Investigation on geopolymeric cements based on alkali activation of low lime fly ash: Fid-Bau Portal

Investigation on geopolymeric cements based on alkali activation of low lime fly ash

Gupta, R.S. / Vanguri, S. / Liju, V. / Ali, M.M. / Pahuja, A.

Der Beitrag berichtet über die Eigenschaften von alkaliaktivierten Geopolymerzementen aus Flugasche mit niedrigem Kalkgehalt und zwei unterschiedlichen Feinheitsniveaus nach Blaine. Die Aktivierung erfolgte in allen Fällen mit der gleichen Menge einer konzentrierten Natriumhydroxidlösung. Der Wassergehalt in den Mischungsansätzen wurde so variiert, dass in allen Fällen eine vergleichbare Verarbeitbarkeit gegeben war. Zur Erhärtung wurden unterschiedliche thermische Bedingungen (Temperatur, Aufheizgeschwindigkeit und Zeit) gewählt. Die mit unbehandelter Flugasche hergestellten Probekörper wurden nach einer Lagerungsdauer von 24 Stunden unter Raumbedingungen in einen Ofen gestelit und in diesem Temperaturen von 60 °C bis 90 °C bei unterschiedlicher Aufheizgeschwindigkeit eingestellt und unterschiedlich lange gehalten. Die Proben mit gemahlener Flugasche (höhere Oberfläche) wurden ebenfalls thermisch behandelt, jedoch aufgrund der höheren Aktivität nur bei einer Temperatur von 60 °C. Erwartungsgemäß war der Druckfestigkeitszuwachs bei 90 °C am schnellsten. Ebenso konnte festgestellt werden, dass die Geschwindigkeit des Aufheizens bis zu 90 °C die Entwicklung der Druckfestigkeit beeinflusst. Das langsamere Aufheizen führte infolge der längeren thermischen Bearbeitungszeit zu einer besseren Festigkeitsentwicklung. Bei den Probekörpem aus der 90 °C-Behandlung wurden Risse durch Trocknungsschwinden beobachtet. Durch die thermische Behandlung vergleichbarer Proben bei 60 °C und entsprechenden Haltezeiten konnte die Formstabilität gesichert werden. Dies war auch der Grund für die Beschränkung der thermischen Behandlung auf nur 60 °C bei den Proben mit gemahlener Flugasche. Die Untersuchungen zeigen, dass durch die Feinheit der Flugasche und die Optimierung der Konditionen der thermischen Behandlung (Temperatur, Zeit, Haltedauer) die Mikrostruktur und das Gefüge des hydratisierten Geopolymerzements mit einer guten Festigkeitsentwicklung und Formstabilität erreicht werden kann.

The article reports on the properties of geopolymeric cements prepared by alkali activation of low lime fly ash at two different Blaine fineness levels using a concentrated solution of sodium hydroxide as an activating agent and subjected to different initial thermal curing conditions. The Na₂O concentration was kept the same in all the samples. However, the H₂O content varied to maintain the workability in the same range in all the mixes. In the case of unprocessed fly ash based samples, the initial temperature curing was carried out at 90 °C and 60 °C for different retention periods by introducing the samples into the oven at ambient temperature and then raising the temperature to the targetted level of thermal curing, it was observed that the gain in compressive strength was rapid in specimens thermally cured at 90 °C. The time given to achieve the 90 °C curing temperature was also found to influence the compressive strength development. The slow heating condition ie. relatively longer time to achieve the temperature resulted in better strength gain in the specimens. However, the specimens cured at 90 °C were found to be cracked in drying shrinkage and showed dimensional stability when the curing temperature was kept at 60 °C up to the certain retention time. Keeping in view this behavior, investigations were carried out on samples of processed fly ash having relatively higher fineness by alkali activation and curing at 60 °C for different retention periods. The study showed that the fineness of fly ash and curing conditions affected the formation of geopolymers, microstructure and morphology developments to achieve strength development and dimensional stability.