Phân tích đồng thời DSC và TG của bê tông hiệu suất cao chứa zeolit thiên nhiên như một vật liệu xi măng bổ sung

Journal of Thermal Analysis and Calorimetry - Tập 121 - Trang 67-73 - 2015
Anton Trník1,2, Lenka Scheinherrová2, Igor Medveď1,2, Robert Černý2
1Department of Physics, Constantine the Philosopher University in Nitra, Nitra, Slovakia
2Department of Materials Engineering and Chemistry, Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic

Tóm tắt

Zeolit thiên nhiên là một vật liệu pozzolan hoạt tính được sử dụng như một vật liệu xi măng bổ sung để cải thiện các tính chất cuối cùng của bê tông. Trong bài báo này, các đặc tính nhiệt của bê tông hiệu suất cao đã đông cứng chứa zeolit thiên nhiên với tỷ lệ từ 0 đến 60 % khối lượng của chất kết dính xi măng được nghiên cứu. Sử dụng phép đo nhiệt lượng quét vi phân và nhiệt trọng, quá trình hydrat hóa và phản ứng pozzolan trong bê tông được điều tra phụ thuộc vào lượng zeolit thiên nhiên thêm vào. Cuộc điều tra được thực hiện trong khoảng nhiệt độ từ 25 đến 1000 °C với tốc độ 5 °C/phút trong môi trường khí argon. Chúng tôi phát hiện ra rằng nhiệt độ và enthalpy giải phóng nước liên kết vật lý, gel C–S–H, và sự phân hủy ettringite (tất cả đều xảy ra từ 50 đến 300 °C) hầu như không thay đổi với lượng zeolit thiên nhiên trong các mẫu được nghiên cứu. Ngược lại, đối với portlandite (420–510 °C) và sự phân hủy calcite (580–800 °C), các đặc tính này giảm với lượng zeolit thiên nhiên. Cuối cùng, sự biến đổi cuối cùng ở nhiệt độ khoảng 857 °C được quy cho quá trình tinh thể hóa wollastonite.

Từ khóa

#zeolit thiên nhiên #bê tông hiệu suất cao #vật liệu xi măng bổ sung #đo nhiệt lượng quét vi phân #nhiệt trọng học

Tài liệu tham khảo

Donatello S, Tyrer M, Cheeseman CR. Comparison of test methods to assess pozzolanic activity. Cement Concrete Comp. 2010;32:121–7.

Malhotra VM, Mehta PK. Pozzolanic and cementitious materials. UK: Taylor & Francis; 1996.

Breck DW. Zeolite molecular sieves: structure, chemistry, and use. New York: Wiley; 1973.

Karakurt C, Kurama H, Topcu IB. Utilization of natural zeolite in aerated concrete production. Cement Concrete Comp. 2010;32:1–8.

Virta RL. Zeolites. U.S. Geological Survey Minerals Yearbook; 2012.

Poon CS, Lam L, Kou SC, Lin ZS. A study on the hydration rate of natural zeolite blended cement pastes. Constr Build Mater. 1999;13:427–32.

Gervais C, Ouki SK. Performance study of cementitious systems containing zeolite and silica fume: effects of four metal nitrates on the setting time, strength and leaching characteristics. J Hazard Mater. 2002;93:187–200.

Karakurt C, Topcu IB. Effect of blended cements produced with natural zeolite and industrial by-products on alkali-silica reaction and sulfate resistance of concrete. Constr Build Mater. 2011;25:1789–95.

Janotka I, Krajči Ľ. Sulphate resistance and passivation ability of the mortar made from pozzolan cement with zeolite. J Therm Anal Calorim. 2008;94:7–14.

Kontori E, Perraki T, Tsivilis S, Kakali G. Zeolite blended cements: evaluation of their hydration rate by means of thermal analysis. J Therm Anal Calorim. 2009;96:993–8.

Valipour M, Pargar F, Shekarchi M, Khani S. Comparing a natural pozzolan, zeolite, to metakaolin and silica fume in terms of their effect on the durability characteristics of concrete: a laboratory study. Constr Build Mater. 2013;41:879–88.

Perraki Th, Kakali G, Kontoleon F. The effect of natural zeolites on the early hydration of Portland cement. Micropor Mesopor Mater. 2003;61:205–12.

Canpolat F, Yilmaz K, Kose MM, Sumer M, Yurdusev MA. Use of zeolite, coal bottom ash and fly ash as replacement materials in cement production. Cement Concrete Res. 2004;34:731–5.

