การชะละลายของสารละลายในจีโอโพลิเมอร์จากดินลูกรังและเถ้าลอยแคลเซียมสูง

Charoenchai  Ridtirud; Warunvit  Auttha; Thanapol  Promraksa

ผู้แต่ง

Ridtir Assistant Professor, Civil Engineering Program, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Isan, Khon Kaen Campus
Auttha Lecturer, Civil Engineering Program, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Isan, Khon Kaen Campus.
Promra Lecturer, Civil Engineering Program, Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Isan, Khon Kaen Campus

คำสำคัญ:

จีโอโพลิเมอร์ , การชะละลาย , ดินลูกรัง

บทคัดย่อ

จีโอโพลิเมอร์เป็นวัสดุก่อสร้างที่ได้รับความสนใจเนื่องจากเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและสามารถใช้วัสดุเหลือทิ้งในการผลิตได้ อย่างไรก็ตาม ปัญหาสำคัญคือการชะละลายของสารละลายด่าง เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศและสุขภาพของมนุษย์ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากำลังรับแรงอัดและการชะละลายของ จีโอโพลิเมอร์ ที่ผลิตจากดินลูกรังผสมเถ้าลอยแคลเซียมสูง โดยมุ่งเน้นการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และอัตราส่วนของโซเดียมซิลิเกตต่อโซเดียมไฮดรอกไซด์ ผลการทดลองพบว่าความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ 12 โมลาร์ทำให้จีโอโพลิเมอร์มีค่ากำลังรับแรงอัดสูงสุด โดยได้ค่ากำลังรับแรงอัดที่ 96.46, 107.18, 110.52 และ 117.27 กก./ตร.ซม. ที่อายุการทดสอบ 3, 7, 14 และ 28 วัน ตามลำดับ นอกจากนี้ การเพิ่มอัตราส่วนของโซเดียมซิลิเกตต่อโซเดียมไฮดรอกไซด์ทำให้ค่ากำลังรับแรงอัดเพิ่มขึ้น โดยมีค่าสูงสุดที่อัตราส่วน 1.50 อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนที่สูงกว่า 3.00 ทำให้เกิดการก่อตัวอย่างรวดเร็วเกินไป ส่งผลให้ค่ากำลังรับแรงอัดลดลง ผลการศึกษาการชะละลายพบว่าค่า pH ของน้ำที่แช่ตัวอย่างจีโอโพลิเมอร์ลดลงสูงสุดจาก 6.0 เป็น 4.3 ที่ความเข้มข้นโซเดียมไฮดรอกไซด์ 12 โมลาร์ และค่าการนำไฟฟ้า ลดลงสูงสุดจาก 4.337 เป็น 0.965 ppt. ที่อายุการทดสอบ 28 วัน ผลการวิจัยนี้ชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของการควบคุมอัตราส่วนของสารละลายในกระบวนการผลิตจีโอโพลิเมอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการใช้งาน

เอกสารอ้างอิง

Xu H, Van Deventer JSJ. The geopolymerization of alumino-silicate minerals. International Journal of Mineral Processing. 2000;59:247–66.

Provis JL, Van Deventer JSJ. Geopolymerization kinetics. 2. Reaction kinetic modelling. Chemical Engineering Science. 2007;62:2318–2329.

Pollution Control Department, Ministry of Science. Community wastewater and wastewater treatment systems. Bangkok: Kurusapa Printing House, Ladprao; 2002.

World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality. 4th ed. Incorporating the 1st addendum. Geneva: WHO; 2017.

Duxson P, Provis JL, Lukey GC, Van Deventer JSJ. The role of inorganic polymer technology in the development of ‘green concrete’. Cement and Concrete Research. 2007;37:1590–7.

Bakharev T. Durability of geopolymer materials in sodium and magnesium sulfate solutions. Cement and Concrete Research. 2005;35:1233–46.

