The influence of metakaolin substitution by slag in alkali-activated inorganic binders for civil engineering

V této studii byl zkoumán účinek náhrady metakaolínu mletou vysokopecní struskou v alkalickém geopolymerním pojivu z pohledu jejich reologických a mechanických vlastností. Bylo prokázáno, že přidávání strusky do pojiva může zlepšit mechanické vlastnosti konečných produktů. Naše zkoumání bylo zaměřeno na široký interval substituce metakaolinů v rozmezí od 100 do 40 objemových procent metakaolinu, kdy objem pevných látek v konečném pojivu zůstal konstantní. Připravená pojidla byla aktivována alkalickým roztokem křemičitanu draselného s křemičitanovým modulem 1,61. Analýzy velikosti částic byly prováděny pro stanovení distribuce velikosti částic. Reologické vlastnosti byly stanoveny v souladu s průtokovými vlastnostmi měřeními na Fordově výtokovém poháru a oscilačním měřením procesu vytvrzování. Pro zkoumání procesu vytvrzování byla v geometrii rovinných desek použita oscilační reometrie s malou amplitudou řízená deformací. Pro stanovení aplikačních mechanických vlastností byly pojiva plněna keramickým ostřivem v rozmezí zrnitosti 0-1 mm. Plnění bylo udržováno konstantních 275 objemových procent vzhledem k suchému pojivu. Mechanické vlastnosti byly zkoumány po 1, 7 a 28 dnech a mikrostruktura byla dokumentována rastrovací elektronovou mikroskopií. Výsledky ukazují, že přídavek strusky má příznivý účinek nejen na mechanické vlastnosti tvrzeného pojiva, ale také na tokové vlastnosti čerstvé geopolymerní pasty a následné kinetiky vytvrzení alkalicky aktivovaných pojiv.In this study the effect of metakaolin replacement by milled blast furnace slag in alkali-activated geopolymeric binder was investigated in accordance to their rheological and mechanical properties. It was demonstrated that slag addition into the metakaolin binder can improve mechanical properties of final products. Our investigation was focused on broad interval of metakaolin substitution in the range from 100 to 40 volume per cents of metakaolin so that the volume content of solids in final binder was maintained constant. Prepared binders were activated by alkaline solution of potassium silicate with silicate module of 1.61. The particle size analyses were performed for determination of particle size distribution. The rheological properties were determined in accordance to flow properties by measurements on Ford viscosity cup and by oscillatory measurements of hardening process. For the investigation of hardening process, the strain controlled small amplitude oscillatory rheometry was used in plane-plate geometry. For determination of applied mechanical properties were binders filled by ceramic grog in the granularity range 0-1 mm. The filling was maintained constant at 275 volume per cents in accordance to ratio of solids in dry binder. The mechanical properties were investigated after 1, 7 and 28 days and microstructure was documented by scanning electron microscopy. The results indicate that slag addition have beneficial effect not only on mechanical properties of hardened binder but also on flow properties of fresh geopolymer paste and subsequent hardening kinetics of alkali-activated binders