Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Aktywowany alkalicznie popiół lotny jako zamiennik cementu w mieszankach betonowych

Zieliński Krzysztof, Herbowska Martyna, Krawczyk Jacek

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 5

5--8

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań betonu wykonanego przy użyciu spoiwa mineralnego geopolimerowego. Betony wykonane zostały na bazie aktywowanego alkalicznie popiołu lotnego krzemionkowego bez dodatku cementu. Wykonano trzy rodzaje betonu geopolimerowego. Rolę aktywatora w sporządzonych mieszankach pełniła mieszanina zasady sodowej oraz szkła wodnego. Przygotowano trzy roztwory zasady sodowej o narastającym stężeniu molowym: 6M, 9M oraz 12M. Przygotowany roztwór mieszano ze szkłem wodnym w proporcji wagowej 1:1. Dla każdego stężenia wykonano pomiary w temperaturze dojrzewania 20°C i po utwardzaniu przez 24 h w 60°C. Wykonano badania wytrzymałości na ściskanie oraz na zginanie po 28 dniach dojrzewania oraz badanie nasiąkliwości i mrozoodporności. Analiza uzyskanych wyników badań wykazała, źe beton geopolimerowy może znaleźć zastosowanie w budownictwie, jako alternatywne rozwiązanie dla standardowych cementów powszechnego użytku, generując znacznie mniejszy ślad węglowy niż standardowe cementy.

EN

The article presents the results of tests on concrete made using a geopolymer mineral binder. The concretes were made on the basis of alkaline-activated silica fly ash without the addition of cement. Three types of geopolymer concrete were made. The role of the activator in the prepared mixtures was played by a mixture of sodium base and water glass. Three solutions of sodium alkali with increasing molar concentration were prepared: 6M, 9M and 12M. The prepared solution was mixed in a 1:1 weight ratio with water glass. For each concentration, measurements were made at a ripening temperature of 20°C and after hardening for 24 hours at 60°C. Compressive and bending strength tests were performed after 28 days of maturing, as well as water absorption and frost resistance tests. The analysis of the obtained test results showed that geopolymer concrete can be used in construction as an alternative solution to standard common cements, generating a much smaller carbon footprint than standard cements.

2

Research on cement-free composites based on alkaline-activated waste materials

Nalewajko Marta

Economics and Environment

|

2023

|

No. 3

453--467

EN

The article presents a review of research conducted on cement-free concretes based on alkaline-activated waste materials. Research is conducted in order to create concretes that are in line with the doctrine of sustainable development. Their main assumption is the reuse of recycled materials in newly produced building materials without compromising their properties. In addition, attempts are made to eliminate Portland cement, replacing it partially or completely with fly ashes or metakaolin. Another modification of concrete consists of replacing natural aggregate with artificial aggregate. The research conducted on lightweight concretes based on fly ashes, and alkali-activated porous ash aggregate is also presented.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań prowadzonych na betonach bezcementowych na bazie surowców odpadowych aktywowanych alkalicznie. Prace badawcze mają na celu stworzenie betonów wpisujących się w doktrynę zasad zrównoważonego rozwoju, którego głównym założeniem jest ponowne wykorzystywanie materiałów z recyklingu w nowo produkowanych materiałach budowlanych przy zachowaniu ich właściwości. Ponadto, dąży się do eliminacji cementu portlandzkiego poprzez zastąpienie go częściowo bądź całościowo popiołami lotnymi czy metakaolinem. Modyfikacja betonu zakłada również zastąpienie kruszywa naturalnego kruszywem sztucznym. Niniejszy artykuł prezentuje wyniki badań prowadzonych na betonach lekkich na bazie popiołów lotnych i kruszywa popiołoporytowego aktywowanych alkalicznie.

3

Mikrostruktura i właściwości geopolimerów powstających w procesie alkalicznej aktywacji popiołu lotnego

Rajczyk Krystyna, Janus Grzegorz

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

279--293

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań możliwości otrzymania trwałego betonu geopolimerowego o dużej wytrzymałości, którego podstawowym składnikiem jest popiół lotny. W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że największą możliwość uzyskania betonu geopolimerowego o dużej wytrzymałości wykazały drobnoziarniste, specjalnie wyselekcjonowane popioły krzemionkowe ze spalania węgla kamiennego, nazywane ultra drobnymi popiołami. Jednak beton geopolimerowy, otrzymany przez alkaliczną aktywację tych popiołów 8M roztworem NaOH, nie jest odporny na cykliczne zamrażanie i rozmrażanie. Zastąpienie 15% popiołu lotnego prażoną odpadową gliną oraz stosowanie aktywatora, stanowiącego mieszaninę roztworu NaOH i szkła wodnego, znacznie zwiększyły trwałość tego betonu. Ta modyfikacja składu betonu wpłynęła na zmianę mikrostruktury matrycy w betonie, w której między innymi stwierdzono w badaniach, występowanie krystalicznego kankrynitu.