Vogiatzis D, Kantiranis N, Filippidis A, Tzamos E, Sikalidis C. Hellenic natural zeolite as a replacement of sand in mortar: mineralogy monitoring and evaluation of its influence on mechanical properties. Geosciences. 2012;2:298–307.

Jitchaiyaphum K, Sinsiri T, Jaturapitakkul Ch, Chindaprasirt P. Cellular lightweight concrete containing high-calcium fly ash and natural zeolite. Int J Min Met Mater. 2013;20:462–71.

Vejmelková E, Keppert M, Ondráček M, Černý R. Effect of natural zeolite on the properties of high performance concrete. Cem Wapno Beton. 2013;18:150–9.

Ranjbar MM, Madandoust R, Mousavi SY, Yosefi S. Effects of natural zeolite on the fresh and hardened properties of self-compacted concrete. Constr Build Mater. 2013;47:806–13.

Valipour M, Yekkalar M, Shekarchi M, Panahi S. Environmental assessment of green concrete containing natural zeolite on the global warming index in marine environments. J Clean Prod. 2014;65:418–23.

Najimi M, Sobhani J, Ahmadi B, Shekarchi M. An experimental study on durability properties of concrete containing zeolite as a highly reactive natural pozzolan. Constr Build Mater. 2012;35:1023–33.

Karakurt C, Topcu IB. Effect of blended cements with natural zeolite and industrial by-products on rebar corrosion and high temperature resistance of concrete. Constr Build Mater. 2012;35:906–11.

Dousti A, Rashetnia R, Ahmadi B, Shekarchi M. Influence of exposure temperature on chloride diffusion in concretes incorporating silica fume or natural zeolite. Constr Build Mater. 2013;49:393–9.

Sabet FA, Libre NA, Shekarchi M. Mechanical and durability properties of self-consolidating high performance concrete incorporating natural zeolite, silica fume and fly ash. Constr Build Mater. 2013;44:175–84.

Valipour M, Pargar F, Shekarchi M, Khani S, Moradian M. In situ study of chloride ingress in concretes containing natural zeolite, metakaolin and silica fume exposed to various exposure conditions in a harsh marine environment. Constr Build Mater. 2013;46:63–70.

Trník A, Medveď I, Černý R. Measurement of linear thermal expansion coefficient of concrete at high temperatures: a comparison of isothermal and non-isothermal method. Cem Wapno Beton. 2012;17:363–72.

Castaldi P, Santona L, Cozza C, Giuliano V, Abbruzzese C, Nastro V, Melis P. Thermal and spectroscopic studies of zeolites exchanged with metal cations. J Mol Struct. 2005;734:99–105.

Alver BE, Sakizci M, Yörükoğullari E. Investigation of clinoptilolite rich natural zeolites from Turkey: a combined XRF, TG/DTG, DTA and DSC study. J Therm Anal Calorim. 2010;100:19–26.

Sha W, O’Neill EA, Guo Z. Differential scanning calorimetry study of ordinary Portland cement. Cement Concrete Res. 1999;29:1487–9.

Sha W, Pereira GB. Differential scanning calorimetry study of ordinary Portland cement paste containing metakaolin and theoretical approach of metakaolin activity. Cement Concrete Comp. 2001;23:455–61.

Heap MJ, Lavallée Y, Laumann A, Hess KU, Meredith PG, Dingwell DB, Huismann S, Weise F. The influence of thermal-stressing (up to 1000 °C) on the physical, mechanical, and chemical properties of siliceous-aggregate, high-strength concrete. Constr Build Mater. 2013;42:248–65.

Esteves LP. On the hydration of water-entrained cement-silica systems: combined SEM, XRD and thermal analysis in cement pastes. Thermochim Acta. 2011;518:27–35.

Janotka I. Hydration of the cement paste with Na2CO3 addition. Ceram-Silikaty. 2001;45:16–23.

Štubňa I, Trník A, Vozár L. Thermomechanical analysis of quartz porcelain in temperature cycles. Ceram Int. 2007;33:1287–91.

Albayrak M, Yörükoğlu A, Karahan S, Atlıhan S, Aruntaş YH, Girgin I. Influence of zeolite additive on properties of autoclaved aerated concrete. Build Environ. 2007;42:3161–5.

Rashid RA, Shamsudin R, Hamid MAA, Jalar A. Low temperature production of wollastonite from limestone and silica sandthrough solid-state reaction. J Asian Ceram Soc. 2014;2:77–81.

Yazdani A, Rezaie HR, Ghassai H. Investigation of hydrothermal synthesis of wollastonite using silica and nano silica at different pressures. J Ceram Process Res. 2010;11:348–53.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

Tập 121

67-73

Thông tin tác giả