Palomo A, Grutzeck MW, Blanco-Varela M. Alkali-activated fly ashes – a cement for the future. Cement and Concrete Research. 1999;29:1323–9.

Fernández-Jiménez A, Palomo A. Composition and microstructure of alkali activated fly ash binder: Effect of the activator. Cement and Concrete Research. 2005;35:1984–92.

Cyriaque Kaze R, Naghizadeh A, Tchadjie L, Adesina A, Noel Yankwa Djobo J, Deutou Nemaleu JG, et al. Lateritic soils based geopolymer materials: A review. Construction and Building Materials. 2022;344:128157.

ASTM International. ASTM D854-23. Standard test methods for specific gravity of soil solids by the water displacement method. West Conshohocken (PA): ASTM International.

ASTM International. ASTM D422-63(2007). Standard test method for particle-size analysis of soils. West Conshohocken (PA): ASTM International.

ASTM International. ASTM D4318-17e1. Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils. West Conshohocken (PA): ASTM International.

ASTM International. ASTM D2487-17. Standard practice for classification of soils for engineering purposes (Unified Soil Classification System). West Conshohocken (PA): ASTM International.

ASTM International. ASTM D3282-15. Standard practice for classification of soils and soil-aggregate mixtures for highway construction purposes. West Conshohocken (PA): ASTM International.

ASTM International. ASTM C618-22. Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete. West Conshohocken (PA): ASTM International.

Gao X, Yu QL, Brouwers HJH. Reaction kinetics, gel character and strength of ambient temperature cured alkali activated slag–fly ash blends. Construction and Building Materials. 2015;80:105–15.

Assi LN, Deaver EE, Ziehl P. Effect of source and particle size distribution on the mechanical and microstructural properties of fly ash-based geopolymer concrete. Construction and Building Materials. 2018;167:372–80.

Sharma PK, Singh JP, Kumar A. Effect of particle size on physical and mechanical properties of fly ash-based geopolymers. Transactions of the Indian Institute of Metals. 2019;72:1323–37.

ASTM International. ASTM C109/C109M-20. Standard test method for compressive strength of hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens). West Conshohocken (PA): ASTM International.

Suppiah RR, Nermoggan P, Shafiq N. Experimental investigation of the effects of temperature on the morphological characteristics of geopolymer binders. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2022;12:3303–11.

Li Q, Chen S, Zhang Y, Hu Y, Wang Q, Zhou Q, et al. Effect of curing temperature on high-strength metakaolin-based geopolymer composite (HMGC) with quartz powder and steel fibers. Materials. 2022;15:1–18.

Lopes A, Lopes S, Pinto I. Influence of curing temperature on the strength of a metakaolin-based geopolymer. Materials. 2023;16:1–12.

Rihan MAM, Abdalla Abdalla T. Factors influencing compressive strength in fly ash-based geopolymer concrete: a comprehensive review. Iranian Journal of Science and Technology - Transactions of Civil Engineering. 2024;48:1–22.

Morsy M, Alsayed S, Al-Salloum Y, Almusallam T. Effect of sodium silicate to sodium hydroxide ratios on strength and microstructure of fly ash geopolymer binder. The Arabian Journal for Science and Engineering. 2014;39:4333–9.

Van Jaarsveld JGS, Van Deventer JSJ, Lukey GC. The effect of composition and temperature on the properties of fly ash- and kaolinite-based geopolymers. Chemical Engineering Journal. 2002;89:63–73.

Mo B, Zhu H, Cui X, He Y, Gong S. Effect of curing temperature on geopolymerization of metakaolin-based geopolymers. Applied Clay Science. 2014;99:144–8.

Khale D, Chaudhary R. Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development: a review. Journal of Materials Science. 2007;42:729–46.

Phair JW, Van Deventer JSJ. Effect of the silicate activator pH on the microstructural characteristics of waste-based geopolymers. International Journal of Mineral Processing. 2002;66:121–43.