EN

The paper presents the results of the study on the possibility of obtaining high-strength durable geopolymer concrete with fly ash as the basic component. As a result of the research conducted, it was found that the highest potential to obtain geopolymer concrete with high strength was shown for fine-grained, specially selected siliceous ashes from coal combustion. However, the geopolymer concrete obtained by alkaline activation of these ashes with the 8M NaOH solution was not resistant to freeze-thaw cycles. Replacement of 15% fly ash with calcined waste clay and the use of the mixture of NaOH solution and water glass as an activator substantially increased the durability of this concrete. This modification of the concrete composition changed the microstructure of the matrix in the hardened concrete, since the cancrinite was found in the study.

4

Efficiency of MgO activated GGBFS and OPC in the stabilization of highly sulfidic mine tailings

Sarkkinen Minna, Kujala Kauko, Gehör Seppo

Journal of Sustainable Mining

|

2019

|

Vol. 18, iss. 3

115--126

EN

MgO activated ground granulated blast furnace slag (GGBFS) is a form of alkali-activated composite, which is successfully used as a binder in the stabilization of highly sulfidic mine tailings. The aim of this study was to compare alkali activated composite (AAC) and ordinary Portland cement (PC) as stabilization agents, as well as their efficiency to stabilize sulfidic tailings and the results of three different diffusion and leaching methods. The Life Cycle Assessment (LCA) method was used to compare the environmental impacts of the binders. The lab-scale program covered hydraulic conductivity, compression strength, and freeze-thaw resistance tests of the stabilized tailings. The results indicate that the hydraulic conductivity (6.08 · 10-9 m/s) and compressive strength (11.5 MPa at 28 days) of AAC were better in comparison, if the corresponding amount of PC (2.04 · 10-8 m/s and 10.3 MPa at 28 days) was used. LCA shows clear ecological benefits when using AAC instead of PC in terms of lower global warming potential. Diffusion and leaching tests indicated better immobilization efficiency of AAC than PC concerning As, Cr, Cu, Ni, Se, Zn, and especially Mo. In comparison with plain tailings, AAC stabilization reduced leaching of As, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Se, Zn, Cl, and SO4 better than PC.

5

Wymywalność składników z zaczynów popiołowych aktywowanych alkalicznie, wpływ rodzaju popiołu

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

Cement Wapno Beton

|

2017

|

R. 22/84, nr 2

97--112

PL

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.

EN

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.

6

Wpływ wskaźnika spoiwowego na wytrzymałość na ściskanie betonu geopolimerowego

Seshu D. R., Shankaraiah R., Sesha Srinivas B.

Cement Wapno Beton

|

2017

|

R. 22/84, nr 3

211--218

PL

Stosowanie spoiw uzyskiwanych z granulowanych żużli i krzemionkowych popiołów lotnych aktywowanych związkami sodu mają w rozwoju technologii betonów duże znaczenie z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju. Betony te nazywamy geopolimerami (GPB). W pracy przedstawiono wyniki doświadczeń mających na celu wykazanie wpływu stosunku zawartości granulowanego żużla (GŻ) do krzemionkowych popiołów lotnych i stężenia alkalicznego aktywatora na wytrzymałość na ściskanie GPB. W celu równoczesnego zbadania tych dwóch czynników zastosowano nowy czynnik nazwany „wskaźnikiem spoiwa”. Uzyskane wyniki wykazały, że wskaźnik spoiwa ma duży wpływ na wytrzymałość GPB; wytrzymałość rośnie ze wzrostem udziału GŻ, dla danego stężenia aktywatora. Równocześnie stężenie aktywatora zwiększa wytrzymałość, jednak nie jest to zależność wprost proporcjonalna. Wytrzymałość po 7 i po 28 dniach wzrasta ze zwiększeniem „wskaźnika spoiwa”.

