Badanie betonu geopolimerowego z kruszywem z żużla żelazochromowego na działanie podwyższonej temperatury

• Autorzy: Indu P. , Greeshma S.

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.4.6

Warianty tytułu

EN

Elevated temperature study on geopolymer concrete with ferrochrome slag aggregates

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Niniejszy artykuł dotyczy wytrzymałości i ubytku masy betonu geopolimerowego w porównaniu z konwencjonalnym betonem cementowym, po ekspozycji w podwyższonej temperaturze. W niniejszej pracy kruszywo grube konwencjonalnego betonu geopolimerowego zostało częściowo (40%) zastąpione kruszywem z żużla żelazochromowego w celu uzyskania mieszanki zastępczej betonu geopolimerowego. Omówiono również mikrostrukturę betonu geopolimerowego na podstawie badań XRD, SEM i tomografi i rentgenowskiej. W wyniku badań stwierdzono, że po ekspozycji w podwyższonej temperaturze, konwencjonalny beton cementowy wykazuje spadek wytrzymałości większy o 17,65% od konwencjonalnego betonu geopolimerowego. Zauważono również, że zastępcza mieszanka geopolimerowa wykazuje utratę wytrzymałości o 24,4% większą i utratę masy o 1,35% większą niż konwencjonalna mieszanka geopolimerowa. Jednak w większości zakresów temperatur miała ona większą wytrzymałość od konwencjonalnej mieszanki geopolimerowej. Tak więc mieszanka zastępcza betonu geopolimerowego zachowuje się lepiej niż konwencjonalny beton geopolimerowy i konwencjonalny beton cementowy zarówno w warunkach otoczenia, jak i w podwyższonej temperaturze.

EN

This paper deals with the strength and mass loss of geopolymer concrete in comparison with conventional cement concrete after elevated temperature exposure. In this study, the coarse aggregates of the conventional geopolymer concrete are replaced partially (40%) with ferrochrome slag aggregates, to obtain the replacement mix of geopolymer concrete. The microstructure of geopolymer concrete was examined by XRD, X-ray tomography, and SEM and also discussed in this paper. The results concluded that after exposure at elevated temperature, the conventional cement concrete has a strength loss of about 18% higher than the geopolymer concrete. It was also noted that though replacement geopolymer mix exhibited the strength loss of 24.4% and mass loss of 1.35% higher than the conventional geopolymer mix, it had greater strength than conventional geopolymer mix, for most of the temperature ranges. Thus the replacement mix of geopolymer concrete behaves better than conventional geopolymer concrete, both at ambient and elevated temperature conditions.

Słowa kluczowe

PL

beton geopolimerowy; temperatura podwyższona; kruszywo; żużel żelazochromowy; XRD; tomografia rentgenowska

EN

geopolymer concrete; elevated temperature; ferrochrome slag; aggregate; XRD; X-ray tomography

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 26, nr 4
• Strony: 340--351
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Indu P.

• Department of Civil Engineering, College of Engineering Guindy, Anna University, Chennai, India

autor

Greeshma S.

• Department of Civil Engineering, College of Engineering Guindy, Anna University, Chennai, India

Bibliografia

• 1. J. Davidovits, Geopolymer Chemistry and Applications. Institute Geopolymere; 2011.
• 2. J.L. Provis, J. Deventer, Geopolymers: structure, processing, properties, and industrial applications, Woodhead Publishing Limited, 2009.
• 3. P. Duxson, A. Fernandez, J. Provis, G. Lukey, A. Palamo, J. Deventer, Geopolymer Technology: Current State of Art. J. Mat. Sci. 42, 2917-33 (2007).
• 4. K. Kupade, F. Soto, A. Kunjumon, E. Allouche, D. Mainardi, Multiscale modelling and experimental investigations of geopolymeric gels at elevated temperatures. Comput. Struct. 122, 164-177 (2013).
• 5. C. Shi, J. Fernandez, Stabilisation/Solidification of hazardous and radioactive wastes with alkali-activated cement. J. Hazard. Mater. 137, 1656-63 (2006).
• 6. D.A. Crozier, J.G. Sanjayan, Chemical and Physical degradation of Concrete at Elevated Temperatures. Concrete in Australia, 25(1), 18-21 (1999).
• 7. J.G. Sanjayan, L. J. Stocks, Spalling of High-Strength Silica Fume Concrete in Fire. ACI Mater. J. 90(2), 170-173 (1993).
• 8. K. Willam, Y. Xi, K. Lee, B Kim, Thermal Response of Reinforced Concrete Structures in Nuclear Power Plants. Project Report, University of Colorado, 2009.
• 9. L. T. Phan, Fire Performance of High Strength Concrete: A Report of the State-of-The Art. Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards, Maryland, 1996.
• 10. K.S. Jabri, Research on the use of Ferrochrome Slag in Civil Engineering Applications. MATEC Web of Conferences, 149, 1-5 (2018).
• 11. A. Yilmaz, K. Ahin, Mechanical properties of Ferrochromium Slag in granular layers of Flexible Pavements. Mater. Struct. 43, 309-312 (2010).
• 12. C.R. Panda, K.K. Mishra, K.C. Panda, B.D. Nayak, B.B. Nayak, Environmental and Technical Assessment of Ferrochrome Slag as Concrete Aggregate Material. Constr. Build. Mater. 49, 262-271 (2013).
• 13. L.K. Turner, F.G. Collins, Carbon dioxide equivalent (CO2e) emissions: A comparison between geopolymer and OPC cement concrete. Constr. Build. Mater. 43, 125-130 (2013).
• 14. G. Hammond, C. Jones, Inventory of Carbon & Energy (ICE), Version 2.0, Sustainable Energy Research Team (SERT), University of Bath, UK, 2011.
• 15. B.V. Rangan, Fly Ash-Based Geopolymer Concrete. Proceedings of the International Workshop on Geopolymer Cement and Concrete, 68-106, 2010.
• 16. K. Zulkifly, H. C. Yong, A. B. Abdullah, L.Y. Ming, D. Panias, & K. Sakkas: Review of Geopolymer Behaviour in Thermal Environment. International Conference on Innovative Research, IOP Publishing, 2017.
• 17. M.W. Hussin, M.A.R. Bhutta, M. Azreen, P. J. Ramadhansyah J. Mirza, Performance of blended ash geopolymer concrete at elevated temperatures. Mater. Struct. 48, 709-720 (2015).
• 18. A. Saludung, Y. Ogawa, K. Kawai, Microstructure and mechanical properties of FA/GGBS based Geopolymer. MATEC Web of Conferences, 195, 01013, 2018.
• 19. G. Kurkulu, The effect of high temperature on the design of blast furnace slag and coarse fly-ash based geopolymer mortar. Composites B, 92, 9-18, (2016).
• 20. H. Rui, D. Nan, W. Zhenjun, Thermal and Mechanical Properties of Geopolymers Exposed to High Temperature: A literature Review. Adv. Civ. Eng. 2020, 1-17, (2020).