Wymywalność składników z zaczynów popiołowych aktywowanych alkalicznie, wpływ rodzaju popiołu

Varga, C.; Alonso, M. M.; Puertas, F.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wymywalność składników z zaczynów popiołowych aktywowanych alkalicznie, wpływ rodzaju popiołu

Autorzy

Varga C. , Alonso M. M. , Puertas F.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.cementwapnobeton.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Acid media-induced leaching in fly ash alkali-activated pastes: effect of fly ash nature

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Oddziaływanie środowiska kwaśnego na zaczyny z cementu portlandzkiego było przedmiotem szeroko zakrojonych badań, w których wykazano zmiany mikrostruktury rzutujące na spadek wytrzymałości. Jednakże wpływ roztworów agresywnych na aktywowany alkalicznie zaczyn popiołowy nadal nie jest dostatecznie wyjaśniony. Prezentowana praca obejmuje wyniki ługowalności po krótkim czasie dojrzewania (3-21 dni) zaczynów popiołowych aktywowanych alkaliami, poddawanych działaniu 6M roztworu NH4NO3, a następnie ocenie właściwości mechanicznych, w zależności od składu i struktury materiałów wyjściowych. Badano dwa różne zaczyny popiołowe aktywowane alkaliami oraz zaczyn kontrolny sporządzony z cementu portlandzkiego. Stwierdzono, że agresywny 6M roztwór NH4NO3 wywierał o wiele słabszy wpływ na wytrzymałość zaczynu popiołowego aniżeli na wytrzymałość zaczynu kontrolnego. Co więcej, rodzaj i skład popiołu lotnego były czynnikami determinującymi reaktywność tego materiału, jak również jego właściwości mechaniczne i trwałość. Stężenie kationów w ekstrakcie było niewielkie i nie stwierdzono w nim glinu, który występował w głównym produkcie hydratacji – żelu N-A-S-H. Badania metodą magnetycznego rezonansu jądrowego i spektroskopii fourierowskiej w podczerwieni wykazały, że w żel ten, pod wpływem NH4NO3, wzbogaca się w krzem. Równocześnie stwierdzono powstawanie wodorotlenku glinu.

Chemical attack on Portland cement paste in acid media has been widely studied and shown to induce changes in their microstructure that is causing decrease of mechanical strength. The impact of this aggressive solution on alkali-activated fly ash (AAFA) is insufficiently understood, however. This study explored leaching in early age (3-21 day) AAFA pastes in a 6M NH4N03 solution to determine the impact on mechanical behaviour and on the composition and microstructure of the starting material on the process. Two AAFA pastes of different nature and compositions were prepared, along with control OPC pastes. The studies have shown that the aggressive 6M NH4N03 solution had a much more moderate effect on AAFA than on OPC paste strength. Furthermore, the nature and chemical composition of the starting fly-ash was governing their reactivity and hence their mechanical behaviour and durability. Whilst low amounts of cations leached out of the former material, the leachate contained no aluminium, a component found in its main reaction product, N-A-S-H gel. NMR and FTIR studies showed that the post-exposure gels had higher silicon content than the pre-exposure materials. Simultaneously these methods had revealed the formation of aluminium hydroxide.

Słowa kluczowe

cement popiołowy aktywacja alkaliczna AAFA popiół lotny aktywowany alkalicznie rodzaj popiołu lotnego żel N-A-S-H zaczyn wymywalność NMR FTIR

fly ash cement alkali activation AAFA alkali activated fly ash fly ash type N-A-S-H gel paste leachability NMR FTIR

Wydawca

Fundacja Cement, Wapno, Beton

Czasopismo

Cement Wapno Beton

Rocznik

2017

Tom

R. 22/84, nr 2

Strony

97--112

Opis fizyczny

Bibliogr. 33 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Varga C.

Eduardo Torroja Institute for Construction Sciences, Cements and Recycling Materials Dept., Madrid, Spain

autor

Alonso M. M.

mmalonso@ietcc.csic.es

Eduardo Torroja Institute for Construction Sciences, Cements and Recycling Materials Dept., Madrid, Spain

autor

Puertas F.

