Geopolymer concrete is a fastest developing field of research for utilizing industrial and agro waste materials as an alternative for Portland cement based concrete. Geopolymers are formed by the alkaline activation of aluminosilicates rich materials termed as geopolymerization. The process of geopolymerization requires elevated temperature curing which restricts its application to precast industry. This review summarizes the work carried out on developing the geopolymer concrete with the addition of various mineral admixtures at ambient curing temperature conditions. An overview of studies promoting the geopolymer concrete in general building construction is presented. Literature study revealed that geopolymer concrete with the addition of admixtures can exhibit desirable properties at ambient temperature conditions.
TNowadays, the global warming is the most serious problem in the world and the cement industry is one of the factors which are responsible for it. Therefore, the development of new binders with enhanced environment and durability performance is needed. In this regard, the geopolymer technology is one of the breakthrough developments as an alternative to the portland cement. This paper shows some points of view on the development of geopolymers by reviewing previous researches including historical background, constituents of geopolymers, process of geopolymerization and several applications of geopolymer. Hence, the author proposes two research trends which are finding the best combination between the source materials and alkali liquid then, evaluating the corrosion for the metal bars.
이 연구는 친환경적인 콘크리트 결합재로서 천연황토의 적용 가능성을 알아보기 위해 지오폴리머 반응법(geopolymerization)으로 얻어진 천연황토 경화체의 특성을 분석하였다. 이를 위해 천연황토와 알칼리 용액을 1 : 0.55 비율로 혼합하여 천연황토 페이스트를 제조하고 $60^{\circ}C$와 $20^{\circ}C$에서 양생시켜 재령에 따른 압축강도와 중량변화를 측정하였다. 또한, X-ray 회절분석(XRD)을 통해 반응 생성물을 확인하고 그 형상을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하였으며 수은압입법으로 경화체의 공극률을 분석하였다. 그 결과, 지오폴리머 반응법으로 얻어진 천연황토 경화체는 액상 규산나트륨($Na_2SiO_3$)와 8 M 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 1:4.5비율로 제조한 알칼리 용액을 사용하고 $60^{\circ}C$에서 7일간 양생하였을 때 압축강도 29.1 MPa을 발현하는 천연황토 페이스트의 제조가 가능하였다. 또한, 개별 양생온도($20^{\circ}C$, $60^{\circ}C$)에서 압축강도 발현은 수분증발 비율에 따라 유사한 경향을 나타내므로 수분증발에 유리한 높은 양생 온도에서 반응을 유도하는 것이 조기 강도 발현에 유리한 것으로 사료된다.
This article presents the effect of replacement fly ash (FA) with diatomite (DE) on the properties of geopolymer mortars. DE was used to partially replace FA at the levels of 0, 60, 80 and 100% by weight of binder. Sodium silicate ($Na_2SiO_3$) and sodium hydroxide (NaOH) solutions were used as the liquid portion in the mixture in order to activate the geopolymerization. The NaOH concentrations of 15M, $Na_2SiO_3$/NaOH ratios of 1.5 by weight, and the alkaline liquid/binder (LB) ratios by weight of 0.40, 0.50, 0.60 and 0.70 were used. The curing at temperature of $75^{\circ}C$ for 24 h was used to accelerate the geopolymerization. The flows of all fresh geopolymer mortars were tested. The compressive strengths and the stress-strain characteristics of the mortar at the age of 7 days, and the unit weights were also tested. The results revealed that the use of DE to replace part of FA as source material in making geopolymer mortars resulted in the increased in the workability, and strain capacity of mortar specimens and in the reductions in the unit weights and compressive strengths. The strain capacity of the mortar increased from 0.0028 to 0.0150 with the increase in the DE replacement levels from 0 to 100%. The mixes with 15M NaOH, $Na_2SiO_3$/NaOH of 1.5, LB ratio of 0.50, and using $75^{\circ}C$ curing temperature showed 7 days compressive strengths 22.0-81.0 MPa which are in the range of normal to high strength mortars.
In this study, the potential use of indigenous natural loess(Hwangtoh) as a new construction material, via alkali activation in conjunction with microwave heating, was investigated. Hwangtoh pastes with three different mix proportions of varying alkali liquid concentrations at a constant liquid-to-Hwangtoh ratio of 0.55 were prepared. Through the investigation it was found that it is possible to prepare Hwangtoh paste with $19.02N/mm^2$ at the age of 4 hours with the alkali solution of 8M NaOH and 1:4.5 mass ratio of liquefied $Na_2SiO_3$ at the curing temperature of $60^{\circ}C$ by microwave heating. The strength development at early age of the alkali activated Hwangtoh paste specimens may be attributed to both a higher rate of reaction and moisture evaporation due to microwave heating.