EN

The use of alkali activated binders from granulated slags and siliceous fly ash in development of concretes is significant from the point of sustainability. Such concretes are called Geopolymer concrete (GPC). This paper presents an experimental investigation on the effect of ground granulated blastfurnace slag (GGBS) content and alkaline activated binder on the compressive strength of GPC. To study the combined effect of (GGBS) to fly ash ratio and the molarity of alkaline activator on the compressive strength of GPC a new parameter called the 'Binder Index (Bi)' has been introduced. The results have shown that the compressive strength of GPC is significantly influenced by varying the binder index. The experiments have shown that compression strength of GPC has increased with increase of GGBS to FA ratio for a particular molarity of activator used. As the molarity of activator increases the 28 day compressive strength of GPC also has increased. However the increase of strength is not in proportion to the increase in molarity. Both 7 days and 28 days compressive strength of GPC has increased with increase of the Binder Index.

7

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

Fiala L, Rovnaník P., Černý R.

Cement Wapno Beton

|

2017

|

R. 22/84, nr 3

201--210

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.

8

Badania aktywności fazy szklistej w odpadach ze spalarni komunalnych i specjalnych

Gołek Ł., Kapeluszna E., Rzepa K.

Cement Wapno Beton

|

2017

|

R. 22/84, nr 1

77--89

PL

W pracy podjęto niespotykaną w literaturze próbę zbadania aktywności szkieł, które mogą powstawać w żużlach i popiołach w różnego typu spalarniach odpadów. W tym celu przygotowano cztery szkła o składzie chemicznym tej fazy występującej w odpadach z kilku spalarni. Ponadto dla porównania przygotowano także szkła o składzie gehlenitu, anortytu oraz granulowany żużel wielkopiecowy, jako wzorce. Wyniki doświadczeń potwierdziły duży wpływ składu chemicznego szkieł na ich reaktywność i na przebieg hydratacji oraz przyrost wytrzymałości, w funkcji czasu twardnienia. Korzystna zawartość SiO2 zawiera się w granicach 41-42 %, a Al2O3 przekraczająca 16%. Wówczas nawet mała zawartość CaO, około 12%, i duża Na2O zapewniają dobrą reaktywność szkła i dobrą wytrzymałość zaczynów, w badanym okresie to jest do 28 dni. Jednak zawartość Na2O nie powinna przekraczać 12%. Najważniejszą fazą w zaczynach z punktu widzenia wytrzymałości, jak można było oczekiwać, jest faza C-A-S-H. Tak więc szkło występujące w odpadach powstających w spalarniach może wykazywać aktywność hydrauliczną po aktywacji związkami sodu.

EN

In the work the unfound in literature the activity of glasses which can be formed in slags and ashes in different incinerating plants. Four glasses with chemical composition of glasses found in the incinerating plants wastes were melted. Additionally the glasses having the composition of gehlenite, anortite and granulated blastfurnace slag as reference samples were melted too. The experimental results confirmed the effect of glasses chemical composition on their reactivity and hydration process as well as the compressive strength viz of hardening period. The favourable content of silica is in the range of 41-42% and Al2O3 higher than 16%. In this condition even law quantity of CaO, equal of 12% and high content of Na2O good glass reactivity and good paste strength in the experimental period of 28 days is assuring. However, the Na2O content shout not exceed 12%. The most important phase in the glass pastes for the strength is C-A-S-H, as it should be expected. Thus the glass occurring in the wastes of incinerating plants can have chemical ractivity, after activation with sodium hydroxide.

9

Spoiwo bezklinkierowe otrzymane w wyniku alkalicznej aktywacji zeszklonego żużla pomiedziowego

Kuterasińska J., Król A.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 2

16--19

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące nowego rodzaju spoiwa bezklinkierowego powstałego w wyniku aktywacji alkalicznej granulowanego żużla pomiedziowego. Ważnym elementem przeprowadzonych badań było określenie wpływu standardowych i przyspieszonych warunków dojrzewania na właściwości mechaniczne otrzymanych kompozytów.

EN

The article presents the results of research on a new type of non-clinker binder obtained as a result of alkaline activation of a granular copper slag. An important element of the study was determination of the maturation conditions effect (standard or accelerated) on the mechanical properties of the composites.