Eduardo Torroja Institute for Construction Sciences, Cements and Recycling Materials Dept., Madrid, Spain

Bibliografia

1. F. Puertas, S. Goñi, M. S. Hernández, C. Varga, A. Guerrero, “Comparative study of accelerated decalcification process among C3S, grey and white cement pastes.”, Cem. Concr. Compos., 34, 3, 384-391 (2012).
2. A. W. Harris, M. C. Manning, W. M. Tearle, C. J. Tweed, “Testing of models of the dissolution of cements-leaching of synthetic CSH gels.”, Cem. Concr. Res., 32, 731-746 (2002).
3. K. Haga, S. Sutou, M. Hironaga, S. Tanaka, S. Nagasaki, “Effects of porosity on leaching of Ca from hardened ordinary Portland cement paste.”, Cem. Concr. Res., 35, 1764-1775 (2005).
4. Y. Luna-Galiano, A. Cornejo, C. Leiva, L. F. Vilches, C. Fernández-Pereira, Properties of fly ash and metakaolín based geopolymer panels under fire resistance tests, Mater. Construcc., 65 [319], e059 http:// dx.doi.org/10.3989/mc.2015.06114.
5. R. A. Robayo, R. Mejía de Gutiérrez, M. Gordillo, Natural pozzolan- and granulated blast furnace slag-based binary geopolymers, Mater. Construcc., 66 [321], e077. http://dx.doi.org/10.3989/mc.2016.03615.
6. C. Shi, J. A. Stegemann, “Acid corrosion resistance of different cementing materials.”, Cem. Concr. Res., 30, 803-808 (2000).
7. F. Puertas, “Cementos de escorias activadas alcalinamente: Situación actual y perspectivas de futuro.”, Mater. Constr., 45, 239, 53-64 (1995).
8. A. Palomo, M. T. Blanco-Varela, M. L. Granizo, F. Puertas, T. Vazquez, M. W. Grutzeck, “Chemical stability of cementitious materials based on metakaolin.” Cem. Concr. Res., 29, 7, 997-1004 (1999).
9. S. A. Bernal, E. D. Rodríguez, R. Mejía de Gutiérrez, J. L. Provis, “Performance of alkali-activated slag mortars exposed to acids.”, J. of Sustainable Cement-Based Materials, 1, 3, 138–151 (2012).
10. C. Varga, M. M. Alonso, R. Mejía de Gutierrez, J. Mejía, F. Puertas, “Decalcification of alkali-activated slag pastes. Effect of the chemical composition of the slag.”, Mater. Struct., 48, 541-555 (2015).
11. A. Palomo, P. Krivenko, I. Garcia-Lodeiro, E. Kavalerova, O. Maltseva, A. Fernandez-Jimenez, (2014). “A review on alkaline activation: new analytical perspectives.”, Mater. Constr., 64, 315, 1-24 (2014).
12. M. M. Komljenovic, Z. Bascarevic, N. Marjanovic, V. Nikolic, “Decalcification resistence of alkali-activated slag.”, J. Hazard. Mater., 233-234, 112-121 (2012).
13. Z. Bascarevic, M. M. Komljenovic, Z. Miladinovic, V. Nikolic, N. Marjanovic, Z. Zujovic, R. Petrovic, “Effects of the concentrated NH4NO3 solution on mechanical properties and structure of the fly ash based geopolymers.”, Construc. Build. Mat., 41, 570-579 (2013).
14. A. G. De la Torre, S. Bruque, M. A. G. Aranda, “Rietveld quantitative amorphous content analysis”., Journal Applied Crystallography, 34, 196-202 (2001).
15. G. Kovalchuk, A. Fernández-Jiménez, A. Palomo, “Alkali-activated fly ash. Relationship between mechanical strength gains and initial ash chemistry”, Mater. Construc., 58, 291, 35-52 (2008).
16. J. M. Mejía, E. Rodríguez, R. Mejía de Gutierrez, N. Gallego, “Preparation and characterization of a hybrid alkaline binder based on a fly ash with no commercial value.”, J. Cleaner Production, 104, 346-352 (2015).
