อิทธิพลของความร้อนต่อสมบัติทางกายภาพของจีโอพอลิเมอร์คอนกรีตที่มีมวลรวมรีไซเคิลเป็นส่วนผสม
Influence of Heat on Physical Property of Geopolymer Concrete Containing Recycled Aggregates
Abstract
บทความนี้ศึกษาความสามารถในการทนไฟของจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตที่ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อสารละลายโซเดียมซิลิเกตเป็นตัวกระตุ้นและใช้มวลรวมจากวัสดุรีไซเคิล การเตรียมจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตจะใช้อัตราส่วนสารละลายต่อเถ้าลอยเท่ากับ 0.86 และอัตราส่วนสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่อสารละลายโซเดียมซิลิเกตเท่ากับ 1.00 ตัวอย่างจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตที่ได้แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ ตัวอย่างที่มีการบ่มร้อนที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 48 ชั่วโมง และกลุ่มที่ 2 ไม่มีการบ่มร้อน ทำการทดสอบคุณสมบัติทางกลที่อายุ 28 วัน ได้แก่ค่ากำลังรับแรงอัด สัมประสิทธิ์การนำความร้อน ความต้านทานการขัดสี และความสมบูณ์ของตัวอย่าง นอกจากนี้ยังได้ทดสอบความสามารถในการทนไฟโดย ทำการเผาในเตาที่อุณหภูมิเท่ากับ 200 400 และ 600 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง โดยมีอัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเท่ากับ 5 องศาเซลเซียสต่อนาที ผลการทดสอบพบว่าค่ากำลังรับแรงอัด สัมประสิทธิ์การนำความร้อน ความต้านทานการขัดสี และความสมบูณ์ของตัวอย่างมีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิในการเผาเพิ่มขึ้น และการเผาที่ 200 องศาเซลเซียส กำลังรับแรงอัดยังคงมีค่าใกล้เคียงกับตัวอย่างที่ยังไม่ผ่านกระบวนการเผา นอกจากนั้นยังพบว่าจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตที่ผ่านการเผาที่อุณหภูมิเท่ากับ 600 องศาเซลเซียส ไม่เหมาะแก่การใช้งานที่ต้องรับกำลังและการยึดเหนี่ยวสูง
This research paper presents the heat resistance of geopolymer concrete containing recycled material by firing at maximum to 600 degree Celsius. Geopolymer concrete made by using the liquid to fly ash ratio of 0.86 and a ratio of sodium hydroxide to sodium silicate solution was 1.00. Geopolymer concrete samples were categorized into two groups: hot cured at 60 degree Celsius for 48 h and without hot curing. At the age of 28 days, the mechanical test was performed to determine the compressive strength, coefficient of thermal conductivity, abrasion resistance, and the uniformity of the samples. The sample heating was furnaced at temperature of 200, 400 and 600 degree Celsius for 2 h with a rising rate of 5 degree Celsius/minute. The results found that the compressive strength, coefficient of thermal conductivity, abrasion resistance, and the uniformity of the sample relatively decrease when firing temperature increased. And firing at 200 degree Celsius, geopolymer concrete can maintain strength by showing the equally compressive strength to unfiring. In addition, it was found that temperature over than 600 degree Celsius significantly negative affect to geopolymer concrete which further unsuitable for high strength and bonding applications.
Keywords
[1] P. Duxson, J. L. Provis, G. C. Lukey, and J. S. J. van Deventer, “The role of inorganic polymer technology in the development of ‘green concrete,” Cement and Concrete Research, vol. 37, no. 12, pp. 1590–1597, 2007.
[2] G. Ellis, “Industrially interesting approaches to “low-CO2” cements,” Cement and Concrete Research, vol. 34, no. 9, pp. 1489–1498, 2004.
[3] P. Duxson and J. L. Provis, “Designing precursors for geopolymer cements,” Journal of the American Ceramic Society, vol. 91, no. pp. 3864–3869, 2008.
[4] J. Davidovits, “Geopolymers: Inorganic polymeric new materials,” Journal of Thermal Analysis, vol. 37, no. pp. 1633–1656, 1991.
[5] J. Davidovits, Geopolymer Chemistry and Applications, 4 ed., France: Institute Geopolymer, Saint-Quentin, 2015.
[6] G. Roviello, L. Ricciotti, C. Ferone, F. Colangelo, and O. Tarallo, “Fire resistant melamine based organic-geopolymer hybrid composites,” Cement and Concrete Composites, vol. 59, no. pp. 89–99, 2015.
[7] S. Mesgari, A. Akbarnezhad, and J. Z. Xiao, “Recycled geopolymer aggregates as coarse aggregates for portland cement concrete and geopolymer concrete: Effects on mechanical properties,” Construction and Building Materials, vol. 236, Art. no. 117571, 2020.