10

Składy mieszanek z betonu geopolimerowego

Mallikarjuna Rao G., Gunneswara Rao T. D., Ramaseshu D., Venkatesh A.

Cement Wapno Beton

|

2016

|

R. 21/83, nr 4

274--285

PL

Opracowano metodę projektowania geopolimerowego betonu o spoiwie złożonym z popiołu lotnego i mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego (MGŻW) i sprawdzono ją doświadczalnie. Ustalono najkorzystniejsze stosunki: roztwór zasadowy/spoiwo, spoiwo/kruszywo, drobne kruszywo/grube kruszywo. W spoiwie stosunki krzemionkowego popiołu lotnego do MGŻW były następujące: 70:30, 60:40 i 50:50. Ustalono, że dodatek granulowanego żużla wielkopiecowego do betonu geopolimerowego skraca znacznie czas wiązania i przyczynia się do zwiększenia wytrzymałości. Wytrzymałość betonu geopolimerowego wzrasta ze zwiększeniem zawartości MGŻW w mieszance. Beton geopolimerowy daje zadowalające wyniki w przypadku dojrzewania w warunkach polowych gdy popiół lotny zastępuje się żużlem. Ze wzrostem stosunku roztwór zasadowy/ spoiwo powyżej pewnego poziomu wytrzymałość na ściskanie zmniejsza się zamiast rosnąć. Ten maksymalny stosunek przekracza 0,45 a jest mniejszy od 0,55.

EN

The method for designing of geopolimer concrete mix proportioning was presented and experimentally verified. The binder was composed of siliceous fly ash and ground granulated blastfurnace slag (GGBS). The best relations of the following ratios was establish: alkaline solution/binder, binder/aggregate, fine aggregate/coarse aggregate. Siliceous fly ash - GGBS in the binder was varied as: 70-30, 60-40 and 50-50 and it was shown that the addition of GGBS in geopolymer concrete significantly reduces the setting time and helps in attaining strength. The strength of geopolymer concrete was increased with increase in percentage of GGBS in a mix. Geopolymer concrete gives satisfactory result at outdoor temperature by the replacement of fly ash with GGBS. When the alkaline liquid to binder ratio is increased up to a certain point, instead of the compressive strength increasing it actually decreases. The ratio of this maximum has been found to be above 0.45 and below 0.55.

11

Nanomodified portland cement compositions with alkaline activation

Marushchak U., Sanytsky M., Mazurak T., Olevych Y.

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2016

|

nr 2(18)

61--66

EN

This paper deals with design of rapid hardening Portland cement compositions modified ultrafine mineral additives, polycarboxylate type superplasticizer, alkalicontaining activator. Nanoparticles relating to microheterogeneous systems are characterized by high values of specific interfacial area and “excess surface energy” and promote more complete synergic effect of other components activity. The possibility of increasing of liquid phase alkalinity due to interaction of sodium sulphate and calcium hydroxide in the presence of such ultrafine aluminium containing additives as metakaolin was established.

PL

W artykule przedstawiono szybkotwardniejące kompozyty z cementu portlandzkiego modyfikowane ultradrobnymi dodatkami mineralnymi oraz domieszkami superplastyfikatora polikarboksylanowego i aktywatora alkalicznego. Nanocząstki systemów mikroheterogenicznych charakteryzują się wysokimi wartościami powierzchni właściwej międzyfazowej oraz "nadmiarem energii powierzchniowej", co powoduje bardziej kompletny synergiczny efekt działania innych składników. Uzyskano możliwość zwiększenia aktywności alkalicznej fazy ciekłej ze względu na interakcje siarczanu sodu i wodorotlenku wapnia w obecności ultradrobnych cząstek aluminium zawierających dodatki, takie jak metakaolin.

12

Ocena produktów alkalicznej aktywacji metakaolinu oraz haloizytu poprzez obserwacje SEM

Łach M.

Technical Issues

|

2015

|

nr 4

26--31

EN

The paper presents a brief description of clay materials such as kaolinite and halloysite. In order to improve their sorption properties their properties and methods of activation are presented. The results of alkaline activation of two minerals: metakaolin and halloysite are shown. Alkaline activation process is performed with different parameters. The paper presents the results of the morphology obtained by the synthesis of the materials and the results of their chemical composition. As a result of the processes of alkaline activation of tested materials different phases in chemical composition and morphology were obtained. The best results were obtained for metakaolin with activation with a solution of 10M, for halloysite with activation of 5M solution. The results testify to obtain fraction of zeolite in the materials tested.

