Properties of fly ash geopolymer paste containing Portland cement

AbstractThis article presents the effect of ordinary Portland cement (OPC) replacement on low calcium fly ash (FAF)and high calcium fly ash (FAC) geopolymer paste. Fly ash was replaced with OPC at the rate of 5, 10 and 15% by weightof binder. Sodium silicate (Na2SiO3) and 10 molar sodium hydroxide (NaOH) solutions were used as the alkaline solutionin the reaction. The Na2SiO3/NaOH ratio of 0.67 and the liquid/binder (L/B) ratio of 0.50 and the curing at ambienttemperature were used for all of mixtures. The results found that the level replacement of OPC increase showed thecompressive strength tended to increased. The compressive strength of low calcium fly ash (FAF) and high calcium flyash (FAC) geopolymer paste at 7 days with 15% OPC replacement were 22 and 34 MPa, respectively. In addition, themicrostructure analysis indicated that the increase of OPC replacement resulted in the addition formation of calciumsilicate hydrate co-exists with the aluminosilicate geopolymer products. This results lead to overall increase in thecompressive strength of fly ash geopolymer products

Influence of Portland Cement Replacement and Sand to Binder Ratio on Slant Shear Strength between Concrete Substrate and Geopolymer

บทคัดย่อบทความนี้ศึกษาอิทธิพลของการแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์และอัตราส่วนทรายต่อวัสดุประสานที่มีต่อกำลังรับแรงเฉือนอัดระหว่างคอนกรีตกับจีโอโพลิเมอร์มอร์ต้าร์ โดยเถ้าลอยถูกแทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์   ร้อยละ 0, 5, 10 และ 15 และทำการแปรผันอัตราส่วนทรายต่อวัสดุประสานเท่ากับ 1.00, 1.25 และ 1.50 สารละลายด่างที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยาได้แก่ สารละลายโซเดียมซิลิเกตและสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 6 โมลาร์ โดยใช้อัตราส่วนสารละลายโซเดียมซิลิเกตต่อสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เท่ากับ 2.0 อัตราส่วนของเหลวต่อวัสดุประสานเท่ากับ 0.60 และบ่มที่อุณหภูมิห้องทุกอัตราส่วนผสม ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่ากำลังรับแรงเฉือนอัดระหว่างคอนกรีตกับจีโอโพลิเมอร์มอร์ต้าร์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามปริมาณการแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ที่เพิ่มขึ้น อัตราส่วนทรายต่อวัสดุประสานที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้กำลังรับแรงเฉือนอัดระหว่างคอนกรีตกับจีโอโพลิเมอร์มอร์ต้าร์    มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น แต่อย่างไรก็ตามเมื่อใช้อัตราส่วนทรายต่อวัสดุประสานเท่ากับ 1.50 กำลังรับแรงเฉือนอัด มีแนวโน้มลดลง ซึ่งปริมาณการแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ในเถ้าลอยร้อยละ 15 และอัตราส่วนทรายต่อ วัสดุประสานเท่ากับ 1.00 เป็นอัตราส่วนที่สามารถให้ค่ากำลังรับแรงเฉือนอัดระหว่างคอนกรีตกับจีโอโพลิเมอร์ได้สูงสุดAbstractThis article presents the influence of both Portland cement replacement and sand to binder ratio (S/B) on slant shear strength between concrete substrate and geopolymer mortar. Fly ash (FA) was replaced with Portland cement (PC) at the dosages of 0, 5, 10 and 15% with various sand to binder ratios of 1.00, 1.25 and 1.50, respectively. The alkali solution for used as liquid alkali were sodium silicate (Na2SiO3) and 10 molar sodium hydroxide (NaOH) solutions. The Na2SiO3/NaOH ratio of 2.0 and the liquid/binder (L/B) ratio of 0.60 and cure at ambient temperature were used in all mixture. Test results indicated that the slant shear strength between concrete substrate and geopolymer mortar tends to increase with increase in PC replacement. While the S/B ratio increased, the slant shear strength between concrete substrate and geopolymer mortar tends to increase. However at S/B ratio of 1.50, the slant shear strength tends to decrease. The 15% PC replacement with S/B ratio of 1.00 gave the highest slant shear strength between concrete substrate and geopolymer

