Effect of Addition of Free Lime in Fly Ash on Expansion and Weight Loss in Sulfate Solution of Mortar with Fly Ash and Limestone Powder

AbstractThis research was aimed to study the effect of free lime (Free CaO) content in fly ash on expansion and weight loss of cement mortars, fly ash and limestone powder submerged in sulfate solutions. Free lime was added to the original fly ash in order to vary free lime content of fly ash. Test results revealed that the expansion of type I cement mortar was higher than that of type V cement mortar in sodium sulfate solution. It was also found that the expansion of mixture with 10% replacement of limestonepowder was about the same as that of type V mixture. The expansion of binary mixtures with fly ash and ternary mixtures with cement, fly ash and limestone powder depended very much on the content and type of fly ash such that mixtures with low or higher replacement ratio of low CaO fly ash yielded low expansion. In case of high CaO fly ash, the expansion of mortar with higher fly ash content was lower than the mortar with high fly ash content. In magnesium sulfate solution, weight loss of type Icement mortar was higher than those of type V cement mortar and mortar with limestone powder. Weight loss of mortars with 20% and 40% fly ash were higher than those of type I and type V cement mortars. Ternary mixture incorporating cement, fly ash and limestone powder showed lower weight loss than type I cement mixture and was similar to type V cement mixture. Free limecontent of fly ash had no effect on the expansion and weight loss of mortar in sulfate solutions

การศึกษาคุณสมบัติของวัสดุประสานที่ใช้วัสดุกากอุตสาหกรรมA Study on Properties of Cementitious Material Using Industrial Waste

บทคัดย่อ งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้ประโยชน์วัสดุกากอุตสาหกรรมเป็นสารปอซโซลานแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ประเภทที่ 1 ในอัตราส่วนร้อยละ 40 และ 50 ของปริมาณปูนซีเมนต์โดยน้ำหนัก โดยวัสดุกากอุตสาหกรรมที่ศึกษาคือ  เถ้าลอย และตะกรันเตาถลุงเหล็กบด ทำการทดสอบคุณสมบัติของคอนกรีตเบื้องต้น และคุณสมบัติทางด้านความทนทานของคอนกรีต เพื่อสามารถนำวัสดุกากอุตสาหกรรมมาใช้ให้เกิดประโยชน์ ลดปัญหาในการกำจัดทิ้ง ผลการทดลองพบว่า วัสดุกากอุตสาหกรรมคือเถ้าลอย และตะกรันเตาถลุงเหล็กบดมีศักยภาพในการแทนที่ปูนซีเมนต์ คุณสมบัติด้านกำลังยังมีค่าน้อยกว่าคอนกรีตที่ใช้ปูนซีเมนต์ล้วนในช่วงอายุต้น แต่มีแนวโน้มสูงขึ้นเมื่ออายุมากขึ้น เนื่องจากการเกิดของปฏิกิริยาปอซโซลาน ส่วนการเกิดคาร์บอเนชั่นจะเกิดอย่างรวดเร็วเมื่อผสมวัสดุกากอุตสาหกรรมในส่วนผสม มีความต้านทานการแทรกซึมของคลอไรด์ได้ดีกว่าก้อนตัวอย่างที่เตรียมจากปูนซีเมนต์ล้วน และมีการขยายตัวที่ต่ำในสารละลายซัลเฟต เนื่องจากปริมาณปูนซีเมนต์ในส่วนผสมลดลงและผลจากการเกิดปฏิกิริยาปอซโซ-ลานAbstractThis research studied on the utilization of industrial wastes as pozzolanic material to replace Portland cement type I at replacement rates of 40 and 50 % by weight of binder. Industrial wastes were including fly ash and ground granulated blast furnace slag. Concretes were produced and tested for mechanical and durability properties. Objective was to utilize the industrial wastes and reduce the waste disposal. Results showed that industrial wastes including fly ash and ground granulated blast furnace slag had the potential to replace the cement. However, the  strength property of pozzolan concretes were lower than Portland cement concrete at early age, However the strength tended to be increased at later age due to pozzolanic reaction. Carbonation of pozzolan concrete was rapidly penetration. Moreover, pozzolan concrete was resistant to chloride penetration better than Portland cement concrete. In addition, it had low expansion in sulfate solution because of low cement content and pozzolanic reaction in pozzolan concrete made from fly ash and granulated blast furnace slag

Slump, Compressive Strength, Chloride Penetration Resistance and Carbonation of Concrete with Partial Replacement of Cement by Fly Ash, Ground Bottom Ash, Limestone Powder

งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาค่าการยุบตัว กำลังอัดประลัย ความต้านทานการแทรกซึมคลอไรด์และการเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสมเถ้าลอย เถ้าก้นเตาบดละเอียด และผงหินปูน ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 (OPC) จากผลการศึกษาพบว่า ค่าการยุบตัวของคอนกรีตผสมเถ้าลอยมีค่ามากกว่าของ OPC ล้วน ในขณะที่ค่าการยุบตัวของคอนกรีตผสมเถ้าก้นเตาบดละเอียดและผงหินปูนมีค่าน้อยกว่า กำลังอัดประลัยของคอนกรีตผสมเถ้าลอย คอนกรีตผสมเถ้าก้นเตาบดละเอียดมีค่าน้อยกว่าของ OPC ล้วนที่อายุ 28 วัน ส่วนกำลังอัดประลัยของคอนกรีตผสมผงหินปูนมีค่าใกล้เคียงกับของ OPC ล้วน นอกจากนี้คอนกรีตผสมเถ้าลอย คอนกรีตผสมเถ้าก้นเตาบดละเอียด และคอนกรีตผสมผงหินปูน มีความสามารถต้านทานการแทรกซึมคลอไรด์ดีกว่า OPC ล้วน ในขณะที่ความต้านทานการแทรกซึมคลอไรด์ของคอนกรีตที่แช่น้ำ 91 วันมีค่ามากกว่าของคอนกรีตที่แช่น้ำ 28 วัน สุดท้ายพบว่าการเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสมผงหินปูนมีค่าใกล้เคียงหรือสูงกว่าไม่มาก ขณะที่คอนกรีตผสมเถ้าก้นเตาบดละเอียด และผสมเถ้าก้นเตาบดละเอียดร่วมกับผงหินปูนมีค่าสูงกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับ OPC ล้วนThis research aims to study the slump, compressive strength, chloride penetration resistance and carbonation of concrete replaced by fly ash, Ground Bottom Ash (GBA), and limestone powder in Ordinary Portland Cement (OPC). The results showed that the slump of concrete with fly ash was higher than that of OPC concrete. On the other hand, the slump value of concrete with GBA and with limestone powder was smaller when compared with that of OPC concrete. The compressive strength of concrete with fly ash and GBA was less than that of OPC concrete at 28 days. Also, the compressive strength of concrete with limestone powder was close to that of OPC concrete. Moreover, the chloride penetration resistance of the concrete made with fly ash, GBA, and limestone powder was better than that of OPC concrete. The chloride penetration resistance of the concrete moist-cured for 91 days was higher than moist-cured for 28 days. Finally, the carbonation depth of concrete with limestone powder was similar to, or slightly higher than that of OPC concrete.Notably, the carbonation depth of concrete with GBA and with GBA incorporating limestone powder was higher when compared with OPC concrete

การเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตในสภาวะเร่งและสภาวะจริง Accelerated and Real Carbonation Situations of Concrete

บทคัดย่อการวิจัยครั้งนี้เป็นการศึกษาการเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตที่แทนที่บางส่วนด้วยเถ้าลอย ตะกรันเตาถลุงเหล็กบดละเอียด และผงหินปูน ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ใช้ตัวอย่างคอนกรีตขนาด 100 x 100 x 100 มม. โดยการบ่มน้ำ 28 วัน หลังจากครบเวลาที่กำหนดนำตัวอย่างคอนกรีตไปสัมผัสกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2 สภาวะ คือ นำคอนกรีตเข้าตู้เร่งปฏิกิริยาคาร์บอเนชั่นเป็นเวลา 90 วัน และนำไปไว้ในสภาพแวดล้อมที่สัมผัสก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ถนนเพชรเกษม กิโลเมตรที่ 52 อำเภอเมือง จังหวัดนครปฐม เป็นเวลา 90 180 และ 270 วัน ผลการศึกษาพบว่า การเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสมเถ้าลอยและผสมตะกรันเตาถลุงเหล็กบดละเอียดมีค่ามากกว่าของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน ในขณะที่การเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสมผงหินปูนมีค่าใกล้เคียงกับของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน ส่วนการเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตในสภาวะเร่ง ซึ่งมีการสัมผัสก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เข้มข้นมากกว่า มีค่ามากกว่าสภาวะจริงที่สัมผัสก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  ที่เข้มข้นน้อยกว่า นอกจากนี้สัมประสิทธิ์คาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสมเถ้าลอยและตะกรันเตาถลุงเหล็กบดละเอียดมีค่ามากกว่าของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน ในขณะที่สัมประสิทธิ์คาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสม ผงหินปูนมีค่าใกล้เคียงเมื่อเทียบกับของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน สุดท้ายสามารถทำนายความลึก คาร์บอเนชั่นของคอนกรีตในสภาวะจริงจากความลึกคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตในสภาวะเร่งได้AbstractThis research aims to study the carbonation of concrete partially replaced fly ash, ground granulated blast-furnace slag (GGBS) and limestone powder in ordinary Portland cement (OPC). The concrete 100 x 100 x  100 mm specimens were used in this study. The concrete samples were cured in water for 28 days, and then exposed to carbon dioxide. Concrete specimens were divided in two parts. The first part was exposed to carbonation in carbonation catalyst chamber for 90 days. The second one was placed in the atmosphere exposed to carbon dioxide at kilometer No.52 on Phetkasem Road, Muang district, Nakhon Pathom Province for 90, 180 and 270 days. The results indicated that the carbonation of concrete with fly ash and concrete with GGBS was significantly higher than that of OPC concrete, while the carbonation of concrete with limestone powder was close to that of OPC concrete. Furthermore, the carbonation of concrete in carbonation catalyst chamber, having more carbon dioxide, was greater than that of concrete in atmosphere exposed. In addition, the carbonation coefficient of concrete with fly ash and concrete with GGBS was higher than that of OPC concrete, while the carbonation coefficient of concrete with limestone powder was nearly the same when compared to that with OPC concrete. Finally, the carbonation depth of concrete exposed to carbon dioxide in the real situation can predict from the depth of carbonation of concrete in accelerated situation