17. F. H. Heukamp, F. J. Ulm, J. T. Germain, “Mechanical properties of calcium-leached cement pastes. Triaxial stress states and the influence of the pore pressures.”, Cem. Concr. Res., 31, 767-774 (2001).
18. J. J. Trochez, R. Mejía de Gutiérrez, J. Rivera, S. A. Bernal, “Synthesis of geopolymer from spent FCC: Effect of SiO2/Al2O3 and Na2O/SiO2 molar ratios”., Mater. Construc., 65, 317, 1 - 11 (2015).
19. A. Tawfik, F. Abd El-Raoof, K. J. D. MacKenzie, S. Komarneni, “K-Based Geopolymer from Metakaolin: Roles of K/Al Ratio and Water or Steam Curing at Different Temperatures”, Mater. Construcc., 66 [322], e081 (2016).
20. A. Fernández-Jiménez, A. Palomo, “Characterization of fly ashes: potencial reactivity as alkaline cements”., Fuel, 82, 2259-2265 (2003).
21. M. Criado, A. Fernandez-Jimenez, A. Palomo, “Alkali activation of fly ash: Effect of the SiO2/Na2O ratio: Part I: FTIR study”, Microporous and Mesoporous Mater., 106, 180 – 191 (2007).
22. O. Bortnovsky, J. Dedecek, Z. Tvaruzkova, Z. Sobalik, J. Subrt, “Metal Ions as Probes for characterization of geopolymer materials”, J. Am. Ceram. Soc., 91, 9, 3052-3057 (2008).
23. P. Sakama, O. Bortnovsky, J. Dederek, Z. Tvaruzkova, Z. Sobalik, “Geopolymer based catalyst-New group of catalytic materials”, Catal. Today, 164, 92-99 (2011).
24. S. Malola, S. Svelle, F. Lønstad Bleken, O. Swang, “Detailed reaction paths for zeolite dealumination and desilication from density functional calculations.”, Angew. Chem. Int., 51, 652 – 655 (2012).
25. A. Fernández-Jiménez, A. Palomo, “Mid-infrared spectroscopic studies of alkali-activated fly ash structure”, Microporous and Mesoporous Mater., 86, 207-214 (2005).
26. J. A. Gadsden, Infrared spectra of minerals and related inorganic compounds, Butterworth & CO Publishers, London 1975.
27. G. Engelhardt, D. Michel, High resolution solid-state of silicates and zeolites, John Wiley and Sons Ed., London 1987.
28. M. Palacios, F. Puertas, “Effect of Carbonation on Alkali-Activated Slag Paste”, J. Am. Ceram. Soc., 89, 10, 3211 - 3221 (2006).
29. P. Pena, J. M. Rivas Mercury, A. H. de Aza, X. Turillas, I. Sobrados, J. Sanz, “Solid-state 27Al and 29Si NMR characterization of hydrates formed in calcium aluminate-silica fume mixtures”, J. Solid State Chem., 181, 1744 - 1752 (2008).
30. A. Fernández-Jiménez, A. Palomo, “Characterization of fly-ashes: potential reactivity as alkaline cements”, Fuel, 82, 2259-2265 (2003).
31. A. Palomo, S. Alonso, A. Fernández-Jiménez, I. Sobrados, J. Sanz, “Alkaline activation of fly ashes: a NMR study of the reaction products”, J. of American Ceramic Society, 87, 1141-1145 (2004).
32. M. Criado, A. Fernández-Jiménez, A. Palomo, I. Sobrados, J. Sanz, “Effect of the SiO2/Na2O ratio on the alkali activation of fly ash. Part II: 29Si MAS-NMR survey”, Microporous Mesoporous Mat., 109, 525-534 (2008).
33. A. Fernández-Jiménez, A. Palomo, I. Sobrados, J. Sanz, “The role played by the reactive alumina content in the alkaline activation of fly ashes”, Microporous and Mesoporous Mat., 91, 111-119 (2006).

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-cf23c35b-8428-4ac7-8c89-99233a86c5c6