Wpływ zeolitu syntetycznego na syntezę tobermorytu

• Autorzy: Skawińska Anna , Owsiak Zdzisława

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2022.27.5.2

Warianty tytułu

EN

Effect of synthetic zeolite on tobermorite synthesis

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu dodatku zeolitu syntetycznego na powstawanie tobermorytu w mieszaninie tlenku wapnia z kwarcem. Zeolit syntetyczny otrzymano przez termiczną aktywację haloizytu, a następnie gotowaniu w roztworze wodorotlenku sodu. W pracy badano powstawanie tobermorytu przy stałym stosunku molowym CaO/SiO2 wynoszącym 0,86 w warunkach autoklawizacji odpowiadających ciśnieniu nasyconej pary wodnej w temperaturze 180ºC. Czas syntezy wynosił 4 i 12 godzin. Zeolit syntetyczny dodawany był w ilości 5%, 15% oraz 30% masy suchych składników. Badania wykazały, że zeolit syntetyczny wpływa na powstawania uwodnionych krzemianów wapnia o małym uporządkowaniu struktury. Po 4 godzinach autoklawizacji na dyfraktogramie próbek z dodatkiem zeolitu syntetycznego notuje się niewielki refleks tobermorytu. W próbkach, w których został przekroczony stosunek molowy Al/(Al+Si) > 0.15 pojawiają się hydrogranaty z grupy hibschit-katoit. W pracy wykazano, że hydrogranaty z grupy hibschit-katoit pojawiają się w próbkach z dodatkiem 15% oraz 30% zeolitu po 4 godzinach obróbki hydrotermalnej. Intensywność refleksu katoitu zmniejsza się wraz z wydłużeniem czasu autoklawizacji i zanika dla próbki z 15% zeolitu po 12 godzinach autoklawizacji. Dla tych próbek wykazano również obecność portlandytu.

EN

This paper presents the results of a study of the effect of synthetic zeolite addition on the formation of tobermorite in a burnt lime-quartz mixture. Synthetic zeolite was obtained by thermal activation of halloysite followed by boiling in sodium hydroxide solution. In this study, the formation of tobermorite was investigated at a constant CaO/SiO2 molar ratio of 0.86 under autoclaving conditions corresponding to saturated steam pressure at 180ºC. The synthesis times were 4 and 12 hours. Synthetic zeolite was added at 5%, 15% and 30%. Studies have shown that synthetic zeolite influences the formation of hydrated calcium silicates with poor crystallinity. After 4 hours of autoclaving for samples with synthetic zeolite, a small peak of tobermorite can be found on the XRD pattern. In samples where the molar ratio of Al/(Al+Si) > 0.15 was exceeded, hydrogarnets of the hibschite-katoite group appear. The paper shows that hydrogarnets of the hibschite-katoite group appear for samples with 15% and 30% zeolite after 4 hours of hydrothermal treatment. The intensity of the katoite reflection decreases with increasing autoclaving time and disappears for the sample with 15% zeolite after 12 hours of autoclaving. The presence of portlandite was also demonstrated in these samples.

Słowa kluczowe

PL

autoklawizacja; faza C-S-H; tobermoryt; zeolit; synteza

EN

autoclaving; C-S-H phase; tobermorite; zeolite; synthesis

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 27, nr 5
• Strony: 320--329
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Skawińska Anna

• Łukasiewicz Research Network, Institute of Ceramics and Building Materials, Kraków, Poland

autor

Owsiak Zdzisława

• Faculty of Civil Engineering and Architecture, Kielce University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. S. Komarneni, E. Breval, D.M. Roy, R. Roy, Reactions of some calcium silicates with metal cations. Cem. Concr. Res. 18(2), 204-220 (1988).
• 2. E.A. Blakeman, J.A. Gard, C.G. Ramsay, H.F.W. Taylor, Studies on the system sodium oxide-calcium oxide-silica-water. J. Appl. Chem. Biotechn. 24(4-5), 239-245 (1974).
• 3. E.B. Nelson, G.L. Kalousek, Effect of Na2O on Calcium Silicate Hydrate at Elevated Temperatures, Cement and Concrete Research, 7(6), 687-694, 1977.
• 4. S. Komarneni, Comparison of cation exchange in ganaphylitte and [Na+Al]- substituted tobermorite: crystal-chemical implications, Mineralogy Magazine, 52, 371-375, 1988.
• 5. Y. Xi, L. S. Dent Glasser, Hydrothermal study in the system Na2O-CaO-SiO2-H2O at 300°C, Cement and Concrete Research, 14 (5), 741-748, 1984.
• 6. R. Siauciunas, V. Janickis, D. Palubinskaite, R. Ivanauskas, The sorption properties of tobermorite modified with Na+ and Al3+ ions, Ceramics- Silikaty, 48(2), 76-82, 2004
• 7. G. Matekonis, R. Sianciunas, D. Vaiciukyniene, Hydrothermal synthesis and characterization of Na+ and [Al3+ + Na+]- substituted tobermorite in CaO-SiO2·nH2O-H2O System,16(3), 242-248, 2010
• 8. W. Nocuń-Wczelik, Effect of some additions on autoclaved calcium silicates hydrates, Cement and Concrete Research, 27, 83-92, 1997
• 9. W. Nocuń-Wczelik, Effect of Na and Al on the phase composition and morphology of autoclaved calcium silicate hydrates, Cement and Concrete Research 29, 1759-1767, 1999.
• 10. A. El- Korashy Sabry, Chemical studies on the reactions of synthetic 1.13 nm tobermorite with alkali metal hydroxides at room temperature, Monathshefte fur Chemie 128, 599-607, 1977.
• 11. W. Nocuń-Wczelik: Struktura i właściwości uwodnionych krzemianów wapniowych, Prace Komisji Nauk Ceramicznych - Polska Akademia Nauk, Oddział w Krakowie Ceramika, Kraków 1999.
• 12. C.H. Zhou, T. Sun, Q. Gao, A. Alshameri, P. Zhu, H. Wang, Z. Qiu, Y. Ma, Ch. Yan, Synthesis and characterization ordered mesoporous aluminosilicate molecular sieve from natural halloysite, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45, 1073-1079, 2014.
• 13. D.S. Klimesh, A. Ray, DTA-TG study of the CaO-SiO2-H2O and CaO-Al2O3-SiO2-H2O systems under hydrothermal conditions, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 56, 27-34, 1999
• 14. F. Pertlik, Bibliography of Hibschite, a Hydrogarnet of Grossular Type, GeoLines, nr 15, s. 113-119, 2003
• 15. D.S. Klimesh, A. Ray, Effects of quartz particle size on hydrogarnet formation during autoclaving at 180°C in the CaO-SiO2-H2O system, Cement and Concrete Research, 28(9), 1309-1316, 1998
• 16. D.S. Klimesh, A. Ray, Effects of quartz particle size and kaolin on hydrogarnet formation during autoclaving, Cement and Concrete Research, 28(9), 317-1323,1998
• 17. D.S. Klimesh, A. Ray, Hydrogarnet formation during autoclaving at 180°C in unstirred metakaolin-lime-quartz slurries, Cement and Concrete Research, 28(8), 1109-1117, 1998
• 18. D.S. Klimesh, A. Ray, DTA-TG evaluations of the CaO-Al2O3-SiO2-H2O system treated hydrothermally, Thermochimica Acta, 334, 115-122, 1999
• 19. C.A. Langton, E.L. White, W.M. Grutzek, D.M. Roy, High temperature cement with geothermal Application, SPE Oilfield and Geothermal Chemistry Symposium, Stanford, USA, 28-30 May 1980