Mechanical properties of alkali-acivated binders based on copper slag

• Autorzy: Kuterasińska J. , Król A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the possibility of using copper slag, an industrial waste from smelting of copper as a basic component of hydraulic binders obtained by means of the alkaline activation. For the purpose, the aqueous sodium silicate and technical sodium metasilicate were used. Mortars, having undergone the activation process were cured under laboratory conditions (temp. 20±1°C and relative humidity approx. 60%) and were subjected to low pressure heat treatment at a temperature of 80°C. Research over the alkaline activation of slag proved that the desirable quality of alkali-activated binders is achievable just in case of using granulated copper slag, where 98% of the base mass constitutes of glassy phase, and water glass with the lowest value of silicate modulus (Mk = 1.75).

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania odpadowego żużla pomiedziowego pochodzącego z hutnictwa miedzi jako podstawowego składnika spoiw hydraulicznych otrzymanych na drodze aktywacji alkalicznej. W procesie stosowano szkło wodne sodowe o zmiennym module krzemianowym oraz techniczny metakrzemian sodu. Zaprawy po procesie aktywacji dojrzewały w warunkach laboratoryjnych (temp. 20±1°C i wilgotność względna ok. 60%) oraz były poddane niskociśnieniowej obróbce cieplnej w temperaturze 80°C. Badania nad aktywacją alkaliczną żużla dowiodły, że możliwe jest uzyskanie pożądanej jakości spoiw aktywowanych alkalicznie tylko w przypadku stosowania granulowanego żużla pomiedziowego, w którym 98% masy zasadniczej stanowi faza szklista oraz przy użyciu szkła wodnego o najniższym module krzemianowym (Mk = 1.75).

Słowa kluczowe

EN

alkaline activation; alkali activated binders; copper slag; silicate module; water glass

PL

aktywacja alkaliczna; spoiwo aktywowane; żużel miedziowy; krzemian; szkło wodne

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 8, no. 3
• Strony: 61--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kuterasińska J.

• Institute of Ceramics and Building Materials, Department of Process Engineering and Building Materials, Oświęcimska 21, 45-641 Opole, Poland

autor

Król A.

• Opole University of Technology, Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

Bibliografia

• [1] Davidovits J.; Geopolymer Chemistry and Applications.Institut Geopolymere, Saint-Ouentin, 2008
• [2] Deja J.; Trwałość zapraw i betonów żulżowo-alkalicznych (Durability of slag-alkaline mortars and concretes). Ceramika, Vol.83, 2004 (in Polish)
• [3] Wang S.-D., Scrivener K.L.; Hydration products of alkali activated slag cement. Cement and Concrete Research, Vol.25, 1995; p.561-571
• [4] Provis J.L., Van Deventer J.S.J.; Alkali activated materials. State of the art report, RILEM, TC 224-AAM, Vol.13, ISBN 978-94-007-7672-2 (eBook)
• [5] Nazer A., Pavez O., Toledo I.; Effect of type cement on the mechanical strength of copperslag mortars. Metallurgy and materials, Vol.66, No.1, 2013; p.85-90
• [6] Khalifa S. Al-Jabri, Abdullah H. Al-Saidy, Ramzi Taha; Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties of cement mortars and concrete. Construction and Building Materials, Vol.25, No.2, 2011; p.933-938
• [7] Ayano T., Kuramoto O., Sakata K.; Concrete with copper slag as fine aggregate. Journal of the Society of Materials Science, Vol.49, No.10, 2000; p.1097-1102
• [8] Wu W., Zhang W., Ma G.; Optimum content of copper slag as a fine aggregate in high strength concrete. Materials and Design; Vol.31, 2010; p.2878-2883
• [9] Alpa I., Deveci H., Sungun H.; Utilization of flotation wastes of copper slag as raw material in cement production. Journal of Hazardous Materials, Vol.159, 2008; p.390-395
• [10] Shi C., Meyer C., Behnood A.; Utilization of copper slag in cement and concrete. Resources, Conservation and Recycling, Vol.52, 2008; p.1115-1120
• [11] Tixier R., Devaguptapu R., Mobasher B.; The effect of copper slag on the hydration and mechanical properties of cementitious mixtures. Cement and Concrete Research, Vol.27, No.10, 1997; p.1569-1580
• [12] Janecka L., Weryński B.; Wykorzystanie odpadu przemysłowego - zużytego ścierniwa POLGRIT do produkcji cementu (The use of industrial waste - used abrasive POLGRIT for production of cement). Prace instytutu szkła, ceramiki, materiałów ogniotrwałych i budowlanych, No.2, 2008; p.39-50 (in Polish)
• [13] Derdacka A., Paluch E., Małolepszy J.; Produkcja i własności cementów z dodatkiem żużla pomiedziowego (Production and properties of cements with addition of copper slag). Cement, wapno, gips, No.10, 1977; p.273-280 (in Polish)
• [14] Łowińska-Kluge A.; Żużel pomiedziowy jako składnik kompozytów cementowych o zwiększonej trwałości (Copper slag as a constituent of cement composites with increased durability). Rozprawy, No.419, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2008 (in Polish)
• [15] Gorai B., Jana R.K. Premchand; Characteristics and utilisation of copper slag - a review. Resources, Conservation and Recycling, Vol.39, 2003; p.299-313
• [16] Grzymek J., Gawlicki M., Małolepszy J., Paluch E.; Sposób wytwarzania spoiw hydraulicznych do produkcji betonów (Production method of hydraulic binders for production of concretes). Patent description np. 80 238, 1978 (in Polish)
• [17] Gołek Ł.; Wpływ składu chemicznego szkieł glinokrzemianowych na proces ich alkalicznej aktywacji (Influence of chemical composition of aluminium-silica glasses on the process of their alkaline activation). PhD thesis, Kraków, 2007 (in Polish)
• [18] Sybilski D., Kraszewski C.; Ocena i badania wybranych odpadów przemysłowych do wykorzystania w konstrukcjach drogowych (Assessment and examination of chosen industrial wastes used in road structures). Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa, 2004 (in Polish)
• [19] Góralczyk S., Kukielska D., Gambal P., Żurek A.; Kruszywa pomiedziowe a naturalne - które lepsze? (Copper slag and natural aggregates - which are better?). Kruszywa, No.1, 2011; p.39-44 (in Polish)
• [20] PN-EN 196-2:2013-11 Metody badania cementu. Część 2. Analiza chemiczna cementu (Methods of testing cement. Part 2: Chemical analysis of cement) (in Polish)
• [21] PN-EN 196-1:2006 Metody badania cementu. Część 1. Oznaczanie wytrzymałości (Methods of testing cement - Part 1: Determination of strength) (in Polish)
• [22] PN-B-19701:1997 Cement powszechnego użytku. Skład, wymagania i ocena zgodności. Załącznik A. Oznaczanie zawartości fazy szklistej w granulowanym żużlu wielkopiecowym (General-purpose cement. Composition, requirements and evaluation of compliance. Appendix A. Determination of the glass phase in the granulated blast furnace slag) (in Polish)