ระดับการต้านทานการเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตที่ทาสีในสภาวะแวดล้อมจริง จังหวัดนครปฐมEvaluation of Carbonation Resistance of Paint Coated Concrete in Real Environment of Nakhon Pathom Province

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาระดับการต้านทานการเกิดคาร์บอเนชั่นของคอนกรีตที่ทาสีในสภาวะแวดล้อมจริง จังหวัดนครปฐม โดยคอนกรีตมี 3 ประเภทคือ คอนกรีตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน คอนกรีตผสมเถ้าลอยร้อยละ 20 และ 40 ในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 (OPC) ใช้สีน้ำอะครีลิคสำหรับทาภายนอกเคลือบผิวคอนกรีตแล้วทดสอบความลึกคาร์บอเนชั่นหลังจากสัมผัสสภาวะแวดล้อมจริง จังหวัดนครปฐมเป็นระยะเวลา 120, 210 และ 300 วัน ผลการศึกษาพบว่า กำลังอัดประลัยของคอนกรีตผสมเถ้าลอย มีค่าน้อยกว่าของ OPC ล้วนที่อายุ 28 วัน ส่วนการเกิด คาร์บอเนชั่นของคอนกรีตผสมเถ้าลอยมีค่ามากกว่าของปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน ในขณะเดียวกันคอนกรีตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วนทาสีน้ำอะครีลิคช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์คาร์บอเนชั่นได้มากถึง 78 % คอนกรีตผสมเถ้าลอยร้อยละ 20 ทาสีน้ำอะครีลิคช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์คาร์บอเนชั่นได้มากถึง 71 % และคอนกรีตผสมเถ้าลอยร้อยละ 40 ทาสีช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์คาร์บอเนชั่นได้มากถึง 70 % เมื่อเทียบกับคอนกรีตชนิดเดียวกันที่ไม่ได้ทาสี สุดท้ายสามารถคำนวณอัตราส่วนการต้านทานคาร์บอเนชั่นของสี จากคอนกรีตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ล้วน และคอนกรีตผสมเถ้าลอย ภายใต้สภาวะแวดล้อมจริง จังหวัดนครปฐมได้ โดยผลที่ได้สามารถนำไปใช้ในการวางแผนดูแลบำรุงรักษาโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่ต้องเผชิญกับสภาวะแวดล้อมคาร์บอเนชั่นตลอดจนป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นในอนาคตได้This research is to study the carbonation resistance levels of painted concrete in the real environment of Nakhon Pathom province. Three types of concrete were investigated, i.e. concrete with ordinary Portland cement (OPC), and the one with 20% and 40% fly ash in Ordinary Portland Cement (OPC). Acrylic paints were used for exterior coatings on the concrete surface. The carbonation tests were performed after 120, 210, and 300 days of exposure to the real environment of Nakhon Pathom province. The study found that the compressive strength of concrete mixed with fly ash is less than that of the OPC at the age of 28 days. The carbonation of concrete mixed with fly ash was greater than that of the type 1 Portland cement. Meanwhile, the carbonation coefficient value of the Portland cement type 1 using water-based acrylic sealer was found to decrease by 78%. The carbonation coefficient values of the acrylic coated concrete with 20% and 40% fly ash mixture decrease by 71%, and 70% respectively, in comparison with the counterpart that has never been painted. Finally, the carbonation suppression ratio of paint (Rcs) from Portland type 1 cement concrete and fly ash mixed concrete under the real environment conditions of Nakhon Pathom province can be calculated. The results can be further spplied for planning and maintenance of reinforced concrete structures exposed to the carbonation environment, as well as for avoiding future damage

