5月7日2020年
燃煤发电站产生的粉煤灰是一种环境头痛，从巨大的垃圾填埋场和灰尘造成地下水和空气污染。一些废品可以重新灌注到地质混凝土中，例如预铸造用于结构的热固化元素。
然而，一个关键的耐久性问题是对极端碱侵蚀的抵抗力低。约翰内斯堡大学的研究人员发现，高温热处理(HTHT)可以将粉煤灰地质聚合物混凝土中的这种有害机制减少一半。
“在以前的一项研究中，我们发现粉煤灰地缘聚合物混凝土可以在极端碱性条件下易受伤害。研究的建议是，这种材料不应在暴露于高碱性介质的结构中使用，例如一些化学储存设施。
“我们的新研究结果表明，地质聚合物混凝土的耐碱性可以通过将其暴露在评估的温度下(最佳温度为200摄氏度)而显著提高，”纳格希扎德博士博士说。
这项研究是Naghizadeh在约翰内斯堡大学土木工程科学系博士研究的一部分。欧洲杯线上买球
极端碱性介质
该研究发表在建筑材料案例研究欧洲杯足球竞彩，粉煤灰地质砂浆块在100,200,400或600摄氏度下进行各种热固化6小时。然后将它们浸入水中，中碱培养基或极端碱培养基;并根据性能测量储存在80摄氏度为14天或28天。
(延长热固化28天，与其他采用相同固化方式的研究结果进行比较。这种长期养护适用于研究目的，但不推荐用于实际施工。介质碱为1M NaOH溶液。极端碱介质为3M NaOH溶液。)
“硬化块以200度热固化，然后浸入极端碱培养基（”200 / 3M“块中），在碱攻击时保持约50％的残余强度。在碱攻击时保持约50％的残余强度。该块在另一个块加热固化温度保持在10.3 - 14.6 MPa的残余优势较低，“Naghizadeh说。
“与展示严重开裂的其他情况相比，浸入极端碱培养基中的200 / 3M块仅显示有限的细裂解，表明低膨胀。硅氧烷和铝的浸出为200 / 3M块。
“X射线衍射显示，在200 / 3M嵌段的粘合剂相中形成的结晶矿物质，Albite和Sillimanite。扫描电子显微镜图像200 / 3M粘合剂的存在显示出凝胶状物质的存在，碱性发作的特征。热固化在攻击的强度下显着降低，但无法阻止它，“他说。
“200度的高温热处理（HTHT）通过抑制硬化的地质聚合物混凝土基质内未反应的粉煤灰颗粒的溶解而产生这种效果。然而，HTHT也将这些块的抗压强度降低了26.7％。”欧洲杯猜球平台
最好用作预制
粉煤灰地质聚合物粘合剂表现出显着的耐久性。其中的是高抗碱 - 二氧化硅反应;优越的耐酸性;Naghizadeh说，高抗火，低碳化和有限的硫酸盐攻击。
粉煤灰地缘聚合物水泥主要适用于在工厂或车间制造的预制混凝土。原因是在环境温度下，地缘聚合物水泥混合物中的强度发展通常是缓慢的。
这使得早期强度增益所必需或必需的热固化。建立用于热固化预铸造普通波特兰水泥（OPC）的实用方法可以适用于此。
这使得粉煤灰地质适用于预制混凝土元件，如横梁或桥梁，铁路睡眠机，墙板，空心芯板和混凝土管道。
对于常规粉煤灰缘聚合物混凝土，24小时的加热时间为60-80摄氏度，足以实现足够的强度。这种固化制度（温度和持续时间）在水泥工业中是常见的，这也用于一些波特兰水泥混凝土。
尽管地聚合物水泥的使用量每年都在增长，但与OPC相比，它的应用仍然非常小。主要在欧洲国家、中国、澳大利亚和美国，地聚合物被用作住宅结构、桥梁和跑道的粘结剂。
新一代水泥
自从18世纪中叶以来，OPC已被广泛用于生产混凝土。其耐用性性能得到很好的理解，并且可以预测其长期行为。
然而，新一代水泥是在某些应用中作为OPC的合适替代品。这些地质聚合物水泥（或地缘聚合物粘合剂）具有与OPC完全不同的性质和微观结构。