13

Mikrostruktura i właściwości stwardniałych spoiw geopolimerowych z popiołu lotnego

Rajczyk K., Giergiczny E., Szota M.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 23

79--89

PL

Celem pracy było określenie wpływu alkalicznej modyfikacji na mikrostrukturę i inne właściwości popiołów lotnych. Badaniami objęte zostały popioły lotne konwencjonalne ze spalania węgla kamiennego i brunatnego, popioły lotne z procesów współspalania biomasy i popioły fluidalne. Wytypowane do badań popioły poddano aktywacji roztworami alkalicznymi. Warunki aktywacji zostały określone w oparciu o dane literaturowe, a uściślono je na podstawie przeprowadzonych badań wstępnych tak, aby przy możliwie prostych i znanych procesach uzyskać produkt charakteryzujący się odpowiednimi cechami. Uzyskane produkty badane były przy pomocy wielu, nawzajem uzupełniających się metod badawczych: mikroskopii elektronowej, analizy dyfraktometrycznej, termicznej analizy różnicowej. Przeprowadzone zostały również badania cech fizycznych, w szczególności wytrzymałościowych. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że alkaliczna aktywacja 8-molowym roztworem NaOH, przy stosowaniu procesu niskoprężnego naparzania, może być skuteczna dla otrzymania z popiołów lotnych geopolimerowych wysoko wytrzymałościowych spoiw.

EN

The aim of the study was to determine the effect of alkaline modification on microstructure and other properties of the fly ash. The study included the conventional fly ash from bituminous and brown coal combustion, fly ash from biomass co-combustion and fluidized bed combustion. Selected for testing ashes were activated alkaline solutions. The activation conditions have been determined on the basis of literature data and specified on the basis of preliminary researches so to obtain a product with the appropriate features using possibly simple and well-known process. The resulting products were tested using a series of complementary research methods: electron microscopy, powder X-ray diffraction and differential thermal analysis. The investigations of physical properties were carried out, in particular strength development. The results showed that alkaline activation of 8 M NaOH solution, with the process of the low pressure curing, can be effective for obtain high-strength geopolymeric binders out of fly ashes.

14

Mechanical properties of alkali-acivated binders based on copper slag

Kuterasińska J., Król A.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2015

|

Vol. 8, no. 3

61--67

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).

15

Żużel pomiedziowy jako surowiec w produkcji alkalicznie aktywowanych spoiw żużlowych

Kuterasińska J., Król A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2014

|

R. 7, nr 17

21--36

PL

W artykule opisano badania, których celem było opracowanie nowej rodziny spoiw hydraulicznych na bazie żużla pomiedziowego, stanowiącego odpad przemysłowy z hutnictwa miedzi. Granulowany i szybowy żużel pomiedziowy nie wykazuje aktywności hydraulicznej, dlatego w badaniach podjęto próby ich alkalicznej aktywacji. W tym celu wykorzystano 5 rodzajów aktywatorów alkalicznych w postaci sodowego szkła wodnego oraz technicznego metakrzemianu sodowego o zmiennym module krzemianowym. Badania nad aktywacją alkaliczną żużla dowiodły, że najlepsze właściwości mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie po 90 dniach wynosiła 53,5 MPa) osiągalne są tylko w przypadku stosowania granulowanego żużla pomiedziowego (100% masy zasadniczej żużla stanowi faza szklista) oraz przy użyciu szkła wodnego o najniższym module krzemianowym (Mk=1,79). Wraz z malejącym modułem krzemianowym zastosowanego szkła wodnego sodowego, widoczny był wzrost wytrzymałości.

EN

The article describes research aimed at developing a new family of hydraulic binders based on copper slag, which is industrial waste from smelting of copper. Granulated and lump copper slags do not show hydraulic activity, so the studies were based on their alkaline activation. For this purpose the five types of alkaline activators in the form of aqueous sodium silicate and technical sodium metasilicate were used. All activators were varied in terms of silicate modulus value. Studies on the alkaline activation of slags showed that the best mechanical properties (compressive strength after 90 days amounted even 53.5 MPa) is achievable only in case of using granulated copper slag (100% of the slag constitutes the glassy phase) and water glass with the lowest value of silicate modulus (Mk = 1.79). Along with decreasing silicate module of used water glass there is a significant increase in strength.