สมบัติเบื้องต้นและคาร์บอเนชันของคอนกรีตผสมน้ำยางพาราและผงหินปูน Basic Properties and Carbonation of Concrete with Partial Replacement of Cement by Rubber Latex and Limestone Powder

งานวิจัยนี้ศึกษาสมบัติเบื้องต้น สมบัติทางกล และความคงทนของคอนกรีตที่ผสมน้ำยางพาราและผงหินปูนในปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 (OPC) สมบัติเบื้องต้นที่ทำการศึกษาประกอบด้วยความข้นเหลวปกติและระยะการก่อตัวของเพสต์ สมบัติทางกล ได้แก่ กำลังรับแรงอัด ค่าการยุบตัว และความพรุนของคอนกรีต และสมบัติด้านความคงทน ได้แก่ การเกิดคาร์บอเนชันของคอนกรีต โดยทำการแทนที่น้ำยางพาราใน OPC ร้อยละ 0.5, 1.0 และ 1.5 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ และทำการแทนที่ผงหินปูนใน OPC ร้อยละ 5, 10 และ 15 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ อัตราส่วนน้ำต่อวัสดุประสาน 0.55 ผลการศึกษา พบว่า ความข้นเหลวปกติของเพสต์ผสมน้ำยางพาราและผงหินปูนมีค่ามากกว่าของ OPC ล้วน ส่วนระยะการก่อตัวของเพสต์ผสมน้ำยางพารามีค่ามากกว่าของ OPC ล้วน  ในขณะของเพสต์ผสมผงหินปูนมีค่าน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับของเพสต์ OPC ล้วน ค่าการยุบตัวของคอนกรีตผสมน้ำยางพาราและผงหินปูนมีค่าน้อยกว่าของ OPC  ล้วน นอกจากนี้พบว่า การแทนที่น้ำยางพาราและ ผงหินปูนในปริมาณที่เหมาะสม ทำให้สมบัติทางกล รวมถึงสมบัติด้านความคงทนดีขึ้นThis research aims to study the basic properties, mechanical properties and durability of concrete with partial replacement of cement by rubber latex and limestone powder in ordinary Portland cement (OPC). The investigation included basic properties were normal consistency and setting time of paste. The mechanical properties studied were compressive strength, slump and porosity of concrete and the durability property tested was carbonation of concrete. Concrete with the replacements of rubber latex in OPC by weight was 0.5, 1 and 1.5%, and replacements of limestone powder in OPC by weight were 5, 10 and 15%. The water to binder ratio was 0.55. The results showed that the water requirement of paste with rubber latex and limestone powder was higher than that of OPC paste. Additionally, the setting time of paste with rubber latex was higher than that of OPC paste, while paste with limestone powder was lesser when compared to that of OPC paste. The slump of concrete with rubber latex and limestone powder was lesser than that of OPC concrete. Moreover, it was found that a partial replacement of cement with an optimum content of rubber latex and limestone powder makes mechanical properties including better durability properties. Keywords: สมบัติเบื้องต้น; สมบัติทางกล; ความลึกคาร์บอเนชัน; น้ำยางพารา; ผงหินปูน; Basic properties; Mechanical properties; Carbonation depth; Rubber latex; limestone powder

กำลังอัดความสามารถเก็บกักคลอไรด์และสัมประสิทธ์การแพร่คลอไรด์ของคอนกรีตผสมเถ้าก้นเตาบดละเอียดและผงหินปูน

วารสารวิชาการและวิจัย มทร.พระนคร, ปีที่ 16, ฉบับที่ 1 (ม.ค.-มิ.ย 2565), หน้า 53-68This research was aimed to study the compressive strength, chloride binding capacity and chloride diffusion coefficient of concrete replaced by ground bottom ash (GBA), and limestone powder in ordinary Portland cement (OPC). The water to binder ratios were 0.55. The results showed that the compressive strength of concrete with GBA was lesser than that of OPC concrete at 28 days. Also, the compressive strength of concrete with limestone powder was close to that of OPC concrete and compressive strength could develop of concrete with GBA 20% and 30% higher than that of OPC concrete at 56 days. Moreover, the total chloride of the concrete containing GBA and limestone powder was less than that of OPC concrete. The chloride penetration of the concrete containing GBA and limestone powder was less than that of OPC concrete. The chloride binding capacity of the concrete made with ground bottom ash and limestone powder were higher than that of OPC concrete. Finally, the chloride diffusion coefficient of the concrete containing GBA and limestone powder was less than that of OPC concrete.Rajamangala University of Technology Phra Nakho