Carbon dioxide sequestration of fly ash alkaline based mortars with recycled aggregates and different sodium hydroxide concentrations: Properties, durability, carbon footprint, and cost analysis

This chapter discloses results of an investigation concerning carbon dioxide sequestration on fly ash/waste glass alkaline-based mortars with recycled aggregates and different sodium hydroxide concentrations. Properties, durability, carbon footprint, and cost analysis were studied on it. Mixtures using a sodium hydroxide concentration of 8M and the additive calcium hydroxide show the best performance and the lowest carbon footprint. Simulations using a carbon tax of 0.0347 Euro/kg show no influence on the cost of the mixtures while the use of the carbon tax of 0.206 Euro/kg show an increase in the cost-efficiency of mixtures, even those using a sodium hydroxide concentration of 8M and additive calcium hydroxide.The authors would like to acknowledge the financial support of the Foundation for Science and Technology (FCT) in the frame of project IF/00706/2014-UM.2.15.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

ปัจจัยของสารละลายด่างต่อสมบัติทางกายภาพและโครงสร้างทางจุลภาค ของเถ้าลอยจีโอโพลิเมอร์แทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ Factors of Alkali Solutions Affecting Physical Properties and Microstructure of Fly Ash Geopolymer MortarContaining Portland Cement

บทคัดย่อบทความนี้เป็นการศึกษาปัจจัยของสารละลายด่างต่อสมบัติทางกายภาพและโครงสร้างทางจุลภาคของ    เถ้าลอยจีโอโพลิเมอร์แทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เถ้าลอยถูกแทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ร้อยละ 0, 5, 10, 15 และ 20 โดยน้ำหนักวัสดุประสาน สารละลายด่างที่ใช้เป็นของเหลวประกอบด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์  ที่ความเข้มข้น 10 โมลาร์เพียงอย่างเดียว (NH) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และสารละลายโซเดียมซิลิเกตผสมกัน (NHWG) และสารละลายโซเดียมซิลิเกตเพียงอย่างเดียว (WG) ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าสารละลายด่างที่ใช้ในการผลิตจีโอโพลิเมอร์ส่งผลต่อสมบัติทางกายภาพและโครงสร้างทางจุลภาคของเถ้าลอยจีโอโพลิเมอร์แทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ซึ่งสารละลายด่างเป็นปัจจัยที่มีความสำคัญต่อปฏิกิริยาของระบบจีโอโพลิเมอร์ โดยการใช้สารละลาย NHWG สามารถให้กำลังรับแรงอัดและโมดูลัสยืดหยุ่นของจีโอโพลิเมอร์มอร์ต้าร์สูงกว่าการใช้สารละลายNH และการใช้สารละลาย WG นอกจากนี้การใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และสารละลายโซเดียมซิลิเกตผสมกันยังพบผลึกของสารประกอบแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรตและส่วนอสัณฐานของจีโอโพลิเมอร์ในรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์มากกว่าการใช้สารละลาย NH และการใช้สารละลาย WG ส่งผลให้มีกำลังอัดและโมดูลัสยืดหยุ่นที่สูง สอดคล้องกับผลการทดสอบโครงสร้างทางจุลภาคของ เถ้าลอยจีโอโพลิเมอร์เพสต์ที่มีความหนาแน่นและมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากกว่าAbstractThis article investigated the factors of alkali activated solutions affecting mechanical properties and microstructure of fly ash (FA) geopolymer containing Portland cement type I (PC). The PC was used to replace FA at the dosages of 0, 5, 10, 15 and 20% by weight of binder. The alkali activated solution of 10 molar of sodium hydroxide only (NH), 10 molar of sodium hydroxide and sodium silicate solution (NHWG), and sodium silicate solution only (WG) were used as the liquid portion in the mixture. The test results indicated that the type of alkali activated solutions for producing the geopolymer affecting mechanical properties and microstructure of FA geopolymer containing PC. The alkali activators significantly affected the reaction products of geopolymer matrix. The use of NHWG solution gave higher compressive strength and modulus of elasticity of FA geopolymer mortar than those of NH solution only and WG solution only. Moreover, the use of NHWG solution was found to have more peak of calcium silicate hydrate and amorphous phase of FA geopolymer containing PC in XRD pattern than those of NH solution and WG solution only. This was corresponded to SEM results of FA geopolymer paste, which appeared denser and more homogeneous matrix

