Badanie efektu Joule’a w materiałach glinokrzemianowych aktywowanych alkaliami z dodatkami modyfikującymi właściwości elektryczne

• Autorzy: Fiala L , Rovnaník P. , Černý R.

Warianty tytułu

EN

Investigation of the Joule’s effect in electrically enhanced alkali-activated aluminosilicates

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Glinokrzemiany z dodatkiem aktywatorów alkalicznych [GAA] są przyjaznymi dla środowiska, stosunkowo tanimi materiałami budowlanymi, mogą być bowiem wytwarzane z niektórych odpadów przemysłowych. Odpady te, do których należą granulowany żużel wielkopiecowy lub popiół lotny mają stosunkowo niskie ceny i stanowią równocześnie główny składnik tych materiałów. Z tego względu GAA mogą konkurować z szeroko stosowanymi materiałami budowlanymi opartymi na cemencie. GAA są z zasady złymi przewodnikami elektryczności. Jednakże, dodanie do nich odpowiedniej ilości przewodzących prąd dodatków może radykalnie zmniejszyć ich oporność elektryczną, co pozwala je wykorzystywać w różnych zastosowaniach. Można na przykład stosować je jako samonagrzewające się materiały lub czujniki monitorujące zmiany właściwości konstrukcji betonowych. W artykule opisano badania próbek GAA z żużla i szkła wodnego jako aktywatora, piasku stanowiącego wypełniacz i dodatku przewodzącego prąd elektryczny. Badano zdolność do wytwarzania ciepła Joule’a na tych próbkach ładowanych zewnętrznym źródłem prądu stałego, mierząc temperaturę w wybranych punktach próbek za pomocą termopar. Doświadczenia potwierdziły, że można uzyskać obiecujące wyniki z próbkami GAA, które wykazują dostateczny wzrost temperatury w warunkach laboratoryjnych i mogą być użyte w praktycznych zastosowaniach.

EN

Alkali-activated aluminosilicates [AAA] can be viewed as eco-friendly, economically advantageous building materials due to the fact that some industrial by products available for a reasonable price, such as blastfurnace slag or fly ash, can be used as their main components. Therefore, AAA can be considered as good competitors to widely used cement-based materials. AAA are in general electrically non-conductive. However, adding a sufficient amount of electrically conductive admixtures significantly decreases their electrical resistivity which broaden application possibilities. Enhanced materiais can be used as self-heating or self-sensing systems. In the paper, AAA samples made of blastfurnace slag, water glass as an alkali activator, filier represented by three fractions of sand and electrically conductive admixtures were prepared. The ability to generate Joule's heat is tested on samples loaded by an external DC electric source by means of measurements of temperature by K-type thermocouples in chosen points on samples. The obtained experimental data make it possible to identify a promising AAA which exhibits a sufficient increase of temperature in room conditions and can be utilized well in practical applications.

Słowa kluczowe

PL

glinokrzemian; aktywacja alkaliczna; glinokrzemian aktywowany alkalicznie; AAA; przewodność elektryczna; domieszka przewodząca prąd; system samonagrzewu; efekt Joula; temperatura

EN

aluminosilicate; alkaline activation; alkali activated aluminosilicate; AAA; electrical conductivity; electrically conductive admixture; self-heating system; Joule’s effect; temperature

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 22/84, nr 3
• Strony: 201--210
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Fiala L

• Department of Materials Engineering and Chemistry, Faculty of Civil Engineering, Czech Technical University in Prague, Czech Republic

autor

Rovnaník P.

• Institute of Chemistry, Faculty of Civil Engineering, Brno University of Technology, Czech Republic

autor

Černý R.

• Department of Materials Engineering and Chemistry, Faculty of Civil Engineering, Czech Technical University in Prague, Czech Republic

Bibliografia

• 1. J. Davidovits, Geopolymers and geopolymeric materials, J. of Thermal Analysis, 35, 429-441 (1989).
• 2. J. Davidovits, Geopolymers – inorganic polymeric new materials, Journal of Thermal Analysis, 37, 1633-1656 (1991).
• 3. B. W. Jo, S. K. Park, M. S. Park, Strength and hardening characteristics of activated fly ash mortars, Mag. of Concr. Res., 59, 121-129 (2007).
• 4. F. Collins, J. G. Sanjayan, Microcracking and strength development of alkali activated slag concreto, Cem. Concr. Comp., 23, 345-352 (2001).
• 5. M. Palacios, F. Puertas, Effect of superplasticizer and shrinkage-reducing admixtures on alkali-activated slag pastes and mortars, Cem. Concr. Res., 35, 1358-1367 (2005).
• 6. L. Zuda, Z. Pavlík, P. Rovnaníková, P. Bayer, R. Černý, Properties of alkali activated aluminosilicate material after thermal load, Inter. J. of Thermophysics, 27, 1250-1263 (2006).
• 7. L. Zuda, P. Rovnaník, P. Bayer, R. Černý, Thermal properties of alkali activated slag subjected to high temperatures, J. of Building Physics, 30, 337-350 (2007).
• 8. L. Zuda, R. Černý, Measurement of linear thermal expansion coefficient of alkali-activated aluminosilicate composites up to 1000°C, Cem. Concr. Comp., 31, 263-267 (2009).
• 9. L. Zuda, P. Bayer, P. Rovnaník, R. Černý, Mechanical and hydric properties of alkali-activated aluminosilicate composite with electrical porcelain aggregates, Cem. Concr. Comp., 30, 266-273 (2008).
• 10. D. M. Roy, W. Jiang, M. R. Silsbee, Chloride diffusion in ordinary, blended and alkali-activated slag concreto, Cem. Concr. Res., 30, 1879-1884 (2000).
• 11. P. Rovnaník, B. Řezník, P. Rovnaníková, Blended alkali-activated fly ash / brick powder materials, Procedia Engineering, 151, 108-113, (2016).
• 12. G. E. Monfore, The electrical resistivity of concreto, Journal of the PCA Research Development Laboratories, 10, 35-48 (1968).
• 13. B. Han, S. Ding, X. Yu, Intrinsic self-sensing concrete and structures: A review. Measurement, 59, 110-128 (2015).
• 14. L. Fiala, J. Toman, J. Vodička, V. Ráček, Experimental study on electrical properties of steel-fibre reinforced concrete, Procedia Engineering, 151, 241-248 (2016).
• 15. S. Mingqing, M. Xinying, W. Xiaoying, H. Zuofu, L. Zhuoqiu, Experimental studies on the indoor electrical floor heating system with carbon black mortar slabs. Energy and Buildings, 40, 1094-1100 (2008).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).