Thiết kế Nguyên Liệu Tiền Đề cho Xi Măng Geopolymer

Journal of the American Ceramic Society - Tập 91 Số 12 - Trang 3864-3869 - 2008
Peter Duxson1, John L. Provis1
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, The University of Melbourne, Victoria 3010, Australia

Tóm tắt

Bài báo này trình bày một cuộc thảo luận về khả năng thiết kế các nguyên liệu thô để sử dụng trong geopolymers. Nhằm cung cấp một vật liệu “xanh” bổ sung cho các chất kết dính xi măng hiện có, cũng như phục vụ cho việc tái chế chất thải, các phương pháp tiềm năng để điều chỉnh hóa học tiền đề của geopolymer và hành vi của hạt được nêu ra. Các cơ hội do việc phát triển các công thức geopolymer “chỉ cần thêm nước” một phần đưa ra được xác định là vượt quá tiềm năng của thiết kế hai phần truyền thống (bột cộng dung dịch kích hoạt kiềm). Các vai trò chủ chốt của cation (kiềm và kiềm thổ) điều chỉnh mạng lưới và alumina trong việc biến các pha hóa kính trở nên “lý tưởng” cho quá trình geopolymer hóa được thảo luận, và giá trị tiềm năng của tro ASTM Class C trong việc tổng hợp geopolymers hiệu suất cao trở nên rõ ràng. Điều này cung cấp một bước tiến quan trọng cho sự phát triển của các tiêu chuẩn quốc tế cho việc ứng dụng các chất kết dính geopolymer trong ngành xây dựng toàn cầu, và đặt ra một số thách thức quan trọng cho các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ geopolymer và xi măng.

Từ khóa

#Geopolymer #tiền đề #xi măng #vật liệu xây dựng #công nghệ xanh #tiêu chuẩn quốc tế #ASTM Class C ashes #hoạt hóa kiềm.

Tài liệu tham khảo

K.HumphreysandM.Mahasenan “Toward a Sustainable Cement Industry. Substudy 8:Climate Change ”World Business Council for Sustainable Development 2002 92pp.

Duxson P., 2007, Geopolymer Technology, The Current State of the Art, 42, 2917

Davidovits J., 1982, Transfer and Exploitation of Scientific and Technical Information, EUR 7716, 316

Glukhovsky V. D., 1994, Proceedings of the First International Conference on Alkaline Cements and Concretes, 1

10.4324/9780203390672

Gordon M., 2005, Comparison of Naturally and Synthetically Derived, Potassium‐Based Geopolymers, Ceram. Trans., 165, 95, 10.1002/9781118408353.ch9

Hos J. P., 2002, Investigation of a Synthetic Aluminosilicate Inorganic Polymer, J. Mater. Sci., 37, 2311, 10.1023/A:1015329619089

Zosin A. P., 1998, Geopolymer Materials Based on Magnesia–Iron Slags for Normalization and Storage of Radioactive Wastes, At. Energy, 85, 510, 10.1007/BF02358790

Komnitsas K., 2007, Geopolymerisation of Low Calcium Ferronickel Slags, J. Mater. Sci., 42, 3073, 10.1007/s10853-006-0529-2

Tsuyuki N., 1999, Granularity and Surface Structure of Ground Granulated Blast‐Furnace Slags, J. Am. Ceram. Soc., 82, 2188, 10.1111/j.1151-2916.1999.tb02061.x

Osborn E. F., 1954, Optimum Composition of Blast‐Furnace Slag as Deduced from Liquids Data for the Quaternary System CaO–MgO–Al2O3–SiO2, J. Metals, 6, 33

Wan H., 2004, Analysis of Geometric Characteristics of GGBS Particles and their Influences on Cement Properties, Cem. Concr. Res., 34, 133, 10.1016/S0008-8846(03)00252-7

Wang P. Z., 2005, Effect of Fineness and Particle Size Distribution of Granulated Blast‐Furnace Slag on the Hydraulic Reactivity in Cement Systems, Adv. Cem. Res., 17, 161, 10.1680/adcr.2005.17.4.161

Hemmings R. T., 1988, Fly Ash and Coal Conversion By‐Products: Characterization, Utilization, and Disposal IV, 3

10.1016/S0016-2361(98)00132-X

Nugteren H. W., 2007, Coal Fly Ash, From Waste to Industrial Product, 24, 49

10.1016/S0927-7757(02)00237-6

J. G. S.Van Jaarsveld “The Physical and Chemical Characterisation of Fly Ash Based Geopolymers”; Ph.D. Thesis University of Melbourne Australia 2000.