Effect of high-speed mixing on properties of high calcium fly ash geopolymer paste

Geopolymers are produced by mixing alumino-silicate materials with alkaline activators, and the mixing process has a considerable impact on the dissolution of raw materials. This research studies the effects of mixing time, with a high-speed centrifuge mixer (1,000 rpm), on the setting and hardening properties of high calcium fly ash-based geopolymer paste. Setting time, strength, phase development, microstructure and porosity of the pastes were investigated. The results indicated that the increase in mixing time retarded the setting time which provided time for dissolution of starting materials. The optimum mixing time at high speed should be 1 min in order to obtain high strength and dense matrix in contrast to 10 min for the normal mixing. The mixing time also had an effect on the pore structure hence the total porosity of the paste

Influence of Alkali Solution Types on Compressive Strength and Microstructure of Geopolymer Manufactured From Low Calcium Fly Ash Containing Ground Blast Furnace Slag

บทคัดย่อบทความนี้ศึกษาอิทธิพลของชนิดของสารละลายด่างต่อกำลังอัดและโครงสร้างทางจุลภาคของจีโอพอลิเมอร์จากเถ้าลอยแคลเซียมต่ำผสมตะกรันเตาถลุงเหล็ก เถ้าลอยถูกแทนที่ด้วยตะกรันเตาถลุงเหล็กร้อยละ 0, 50 และ 100 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน โดยเถ้าลอยและตะกรันเตาถลุงเหล็กถูกกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาด้วย สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 10 โมลาร์เพียงอย่างเดียว (NH) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และสารละลายโซเดียมซิลิเกตผสมกัน (NHNS) และสารละลายโซเดียมซิลิเกตเพียงอย่างเดียว (NS) สำหรับใช้เป็นของเหลวในส่วนผสม ในการศึกษาครั้งนี้อัตราส่วนของเหลวต่อวัสดุประสานเท่ากับ 0.60 และบ่มที่อุณหภูมิห้อง ทุกอัตราส่วนผสม ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของตะกรันเตาถลุงเหล็กช่วยปรับปรุงกำลังอัดและโครงสร้างทางจุลภาคของจีโอพอลิเมอร์เพสต์ เนื่องด้วยเป็นการเพิ่มแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรตภายในระบบของ จีโอพอลิเมอร์ ขณะที่สารละลายด่างส่งผลต่อปฏิกิริยาของจีโอพอลิเมอร์AbstractThis article investigated the influences of alkali solution on compressive strength and microstructure of geopolymer manufactured from low fly ash (FA) containing ground blast furnace slag (GBFS). The FA was replaced with GBFS at the dosages of 0, 50 and 100 by weight of binder. The FA-GBFS blends were activated with 10 molar sodium hydroxide solutions directly (NH), sodium silicate and sodium hydroxide solutions together (NHNS), and sodium silicate directly (NS) for using as the liquid portion in the mixture. Alkaline liquid/binder ratio of 0.60 and curing at ambient temperature of 25 oC were selected for all mixtures. The results indicated that the increase in GBFS enhanced the compressive strength and microstructure of geopolymer pastes due to additional calcium silicate hydrate into the geopolymer matrix. While the alkali solutions had significance effects on the geopolymerization products

Influence of portland cement replacement in high calcium fly ash geopolymer paste

This article presents the influence of ordinary Portland cement (OPC) replacement in high calcium fly ash (FA) geopolymer paste. FA was used to replace OPC at the rate of 5, 10 and 15% by mass of binder. Sodium silicate (Na2SiO3) and 10 molar sodium hydroxide (NaOH) solutions were used as the alkaline solution in the reaction. The Na2SiO3/NaOH ratio of 2.0 and the liquid/binder (L/B) ratio of 0.60 were used in all mixtures. The results of increase OPC replacement, the setting time and compressive strain capacity decreased while the compressive strength and modulus of elasticity increased. The compressive strength and modulus of elasticity at 28 days of geopolymer pastes with 15% OPC replacement were 36.7 MPa and 13,300 MPa, respectively