16

Alkali activation of fresh and deposited black coal fly ash with high loss on ignition

Sisol M., Drabová M., Mosej J.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2014

|

T. 30, z. 2

103--116

PL

Elektrownie i elektrociepłownie stosujące węgiel jako paliwo mają istotne znaczenie jako źródła energii, choć z drugiej strony wytwarzają duże ilości popiołów lotnych ze spalania węgli. Tylko mała część tych popiołów jest użytkowana jako surowce odpadowe. Zazwyczaj popioły lotne są deponowane w osadnikach, co stwarza poważne zagrożenie środowiskowe. Możliwości zagospodarowania popiołów lotnych stwarza przede wszystkim przemysł materiałów budowlanych; tym niemniej użytkowanie popiołów lotnych z podwyższoną zawartością niespalonych cząstek węgla, co wyraża się wartością straty prażenia, jest ograniczone do popiołów wykazujących stratę prażenia 2–5% zgodnie z europejską normą EN 206-1. Dlatego też popioły lotne z wysoką zawartością niespalonych cząstek węgla są deponowane w osadnikach. Depozycja popiołów lotnych, biorąc pod uwagę także czynniki egzogeniczne i biogeniczne, powoduje zmiany składu chemicznego i fazowego popiołów, co powoduje, że możliwości ich późniejszego wykorzystania jako surowce odpadowe, jeszcze bardziej maleją. Obecnie, jedyną możliwością użytkowania popiołów lotnych wykazujących wysoką stratę prażenia, jest synteza geopolimerów. Te nowe materiały nieorganiczne są otrzymywane w wyniku reakcji nieorganicznej polikondensacji glinokrzemianów z krzemianem sodu w środowisku wysoce alkalicznym. Praca zajmuje się produkcją spoiw geopolimerowych otrzymywanych w wyniku aktywacji alkalicznej popiołów lotnych pochodzących z bieżącej działalności oraz ze zwałowiska. Popioły lotne pochodzą ze spalania węgla kamiennego w kotłach pyłowych, wykazując wysoką zawartość niespalonych cząstek węgla. Wartość straty prażenia w tych popiołach przekracza 20%. Są one aktywowane alkalicznie roztworami wodorotlenku sodowego i szkła wodnego. Analizowano zależność wytrzymałości na ściskanie syntetyzowanych geopolimerów od stosunku SiO2/Na2O, zawartości Na2O i zawartości wody. Wytrzymałość na ściskanie aktywowanych alkalicznie popiołów lotnych deponowanych (DPA) i z bieżącej działalności (FFA) wynosi odpowiednio 39,8 MPa i 46,8 MPa po 7 dniach i wzrasta z czasem.

EN

Heating plants and power stations using coal as a fuel are employed worldwide as energy sources, consequently generating large quantities of fly ashes. Only a small part of these fly ashes are used as a secondary raw material. Most commonly, fly ash is deposited at sludge bed where it poses substantial ecological risks. Possibilities of utilizing fly ashes are mainly found in the construction industry; however, utilization of fly ash with a high content of unburned coal residues, expressed by loss on ignition (LOI), is limited to 2–5% LOI by the European standard STN EN 206-1. That is why fly ash with a high content of unburned coal residues is deposited at sludge bed. Fly ash deposition, hand in hand with exogenous and biogenous factors, changes the chemical and phase composition of fly ashes so the possibility for their further utilization as a secondary raw material is evenmore diminished. Currently, one possibility for the use of high-LOI fly ashes is in the synthesis of geopolymers. These new materials are inorganic materials obtained from an inorganic polycondensation reaction of solid aluminosilicates with sodium silicate solution in a highly alkaline environment. This paper deals with the production of geopolymer binders from the alkaline activation of fresh and deposited fly ash. The fly ashes originated from black coal fired in melting boilers, and have a high content of unburned coal residues. Content of LOI in both fly ashes exceeds 20%. The fly ashes are alkali activated with solutions containing sodium hydroxide and sodium waterglass. The analysis examines the effects of the SiO2-to-Na2O ratio, Na2O, as well as the water content in the synthesis of fly ash-based geopolymers on their compressive strength. The compressive strength of alkali-activated, deposited fly ash (DPA) and fresh fly ash (FFA) were 39.8MPa and 46.8MPa after 7 days, respectively. Their compressive strength increased with time.