Anas Driouich;Safae El Alami El Hassani;Zakia Zmirli;Slimane El Harfaoui;Nadhim Hamah Sor;Ayoub Aziz;Jong Wan Hu;Haytham F. Isleem;Hadee Mohammed Najm;Hassan Chaair
Computers and Concrete
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제34권4호
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pp.489-501
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2024
Geopolymers are part of a class of materials characterized by properties combining polymers, ceramics, and cement. These include exceptionally high thermal and chemical stability, excellent mechanical strength and durability in aggressive environments. This work deals with the synthesis, characterization, and sustainability evaluation of GPGBFS-MK geopolymers by alkaline activation of a granulated blast furnace slag-metakaolin mixture. In the first step, elemental and oxide analyses by XRF and EDS showed that the main constituents of GPGBFS-MK geopolymers are silicon, sodium, and aluminium oxides. The structural analyses by XRD and FTIR confirmed that the geopolymerization for GPGBFS-MK geopolymers did occur, accompanied by the formation of disordered networks from the blends and a modification to the microstructure by the geopolymerization process. Similarly, the microstructural study made by SEM showed that the GPGBFS-MK geopolymers are constituted by aluminosilicates in the form of dense clusters on which are adsorbed particles of unreacted GBFS in the form of spheroids and white residues of the alkaline activating solution. In addition, the study of the sustainability evaluation of GPGBFS-MK geopolymers showed that the water absorption of geopolymeric materials is lower than that of OPC cement. As for the elevated temperature resistance, the analyses indicated an excellent elevated temperature resistance of GPGBFS-MK. In the same way, the study of the resistance to chemical aggressions showed that the GPGBFS-MK geopolymeric materials are unattackable, contrary to the OPC cement-based materials which are strongly altered.
Non-sintering cement was manufactured with briquette ash. Alkali activator for compression bodies used a NaOH solution. In order to apply alkali-activated briquette ash and the non-sintering cement to concrete, several experimental studies were performed. It was necessary to study the binder obtained by means of a substitute for the cement. This study concentrated on strength development according to the concentration of NaOH solution, the curing temperature, and the curing time. The highest compressive strength of compression bodies appeared as $353kgf/cm^2$ cured at $80^{\circ}C$ for 28 days. This result indicates that a higher curing temperature is needed to get a higher strength body. Also, geopolymerization was examined by SEM and XRD analysis after the curing of compression bodies. According to SEM and XRD, the main reaction product in the alkali activated briquette ash is aluminosilicate crystal.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제9권1호
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pp.35-43
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2015
The critical element for sustainable growth in the construction industry is the development of alternative cements. A new technological process called geopolymerization provides an innovative solution, and the presence of aluminum and silicon oxides in fly ash has encouraged its use as a source material. Many previous investigations have involved curing the binder in a heated environment. To reduce energy consumption during the synthesis of geopolymers, the present study investigated the properties of ambient cured geopolymer mortar at early ages. An experimental program was executed to establish a relationship between the activator composition and the properties of geopolymer mortar in fresh and hardened states. Concentrations of sodium hydroxide and sodium silicate were ascertained that are advantageous for constructability and mechanical behavior. Scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction techniques were also used to characterize the material. Test results indicate that there is potential for the concrete industry to use fly ash based geopolymer as an alternative to portland cement.
This paper aimed to investigate the effect of MWCNTs on properties of slag Geopolymeric mortar. Geopolymeric matrices containing different MWCNTs concentrations (0.0, 0.1, 0.2, 0.3 and 0.4 % by weight of the used binder) were synthesized. The Geopolymer mortar composed of aluminosilicate slag to sand (1:2), while the alumino silicate source binder composed of 50% air cooled slag and 50%water cooled slag both passing a sieve of $90{\mu}m$, while the sand passing a sieve of 1 ml. The materials prepared at water/binder ratios in a range of 0.34-0.39% depending on the added MWCNT, whereas the Gelenium Ace-30 superplasticizer used in the ratio of 1.4-2.2% from the total dry weight for better dispersion of MWCNT under sonication for 15 min. Alkaline activation of the Geopolymer mortar was carried by using of 6% NaOH. Curing was performed under temperature of $40^{\circ}C$ and 100% R.H. Results showed that the addition of MWCNTs enhanced the resulting amorphous geopolymer structure with marked decrease in the drying shrinkage as well as water absorption specially when using 0.1% MWCNT, while further increase in MWCNTs results in agglomeration in MWCNT within the matrix and so hinder the propagation of Geopolymerization reaction and negatively affect the formed geopolymer structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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