10850

توسعه فعال كننده هاي اقتصادي براي تثبيت خاك ها با استفاده از ژئوپليمرها

1397

دكتر بازيار-دكتر شريعتمداري

در طي دو قرن اخير ، سيمان پرتلند معموليOPC به يك مؤلفه اساسي محيط زيست تبديل شده كه باعث گرم شدن زمين و ،تهديدي براي انسان و محيط زيست محسوب مي شود. صنعت سيمان مسئول 5٪ - 8٪ از كل توليد CO2 در جهان است كه تقريباً معادل 305 ميليون اتومبيل است.نياز فوري يكي از گزينه هاي جايگزين براي سيمان پرتلند معموليOPC ،ژئوپليمرها هستند. همانطوركه در تحقيقات پيشين نشان مي دهد ژئوپليمرها داراي خواص مكانيكي مشابه با تثبيت كننده هاي سيماني هستند. همچنين داراي مقاومت شيميايي عالي و تركهاي بوجود آمده ناشي از آب كوچك و جزئي هستند و بعلاوه انتشار CO2 براي ژئوپليمر به طور قابل توجهي كاهش مي يابد، توليد ژئوپليمر داراي 80٪ كربن كمتر و 30٪ رد انرژي كمتر است. [1] نام "ژئوپليمرها" اولين بار توسط J. Davidovits براي توصيف پليمرهاي معدني استنباط شده از ژئوشيمي مطرح شد. ژئوپليمر،تثبيت كننده هاي معدني به دست آمده از ژئوپليمرزاسيون را توصيف مي كند كه شامل يك واكنش از محلول هيدروكسيد قليايي يا يك محلول پلي سيليكات قليايي با اكسيدهاي آلومينوسيليكات جامد است كه به طور غني در مواد با منشاء زمين شناسي يا فرآورده هاي فرعي صنعتي وجود دارد. براي به دست آوردن كامپوزيت هاي ژئوپليمر با خواص خاص ، انتخاب پيش ماده هاي كافي ، مخلوط كردن آن با محلول قليايي با غلظت مناسب مولار و نسبت Si / Al مهم است ، و بايد آن را در دماي محيط و يا دماي بالا عمل آوري كرد.نوع فعال كننده مورد استفاده تأثير زيادي در انحلال مواد اوليه يون هاي Al و Si دارد. معمولا ژئوپليمرها با مخلوط كردن تثبيت كننده هاي جامد ، فعال كننده هاي قليايي و آب به دست مي آيند و سپس همانطور كه گفته شد در دماي بالاتر قابل عمل آوري مي باشند.متداول ترين پيش ماده هاي جامد براي ژئوپليمرها خاكستر آتشفشاني و سرباره هستند.فعال كننده هاي قليايي معمولي، سديم هيدروكسيد يا پتاسيم هيدروكسيد ، سيليكات سديم و مخلوط هاي آنها هستند. در مورد ژئوپليمر مبتني بر خاكستر آتش فشاني با كلسيم بالا و سرباره فعال شده قليايي ، فرايند واكنش آنها متفاوت است و محصولات اصلي واكنش هيدراتهاي سيليكات آلومينيوم كلسيمC-A-S-H) ) هستند. [2-3] تحقيقات قبلي نشان مي دهد كه فرآيند واكنش و ژئوپليمرزاسيون بسيار تحت تأثير پارامترهاي مختلف مانند دماي عمل آوري و غلظت قليايي فعال كننده ها است.اگرچه مطالعاتي كه با هدف جايگزيني سيمان پرتلند با GGBFS انجام شده اند ، موفقيت آميز بوده اند ، اما تجاري كردن اين تثبيت كننده هنوز دور از تحقق است. [4] انتخاب فعال كننده قليايي يكي از مهمترين فاكتورها است زيرا ماهيت شيميايي و مقادير فعال كننده تأثير قابل توجهي در محصولات هيدراتاسيون و توسعه مقاومت تثبيت كننده GGBFS فعال شده قليايي دارد. فعال كننده هاي قليايي معمول سديم هيدروكسيد NaOH و سديم سيليكات هستند.[5] اگرچه فعال كننده هاي مبتني بر سديم به دليل غلظت بالاي يون هاي هيدروكسيدOH− منجر به ايجاد مقاومت بالا مي شوند ، چندين مشكل عملي با اين فعال كننده وجود دارد مانند تسريع زمان تنظيم ، سَميت مرتبط با pH بالا و هزينه نسبتاً بالا. بسياري از مطالعات قبلي مقاومت فشاري بالاتر، از فعال سازي بوسيله سديم سيليكات را نسبت به فعال سازي با سديم هيدروكسيد( با وجود پتانسيل پايين تر سيليكات سديم )براي انتشار OH− گزارش كرده اند، توضيح داده اند كه سديم سيليكات به پايين آوردن سينتيك (كينتيك) واكنش اوليه ،كمك مي كند.[6] با اين حال ، سديم سيليكات بسته به ميزان استفاده شده باعث تنظيم سرعت بالا در گيرش ملات مي شود ، و اين اغلب يك مانع مهم براي كاربردهاي عملي است.كلسيم هيدروكسيد Ca (OH) 2 گزينه هاي بالقوه اي براي فعال كننده هاي قليايي است زيرا اين ماده شيميايي بسيار ارزان تر از سديم هيدروكسيد يا سديم سيليكات است. [7] استفاده از فعال كننده هاي قليايي كم هزينه براي توليد تثبيت كننده مناسب مي تواند نقش مهمي در جايگزيني سيمان پرتلند توسط تثبيت كننده هاي قليايي فعال داشته باشد. مؤثرترين و رايج ترين فعال كننده ها اغلب مبتني بر سديم هيدروكسيد و يا سديم سيليكات است كه هزينه نسبتاً بالايي دارند.در اين تحقيق ، تلاش براي ايجاد فعال كننده هاي مناسب با تركيب قليايي كم هزينه صورت ميگرد.براي تحقق اين هدف ، سديم كربنات وكلسيم هيدروكسيد، سديم هيدروكسيد، سديم سيليكات در نسبت هاي مختلف براي فعال سازي سرباره كوره آهن گدازي و خاكستر آتشفشاني استفاده ميشود. [8]

1/30/2021 12:00:00 AM

75162

1401/03/30

Developing low-cost activator for stabilization soils using geopolymer

تثبيت خاك،ژئوپليمر،سيمان،اقتصادي كردن،فعال كننده

Soil stabilization, geopolymer, cement, , activator. , economization