17

Porównanie właściwości szkieł o składzie monticellitu i gehlenit, aktywowanych dodatkiem NaOH

Gołek Ł., Kapeluszna E.

Cement Wapno Beton

|

2014

|

R. 19/81, nr 6

416--421

PL

Zbadano właściwości hydrauliczne dwóch przygotowanych w laboratorium szkieł, o składzie monticellitu oraz gehlenitu, aktywowanych dodatkiem NaOH. Stwierdzono, że zaczyn ze szkła gehlenitowego, dojrzewającego w 20°C ma znacznie większą wytrzymałość, a w składzie fazowym zaczynu przeważają katoit i uwodniony gehlenit. Natomiast w zaczynie ze szkła monticellitowego występowała głównie amorficzna faza C-S-H i było dużo szkła. Zaczyny autoklawizowane miały znacznie mniejszą wytrzymałość i, szczególnie w przypadku szkła gehlenitowego, zawierały głównie fazy krystaliczne hydrogranatów z serii hibshite-katoit oraz bemit. W zaczynie ze szkła monicellitowego przeważała faza C-S-H, która uległa w niewielkim stopniu przemianie w 1,1 nm tobermoryt.

EN

The hydraulic properties of two laboratory prepared glasses, having the chemical composition of menticellite and gehlenite, activated with NaOH, were investigated. The experiments have shown that the pastes from gehlenite glass, cured at 20°C in the air of 100 % RH, had much higher strength and in the paste composition the main phases are katoite and hydragehlenite. However in the paste of monticellite glass the C-S-H amorphous phase was prevailing, with glass particles. The autoclaved pastes had much lower strength and, particularly in the case of gehlenite glass, contained principally the crystalline hydrogarnets, from the solid solution series hibshite-katoite and boehmite. In the autoclaved paste of monticellite glass the C-S-H phase was prevailing, which in minor degreewas transformed to 1.1 nm tobermorite.

18

Synteza i właściwości produktów hydratacji alkalicznie aktywowanych szkieł glinokrzemianowych

Żak R., Deja J.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2012

|

R. 5, nr 11

159-171

PL

Matryca uwodnionych krzemianów wapnia (faza C-S-H), ze względu na swą obecność w produktach hydratacji materiałów budowlanych, takich jak: cement, spoiwa żużlowo-alkaliczne czy aktywowane szkła glinokrzemianowe, jest w świetle dostępnej literatury wyjątkowo ciekawa, ale co ważne, od wielu lat budzi żywe zainteresowanie. Rozwój technik analitycznych, jak również pojawienie się nowych technik badawczych, stwarza nowe możliwości w badaniu fazy C-S-H, a tym samym w rozwoju nauki – fundamentu technologii. Produkty hydratacji alkalicznie aktywowanych szkieł żużlowych – uwodnione krzemiany wapnia – stanowią obiekt intensywnych prac badawczych, ze względu na proces ich powstawania, strukturę i zmienny skład chemiczny, ale również z punktu widzenia możliwości immobilizowania przez tę fazę substancji niebezpiecznych dla zdrowia i życia ludzkiego. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące syntezy oraz właściwości produktów hydratacji alkalicznie aktywowanych szkieł glinokrzemianowych, czyli uwodnionych krzemianów wapnia typu C-S-H. Szczególną uwagę zwrócono na warunki powstawania fazy C-S-H. Ponadto, zbadano wpływ czasu hydratacji i stosunków molowych CaO/SiO2 na przebieg syntezy prowadzonej w temperaturze pokojowej. Praca obejmuje badania mikrostrukturalne i strukturalne otrzymanych żeli C-S-H. Dokonano także analizy składu fazowego metodą XRD i IR. Obserwacje mikrostruktury otrzymanych żeli wykonano przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wraz z wyznaczeniem widma pierwiastków z powierzchni (analiza EDS).

