فصلنامه مدیریت محیط زیست شهری

مقاومت بلوک‌های رسی ژئوپلیمری با استفاده از ضایعات صنعتی-کشاورزی و سیلیکات سدیم سنتزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی سیرجان

2 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سیرجان

چکیده
باتوجه ‌به سه معضل مهم انرژی، کمبود مواد اولیه، و پسماند، توسعه مصالح ساختمانی سازگار با محیط زیست جزوء برنامه های توسعه ای حوزه مهندسی عمران می باشد. این مطالعه به بررسی استفاده از ضایعات صنعتی و کشاورزی در توسعه بلوک‌های رسی پایدار از طریق فناوری ژئوپلیمریزاسیون فعال‌شده با سیلیکات سدیم سنتز شده می‌پردازد. خاک رس کائولینیت به عنوان ماتریس اولیه استفاده شد و با خاکستر بادی صنعتی، خاکستر پوسته برنج و ماسه های طبیعی جهت سنتز افزودنی سیلیکات سدیم تکمیل شد. فعال‌کننده قلیایی از طریق فرآیند انحلال بهینه‌شده با هیدروکسید سدیم از ماسه سیلیسی سنتز شد و نسبت مولی SiO₂/Na₂O برابر با 5/1 و نسبت H₂O/Na₂O برابر با 10 به دست آمد. نمونه‌ها تحت شرایط مختلف عمل‌آوری و غلظت‌های مختلف سیلیکات سدیم سنتزی در بلوک های رسی با درصدهای مختلف ضایعات (5/0، 1، و 5/1 درصد) آزمایش شدند. یافته‌های کلیدی نشان می‌دهند که: (1) مقاومت فشاری با 30 سی‌سی فعال‌کننده قلیایی در عمل‌آوری 150 درجه سانتیگراد 21 تا 24 درصد افزایش یافت. (2) جایگزینی بهینه 1٪ خاکستر پوسته برنج، حداکثر مقاومت (81/1 مگاپاسکال) را به همراه داشت که از خاکستر بادی بهتر عمل می‌کرد؛ (3) عمل‌آوری طولانی‌تر به دلیل ژئوپلیمریزاسیون کامل، مقاومت را 18 تا 30 درصد در نمونه‌های 7 روزه افزایش داد؛ (4) فعال‌کننده مشتق‌شده از ماسه سیلیس از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه بود. نتایج تأیید می‌کند که ژئوپلیمرهای مشتق‌شده از ضایعات، انرژی مصرفی را کاهش می‌دهند و در عین حال، محصولات جانبی صنعتی/کشاورزی را به کار می‌گیرند و مسیری مقیاس‌پذیر برای ساخت‌وساز سازگار با محیط زیست ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


