子;(2)为更高的物质的量浓度(5.0和7.5米),多余的催化剂仍没有形成弱intrabonds Z-Cem砂浆内部。残余催化剂或弱活化剂的债券可能崩溃时固化灰浆浸在水里。因此,砂浆的强度保持不变或下降。Z-Cem砂浆达到最高强度为2.5 M催化剂。因此,基于实验结果,氢氧化钠的贡献在发展的最高强度Z-Cem砂浆与2.5所有年龄段的解决方案。

砂浆的强度是决定使用两种测试方法(ASTM C109和BS EN196-1)。这两种不同的方法被用来观察固定W / B的影响比和固定流Z-Cem砂浆的强度。因此,砂浆的流动也决定使用这些方法。特定Z-Cem、没有显著或显著的强度变化是观察到,因为固定W / B比率和流动。没有更具体的原因来确定砂浆强度通过使用两个测试方法。

3.7。扫描电镜的观察砂浆

SEM图像的OPC和Z-Cem迫击炮在养护28天呈现在图5。SEM图像Z-Cem展览蜂窝类型的异构凝胶结构嵌入不同形态与中空腔,一样的地质聚合物结构。类似的争论已经报道了罗德里格斯et al。38碱激活绑定)。在图5、大型OPC的微观结构的差异和Z-Cem迫击炮。毛孔粗大Z-Cem迫击炮的微观结构变化和/或蜂蜜梳均匀的小孔,因为RHA增加的内容。Z-Cem 1不包含RHA,而Z-Cem 2, Z-Cem 3 Z-Cem 4和Z-Cem 5含10%,20%,30%,和10% RHA分别。RHA内容的增加,气孔Z-Cem减少和限制。球形的粒子(图1 (b))可能是另一个原因致密Z-Cem迫击炮的微观结构。Z-Cem迫击炮的因此,强度发展不仅依赖于化学活化剂也相关的RHA和FA导致二氧化硅含量的增加(表2)。微粒的RHA、熔渣和FA的球形粒子填充的小孔Z-Cem因此增加砂浆的密度,这也会导致增加Z-Cem砂浆的抗压强度。钙矾石的存在是SEM观察OPC的形象,而钙矾石是缺席的SEM图像Z-Cem迫击炮,它包含海绵型式凝胶结构。因此,Z-Cem的力量开发过程和OPC迫击炮可能不相似。

3.8。XRD分析砂浆

图6介绍了x射线衍射模式的OPC和Z-Cem迫击炮在养护28天。Z-Cem迫击炮包含主要和少量的晶体材料非晶相。Z-Cem迫击炮的XRD模式也表明,迫击炮主要含有二氧化硅在不同的形式。Z-Cem迫击炮显示峰值的硅、石英和钾石膏在21°角,27°,38°2θ。硫酸铝水合物和钠长石的山峰中观察到Z-Cem 1和4迫击炮在24°28°角,分别在2θ。相比之下,方解石是OPC观察样品的峰值在28°角2θ。Ca(哦)₂山峰在OPC样本在18°角,34°,51在2°θ。因此,OPC的山峰和Z-Cem迫击炮是一样的整个分析角度不同。

3.9。红外光谱分析砂浆

识别分子的化学键,红外光谱分析了OPC和Z-Cem迫击炮。图7介绍了红外光谱分析的结果。特征乐队Z-Cem 1中观察到波长的3958,3822,3724,3625,3478,3371,3103,2996,2750,2663,2452,2367,2275,2159,1949,1818,1454,1366,1118,1029,851,648,420厘米⁻¹。而OPC显示特征波长的乐队3942 3827,3703,3618,3463,3274,3177,2972,2751,2654,2557,2450,2357,2133,1938,1816,1516,1437,1295,1218,1117,1020,873,646,566,414厘米⁻¹。几乎相同的波长观察Z-Cem 3, 4, 5迫击炮。乐队在3822厘米⁻¹或3625厘米⁻¹可能是由于氢氧化钙的存在。乐队在3625年,3478年,3371厘米⁻¹(3300厘米⁻¹到3640厘米⁻¹)据报道,主要是由于氢键振动H-OH或颗粒组(50,51]。吸收附近的乐队1600厘米⁻¹可能是由于自由水分子的存在,这表明自由水分子吸收的水泥表面毛孔或附加硅酸钙水合物(C-S-H)。乐队在1440厘米⁻¹很可能是由于存在碳酸盐()组。宽频带从950厘米⁻¹到1200厘米⁻¹是由于存在C-S-H结构(乐队在3450和1600厘米吗⁻¹代表C-S-H)。乐队在984厘米⁻¹可能是由于存在Si-O债券(即。偏硅酸钠(Na₂SiO₃h·5₂O))52]。乐队约880厘米⁻¹是由于方解石的存在。乐队在648厘米⁻¹可能是由于Al-O铝酸盐矿产组件的振动。420厘米附近的乐队⁻¹可能是由于Si-O债券的存在。在过去的研究也有类似的观察报告(50,51]。因此,大多数的分子Z-Cem砂浆中观察到有一个silica-hydrate (Si-H)债券或其他无机金属钠(即。、钠/ calcium-silica-hydrate-alumina凝胶)。

4所示。结论

基于整体的测试结果,以下的结论来自本研究。(我)渣和FA含有适量的SiO₂,而RHA SiO的比例很高₂。Z-Cem(矿渣、FA和RHA)主要氧化物(SiO包含超过50%₂+基地₂O₃+铁₂O₃)。因此,Z-Cem函数作为粘结剂与化学催化剂的存在如氢氧化钠、KOH或Ca(哦)₂环境温度。(2)渣、FA和RHA可以作为Z-Cem粘结剂与化学催化剂的存在提供这些材料应妥善处理,同时保持高细度值(结合布莱恩细度应该超过8000厘米²/通用)。(3)Z-Cem显示了一个合理的一致性和凝结时间。的初始和最终设定时间Z-Cem 4(渣40%,足总30%,RHA 30%)与5%氢氧化钠是70和220分钟。,分别。砂浆的流动值Z-Cem满意SP的存在。(iv)Z-Cem迫击炮的强度会显著影响,摩尔浓度、催化剂的类型。当相同数量或摩尔浓度的活化剂,氢氧化钠的贡献在实现Z-Cem砂浆强度最高,7.5% KOH除外。(v)与氢氧化钠Z-Cem 4的砂浆强度最高。至少2.5%和/或1.0 M氢氧化钠溶液是要求获得合理的强度,这是超过25 MPa在28天。可以用氢氧化钠5%重量的活页夹或2.5米获得更好的解决方案和可接受的强度超过42 MPa在28天。催化剂的利用率超过5%按重量的活页夹或超过5.0 M是微不足道的增加Z-Cem砂浆的强度。(vi)Z-Cem砂浆中的红外光谱结果表明,分子连接,与silica-hydrate (Si-H)债券或其他无机金属钠(即。、钠/ calcium-silica-hydrate-alumina凝胶)。(七)测试结果确保Z-Cem可以开发使用本地可用渣、FA、RHA结合化学活化剂。如果渣、FA和RHA用作水泥的补充,应该减少水泥的需求。因此,这些材料可以作为Z-Cem消耗正确绑定,也可以用作可持续绑定在不久的将来。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者想表达满意全能的安拉进行这项研究。特别是,作者欣赏和感谢提供的金融支持和实验帮助大学Kebangsaan马来西亚;中国高等教育;基础研究资助计划;土木及结构工程学系在执行这项研究。第一作者要感谢达卡大学的工程和技术允许他去研究学习。