Keyte L. M., 2005, WasteEng 2005. CD‐ROM Proceedings

10.1016/S0016-2361(03)00194-7

Perera D. S., 2004, Geopolymers Made Using New Zealand Flyash, J. Ceram. Soc. Jpn., 112, S108

Xu H., 2004, Proceedings of 8th CANMET/ACI International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, 797

Chindaprasirt P., 2007, Workability and Strength of Coarse High Calcium Fly Ash Geopolymer, Cem. Concr. Compos., 29, 224, 10.1016/j.cemconcomp.2006.11.002

A.Roy P. J.Schilling andH. C.Eaton “Alkali Activated Class C Fly Ash Cement”; U.S. Patent 5 565 0281996.

Lukey G. C., 2006, Concrete Mix Design, Quality Control and Specification. Appendix A

Brouwers H. J. H., 2002, Fly Ash Reactivity, Extension and Application of a Shrinking Core Model and Thermodynamic Approach, 37, 2129

10.1016/j.micromeso.2005.11.015

10.1021/la701185g

10.1016/j.colsurfa.2007.12.019

10.1016/j.mseb.2004.11.008

10.1021/ie0494216

Van Jaarsveld J. G. S., 1999, Effect of the Alkali Metal Activator on the Properties of Fly Ash‐Based Geopolymers, Ind. Eng. Chem. Res., 38, 3932, 10.1021/ie980804b

Jong B. H. W. S. de, 1980, Polymerization of Silicate and Aluminate Tetrahedra in Glasses, Melts, and Aqueous Solutions—I. Electronic Structure of H6Si2O7, H6AlSiO7 1−, and H6Al2O7 2, Geochim. Cosmochim. Acta, 44, 491, 10.1016/0016-7037(80)90046-0

Hamilton J. P., 2001, Dissolution of Nepheline, Jadeite and Albite Glasses, Toward Better Models for Aluminosilicate Dissolution, 65, 3683

Blum A. E., 1991, The Role of Surface Speciation in the Dissolution of Albite, Geochim. Cosmochim. Acta, 55, 2193, 10.1016/0016-7037(91)90096-N

Oelkers E. H., 2001, The Mechanism, Rates and Consequences of Basaltic Glass Dissolution, I. An Experimental Study of the Dissolution Rates of Basaltic Glass as a Function of Aqueous Al, Si and Oxalic Acid Concentration at 25°C and pH=3 and 11, 65, 3671

Lee S. K., 2006, Disorder and the Extent of Polymerization in Calcium Silicate and Aluminosilicate Glasses, O-17 NMR Results and Quantum Chemical Molecular Orbital Calculations, 70, 4275

10.1016/0016-7037(94)90281-X

10.1016/S0016-7037(01)00710-4

Blum A. E., 1988, Role of Surface Speciation in the Low‐Temperature Dissolution of Minerals, Nature, 331, 431, 10.1038/331431a0

Bickmore B. R., 2006, The Effect of Al(OH)4 − on the Dissolution Rate of Quartz, Geochim. Cosmochim. Acta, 70, 290, 10.1016/j.gca.2005.09.017

Dove P. M., 1994, The Dissolution Kinetics of Quartz in Sodium Chloride Solutions at 25° to 300°C, Am. J. Sci., 294, 665, 10.2475/ajs.294.6.665

10.1038/36312

C. A.Rees “Mechanisms and Kinetics of Gel Formation in Geopolymers”; Ph.D. Thesis University of Melbourne 2007.

10.1016/j.cemconres.2007.08.018

W. M.Kriven C. A.Kelly andD. C.Comrie “Geopolymers for Structural Ceramic Applications Air Force Office of Scientific Research Report FA9550‐04‐C‐0063 2006 144pp.http://stinet.dtic.mil/cgi‐bin/GetTRDoc?AD=ADA463559&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf.

Duxson P., 2006, Thermal Evolution of Metakaolin Geopolymers, Part 1—Physical Evolution, 352, 5541

Duxson P., 2007, The Thermal Evolution of Metakaolin Geopolymers, Part 2—Phase Stability and Structural Development, 353, 2186

Feng X. P., 2006, Sialite Technology, Adv. Mater. Res., 11, 615, 10.4028/www.scientific.net/AMR.11-12.615

Bouzoubaâ N., 1997, The Effect of Grinding on the Physical Properties of Fly Ashes and a Portland Cement Clinker, Cem. Concr. Res., 27, 1861, 10.1016/S0008-8846(97)00194-4

Bouzoubaâ N., 1999, Blended fly Ash Cements—A Review, ACI Mater. J., 96, 641

Nowak R., 2008, Build ‘Em High, and Make Them Green, N. Scientist, 197, 28, 10.1016/S0262-4079(08)60229-8