1-   Abdul Kadir, A., Sarani, N., An overview of wastes recycling in fired clay bricks, International journal of integrated engineering, 2012, 4(2), p. 53-69.
2-   Zhibin, M., Hao, S., Xinxing, Z., Jianming, G., Jinyan, L., Guangjun, L., Yanxia, G., Siyu, D., Feasibility analysis of the preparation of geopolymers from different types of coal based ash: Reaction, synthesis, and properties, Case Studies in Construction Materials, 2024, 20. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03234
3-   Zhang, G., He, X., Zhang, P., Mitigation strategies for efflorescence in fly ash-based geopolymers: A critical review, Journal of Cleaner Production, 2023, 402, p. 1122–1138. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136815
4-   Mohseni, E., Tang, W., Cui, H., Rice husk ash as a renewable source for high-performance geopolymers: Reactivity mechanisms and microstructural evolution, Cement and Concrete Composites, 2024, 146, p. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2023.105382
5-   Khezri, M., Yaghoubi, E., & Arulrajah, A., Synthesis of sodium silicate from silica sand for geopolymer production: Optimization and cost analysis, Construction and Building Materials, 2022, 342, p. 1045–1058. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127845
6-    Tanan, C., Thanakorn, C., Thanakit Thepumong Worathep, S., Anupong, K., Sumate, C., Influence of partial substitution of metakaolin by palm oil fuel ash and alumina waste ash on compressive strength and microstructure in metakaolin-based geopolymer mortar, Case Studies in Construction Materials, 2023, 19. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02519
7-   Bokyeong, L., Gyuyong, K , Raehwan, K. , Bongsuk, C. , Sujeong , L., Chul-Min, C., Strength development properties of geopolymer paste and mortar with respect to amorphous Si/Al ratio of fly ash Construction and Building Materials, 2017, 151, p. 512-519
8-   Nergis, D.D.B., Abdollah, M.M.A.B., Vizureanu, P., Tahir, M.F.M., Geopolymers and Their Uses: Review, Materials Science and Engineering, 2018, 374.
9-   Alqarni, A.S., Albidah, A.S., Abadel, A.A., Thermal curing effects on kaolin-based geopolymer concrete, Journal of Materials Research and Technology, 2021, 15, p. 302–314. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.08.032
10- Bazyar, M.H., Ebrahimi, M., Zamani Lenjani, M., Makarchian, M., The Effect of Rice Husk Ash on Mechanical Properties of Clayey Soils Stabilized with Lime in the Presence of Sulphate. Journal of Engineering Geology, 2018, 11(3), p. 23-52.
11- Blaszczynski, T.Z., Król, M.R., Alkaline Activator Impact on the Geopolymer Binders, Materials Science and Engineering Conference Series, 2017, 245. https://doi.org/10.1088/1757-899X/245/2/022036
12-ابراهیمی، م.، بررسی تأثیر الیاف و مواد تثبیت­کننده بر روی رفتار ماسه­ی رس­دار، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران- خاک و پی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه بوعلی­سینا، 1393.
13-Sun, S., Lin, J., Zhang, P., Fang, L., Ma, R., Quan, Z., Song, X., Geopolymer synthetized from sludge residue pretreated by the wet alkalinizing method: Compressive strength and immobilization efficiency of heavy metal, Construction and Building Materials, 2018, 170, p. 619-626.
14- اسماعیل­نیا، م.، و فریدی، م.، رابطه مقاومت فشاری با مقاومت کششی و ضریب کشسانی در بتن خود تراکم حاوی سنگدانه بازیافتی و زئولیت طبیعی، فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات بتن، 1393، 7(1)، صفحه 22-7.
15-زیدآبادی، ا.، امکان‌سنجی تولید ژئوپلیمر از خاکستر سیلیس ضایعات کشاورزی و استفاده ازآن‌جهت بهسازی خاک و حذف فلزات سنگین، پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشکده مهندسی عمران. دانشگاه صنعتی سیرجان، 1397.
16- Tchakouté, H.K., Rüscher, C.H., Kong, S., Kamseu, E., Leonelli, C., Geopolymer binders from metakaolin using sodium waterglass from waste glass and rice husk ash as alternative activators: A comparative study. Construction and Building Materials, 2016, 114, p. 276-289.
17-   Mohammed, J., Soil and Soil Mechanics Textbook (1st ed.). University of Duhok, Duhok Governate, kurdistan Region, Iraq, 2014.
18-  He, J., Jie, Y., Zhang, J., Yu, Y., Zhang, G., Synthesis and characterization of red mud and rice husk ash-based geopolymer composites, Cement and Concrete Composites, 2013, 37, p. 108-118. Diop, MB., Grutzeck, MW., Low temperature process to create brick, Construction and Building Material; 2008, 22(6), p. 1114–21.
19-داوری آلقو، س.، تاثیرسرباره قلیا- فعال بر روی خصوصیات مقاومتی خاک رس، پایان­ نامه کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه تبریز، 1395. 
20-ملاعباسی، ح.، و شوش­پاشا، ع.، بررسی اثر زئولیت بر مقاومت خاک ماسه­ای بابلسر تثبیت­ شده با سیمان با استفاده از آزمایش­های مقاومت فشاری تک‌محوری،  مجله علمی - پژوهشی مهندسی عمران مدرس، 1395، 16(4)، صفحه 213-203.
21-ظفری، م.، رنجبر، م.، مدندوست، ر. و بلالایی، ف.، بررسی تولید آجر با استفاده از خاکستر پوسته برنج ماسه و آهک، هفتمین کنگره بین‌المللی مهندسی عمران، تهران، 1385.
22-Vakili,  A.,  Selamat,  M.,  Moayedi,  H., Amani,  H., Stabilization  of dispersive soils by pozzolan Forensic Engineering 2012: Gateway to a Safer Tomorrow, 2013, p. 726-735.
 23-امینی، م.، میرجلیلی، ع.، بررسی و مقایسه مدول الاستیسیته و مقاومت فشاری خشت خام، اولین کنفرانس ملی مهندسی عمران و توسعه پایدار ایران، تهران، 1393.

  • تاریخ دریافت 09 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 24 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 11 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 15 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1404