EN

The matrix of hydrated calcium silicate (C-S-H phase), due to their presence in the products of hydration of construction materials such as cement, binder slag – alkaline or aluminosilicate glasses, in the light of available literature is extremely interesting, but what is important, for many years provoked still lively interest. The development of analytical techniques, as well as the emergence of new research techniques, opens up new possibilities in the study phase of C-S-H, and thus the development of science – the foundation of technology. The products of hydration of alkali-activated slag glass – hydrated calcium silicates, are the object of intense researches, due to the process of their formation, structure and variable chemical composition, but also from the viewpoint of immobilization through this phase of substances hazardous to human health and life. The work presents the results of research, concerning on the synthesis and properties of products of hydration of alkali-activated aluminosilicate glasses, the type of calcium silicate hydrates C-S-H as a matrix for immobilization the heavy metals. Particular attention was paid to the conditions of formation the C-S-H phases. Furthermore, effect of hydration time and the molar ratios of CaO/SiO2 of the mentioned synthesis, carried out at room temperature, were estimated. The work includes microstructure and structure studies of obtained C-S-H gels. Phase composition was analyzed by XRD and IR. Observations of the microstructure of obtained gels were performed using scanning electron microscopy (SEM) with the determination of the spectra of elements from the surface (EDS analysis).

19

Wpływ rodzaju popiołu lotnego na właściwości spoiw popiołowo-cementowych aktywowanych alkalicznie

Deja J., Zeman D.

Materiały Budowlane

|

2012

|

nr 5

25-27

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu rodzaju popiołu lotnego na rozwój mikrostruktury i właściwości mechanicznych stwardniałych zaczynów. Koncepcja badań opierała się na alkalicznej aktywacji spoiw zawierających dużą ilość popiołu lotnego (85%) i małą ilość klinkieru (15%). Do realizacji tego celu użyto trzech różnych popiołów lotnych należących do tej samej klasy C (wg ASTM C18) oraz szkła wodnego, Na-Silikat i NaOH jako aktywatorów alkalicznych. Świeże zaczyny zostały poddane dojrzewaniu w warunkach normalnych i hydrotermalnych. Otrzymane wyniki pokazują, że rodzaj popiołu lotnego ma istotny wpływ na właściwości mechaniczne i porowatość stwardniałych zaczynów wykonanych z przygotowanych spoiw.

EN

Paper presents the research results about influence of the type of fly ash on the development of microstructure and mechanical properties of hardened pastes. Research concept based on the alkaline activation of blended binders prepared fromhigh amount of fly ash (85%) and small amount of clinker (15%). To realization of main target used three different type of fly ash belongs to C class (according to ASTM C618) and waterglass, Na-Silicate and NaOH as alkaline activators. Green pastes were curing under normal and thermal conditions. Obtained results show that the type of fly ash have strong influence on themechanical properties and porosity of hardened pastes prepared from blended binders.

20

Stopień zaawansowania reakcji popiołu lotnego w alkalicznie aktywowanych spoiwach popiołowych

Deja J., Antosiak B.

Cement Wapno Beton

|

2012

|

R. 17/79, nr 2

67-76

PL

Procesy alkalicznej aktywacji surowców zawierających szkła glinokrzemianowe od kilkudziesięciu lat stanowią interesujący obszar poszukiwania alternatywy dla klasycznych cementów portlandzkich. Jedynym z obiecujących surowców dla tej technologii są popioły lotne. W pracy skoncentrowano się na zmodyfikowaniu metody pozwalającej możliwie precyzyjnie mierzyć stopień zaawansowania reakcji hydratacji popiołu lotnego w zaczynach aktywowanych krzemianem oraz wodorotlenkiem sodu i potasu. Wykazano, że wydłużenie czasu mieszania rozdrobnionych próbek zaczynów z wodą i kwasem solnym oraz dobranie odpowiednich sączków filtrujących pozwala na uzyskanie znacznie większej dokładności pomiaru stopnia przereagowania popiołu. Stwierdzono, że czynnikiem determinującym stopień przereagowania popiołów lotnych aktywowanych krzemianem sodu jest zawartość w nich CaO i Al2O3.

EN

For several decades, processes of the alkali aclivation of raw materials containing aluminosilicate glass have been seen an interesting area for an altemative to the Portland cements. Fly ash represents one of the promising raw materials for this technology. This paper focuses on modifying a method to measure, as precisely as possible, the degree of the fly ash hydration reaction progresses in mixtures activated with sodium silicate and hydroxide, as well as KOH. It was proven that extending the time during which pulverized samples are mixed with water and hydrochloric acid and also selecting the right paper filter allows a much higher analysis precision can be achieved. If was found that the decisive factor governing the degree of hydration of fly ash activated by sodium silicate and hydroxide the last also of potassium is the CaO and AI2O3 content of this fly ash.