用于地聚合物粘结剂的起始材料需要富含氧化铝和硅酸盐。根据这一标准，多种工业废物或副产品——如稻壳灰、棕榈油燃料灰和燃煤电厂飞灰——都符合标准。
然而，Naghizadeh说，粉煤灰作为地质聚合物水泥有两个优势。
首先，粉煤灰在全球数百万吨，也在发展中国家。重新施加粉煤灰作为施工材料可能会降低其一些环境影响。目前，它的灰尘和垃圾填埋场靠近燃煤发电厂，产生空气和地下水污染。
粉煤灰作为地质聚合物水泥原料的第二个优点是其化学组成。通常，粉煤灰在反应性硅和氧化铝中足够丰富，这导致更好的地缘聚合物化。
与使用其他含铝硅酸盐废料制成的地聚合物混凝土相比，这反过来产生了一种具有优越的机械、物理和耐久性性能的粘结剂。
更复杂的混合设计
在建筑设计时，工程师需要确保结构中使用的混凝土具有预期的使用寿命强度。然而，混凝土和其他建筑材料的物理力学性能会随着时间而变化。欧洲杯足球竞彩这些变化会影响材料在建筑使用寿命期内的性能。
一般来说，OPC混凝土混合物包括水泥、水和骨料。土木工程师开发了OPC混合设计，使用这三种成分的特定比例的预期结构。
“对于由硅酸钠和氢氧化钠激活的粉煤灰的地缘聚合物混凝土，混合设计比OPC更复杂，”Naghizadeh说。
“涉及更多参数：粉煤灰，硅酸钠，氢氧化钠，水和骨料量;以及氢氧化钠的浓度;碱内玻璃的比例和质量。”
来自灰坝的飞灰
斯蒂芬·埃尔苏教授说，在南非使用粉煤灰的研究是有限的。Ekolu是该研究和土木工程学院和约翰内斯堡大学建造环境的共同作者。
“现有的粉煤灰地质聚合物混凝土研究使用的是直接从电站供应的粉煤灰。利用垃圾填埋场和灰坝的粉煤灰(技术上称为“底灰”)生产地聚合物水泥，还需要进一步的研究。
“最大的研究问题是材料质量，混合设计和开发技术的问题，以允许在环境条件下固化，而不是在升高的温度下固化的实践。一旦这三个科学问题已经解决了，粉煤灰和最重要的其他形式的地质聚合物水泥可以更好地放置在全球opc替代品，“Ekolu说。
不是一个混凝土
目前常用的水泥膨胀剂是少量的粉煤灰。在南非，这个数量是每年3600万吨产量的10%。与熟料混合制备火山灰硅酸盐水泥(PPC)。
虽然粉煤灰用作普通的OPC扩展器，但粉煤灰的地质聚合物混凝土（FA-GC）不与OPC的混凝土结合。
原因是OPC的水合过程与Fa-GC的地质聚合物反应完全不同。此外，OPC的混凝土和地质混凝土各自需要不同的固化条件。
与OPC不同的生产
OPC生产中的主要阶段是煅烧和研磨过程。
与OPC不同，地缘聚合物生产不需要这些阶段。粉煤灰基地质聚合物粘合剂包括两个组分：粉煤灰和碱活化剂。通常，粉煤灰在发电站中生产，无需进一步处理。
在工业中也广泛生产碱活性剂溶液，例如硅酸钠和氢氧化钠。这些用于多种目的，例如洗涤剂和纺织品生产。
“格林”混凝土
“不同环境条件下的地质聚合物水泥的长期耐久性有待进一步研究。此外，建筑行业在全球缺乏生产地聚合物的技术知识，而雇用的地质聚合物粘合剂，工程师，技术人员和施工人员需要培训，设计和生产的地质聚合物混凝土混合设计具有所需特性，“Naghizadeh说。
“毫无疑问，由于硅酸盐水泥对环境的巨大影响，它的生产在未来需要受到限制。这包括约5-8%的全球人为排放到大气中的二氧化碳，这会导致气候变化。”Ekolu补充道。
包括约翰内斯堡大学在内的几项研究表明，粉煤灰地质聚合物可以表现出比硅酸盐水泥更好或类似的性能。这使得它在某些应用中成为替代硅酸盐水泥的合适选择。
此外，从潜在重新估算问题废料产品的观点来看，全世界粉煤灰的可用性提供了生产比普通波特兰水泥更经济的混凝土“更环保”。
来源:https://www.uj.ac.za/