[8] A. Noushini and A. Castel, “The effect of heat-curing on transport properties of lowcalcium fly ash-based geopolymer concrete,” Construction and Building Materials, vol. 112, pp. 464–477, 2016.
[9] K. Cochran, T. Townsend, D. Reinhart, and H. Heck, “Estimation of regional building-related C&D debris generation and composition: Case study for Florida, US,” Waste Management, vol. 27, no. 7, pp. 921–931, 2007.
[10] A. Akbarnezhad and Z. S. M. Nadoushani, “A computational method for selection of optimal concrete recycling strategy,” Magazine of Concrete Research, vol. 67, no. 11, pp. 543–558, 2015.
[11] P. Zhu, M. Hua, H. Liu, X. Wang, and C. Chen, “Interfacial evaluation of geopolymer mortar prepared with recycled geopolymer fine aggregates,” Construction and Building Materials, vol. 259, Art. no. 119849, 2020.
[12] J. Tan, J. Cai, X. Li, J. Pan, and J. Li, “Development of eco-friendly geopolymers with ground mixed recycled aggregates and slag,” Journal of Cleaner Production, vol. 256, pp. 120369, 2020.
[13] M. P. Bilondi, M. M. Toufigh, and V. Toufigh, “Experimental investigation of using a recycled glass powder-based geopolymer to improve the mechanical behavior of clay soils,” Construction and Building Materials, vol. 170, pp. 302–313, 2018.
[14] M. Torres-Carrasco, C. Rodríguez-Puertas, M. d. M. Alonso, and F. Puertas, “Alkali activated slag cements using waste glass as alternative activators. Rheological behaviour,” Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, vol. 54, no. 2, pp. 45–57, 2015.
[15] M. Vafaei and A. Allahverdi, “High strength geopolymer binder based on waste-glass powder,” Advanced Powder Technology, vol. 28, no. 1, pp. 215–222, 2017.
[16] Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, ASTM C618-19, 2019.
[17] Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, ASTM C39 / C39M-20, 2020.
[18] Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete or Mortar Surfaces by the Rotating- Cutter Method, ASTM C944 / C944M-19, 2019.
[19] J. Wang, J. Xie, C. Wang, J. Zhao, F. Liu, and C. Fang, “Study on the optimum initial curing condition for fly ash and GGBS based geopolymer recycled aggregate concrete,” Construction and Building Materials, vol. 247, pp. 118540, 2020.
[20] G. Mathew and B.M. Issac, “Effect of molarity of sodium hydroxide on the aluminosilicate content in laterite aggregate of laterised geopolymer concrete,” Journal of Building Engineering, vol. 32, pp. 101486, 2020.
[21] G. F. Huseien, M. Ismail, N. H. A. Khalid, M. W. Hussin, and J. Mirza, “Compressive strength and microstructure of assorted wastes incorporated geopolymer mortars: Effect of solution molarity,” Alexandria Engineering Journal, vol. 57, no. 4, pp. 3375–3386, 2018.
[22] F. Puertas, S. Martıń ez-Ramıŕ ez, S. Alonso, and T. Vázquez, “Alkali-activated fly ash/slag cements: Strength behaviour and hydration products,” Cement and Concrete Research, vol. 301, no. 10, pp. 1625–1632, 2000.
[23] M. N. S. Hadi, N. A. Farhan, and M. N. Sheikh, “Design of geopolymer concrete with GGBFS at ambient curing condition using Taguchi method,” Construction and Building Materials, vol. 140, pp. 424–431, 2017.
[24] M. Lahoti, K. H. Tan, and E-H. Yang, “A critical review of geopolymer properties for structural fire-resistance applications,” Construction and Building Materials, vol. 221, pp. 514–526, 2019.
[25] P. Bamforth, D. Chisholm, J. Gibbs, and T. Harrison, Properties of Concrete for Use in Eurocode 2, UK.: The Concrete Centre, 2008.
[26] Y. Wang, T. Zheng, X. Zheng, Y. Liu, J. Darkwa, and G. Zhou, “Thermo-mechanical and moisture absorption properties of fly ash-based lightweight geopolymer concrete reinforced by polypropylene fibers,” Construction and Building Materials, vol. 251, pp. 118960, 2020.
[27] R. Ghosh, S. P. Sagar, A. Kumar, S. K. Gupta, and S. Kumar, “Estimation of geopolymer concrete strength from ultrasonic pulse velocity (UPV) using high power pulser,” Journal of Building Engineering, vol. 16, no. pp. 39–44, 2018.
[28] T. U. Mohammed and M. N. Rahman, “Effect of types of aggregate and sand-to-aggregate volume ratio on UPV in concrete,” Construction and Building Materials, vol. 125, pp. 832–841, 2016.
[29] Method of Non-destructive testing of concrete, Part 1, Ultrasonic pulse velocity [CED2: Cement and Concrete], IS 13311-1, 1992.
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2022.07.005
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all