The purpose of this paper is to develop the alkali-activated concrete which uses 100% fly ash as a binder without any cement. The compressive strength of the mortar was examined depending on the chemical change in alkali-activator through SEM and SEM/EDS observations and the XRD analysis. It was found from the test that the higher molar concentration induced the greater effect on the initial strength, and that $Si^{4+}$ and $Al^{3+}$ were eluted relative to the compressive strength of mortar. In addition, it was confirmed that Al and Si were determined to be most influential ingredients on the microstructural development of the mortar, and that the different ingredient of the activator was almost no change in solidity from the XRD analysis.
This paper examines the hydration and physical properties of alkali-blast furnace slag cement activated by Na$_2$SiO$_3$, Na$_2$CO$_3$, NaOH, Na$_2$SO$_4$. Four levels of Na$_2$O content in mixtures, 1, 3, 5, and 7 wt%, were investigated, and a W/S ratio 0.5 was used to prepare paste and mortar specimens. Compressive strength measurement of mortars was carried out adding alkali activated slag 30 wt% to OPC. The main hydration products with alkali activator kinds were C-S-H,C$_4$AH$\_$13/, AFt and Al(OH)$_3$ etc. For using Na$_2$CO$_3$ activated slag, hydration ratio of slag was higher than that of different activators, and Na$_2$SO$_4$ activated slag mortar appeared the highest compressive strength values at 28 days with activator content of 5 and 7 wt%.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2009.05a
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pp.319-320
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2009
The alkali activation products of slag, fly ash C and fly ash F were investigated using compressive strength test and synchrotron x-ray diffraction. We propose that the predominantly amorphous geopolymer formed under ambient conditions is a disordered form of one of the ABC-6 group of zeolites, which includes poly-types such as hydroxycancrinite, hydroxysodalite, chabazite, levyne or fransinite.
Kim, Baek-Joong;Kim, Jun-Hwan;Yi, Chong-Ku;Kang, Kyung-In
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2010.05a
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pp.389-390
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2010
this study is preliminary experimental research for develop methods to utilize the natural Hwangtoh as replacement materials for the cement in concrete, via alkali activation at $60^{\circ}C$ using NaOH solution and liquefied $Na_2SiO_3$ in a manufacture process of Hwangtoh concrete binder.
Jo, Byung-Wan;Kim, Kwang-Il;Park, Jong-Chil;Park, Seung-Kook
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.18
no.5
s.95
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pp.589-594
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2006
The recycling of industrial wastes in the concrete manufacturing is of increasing interest worldwide, due to the high environmental impact of the cement and concrete industries and to the rising demand of infrastructures, both in industrialized and developing countries. The production of municipal wastes in the South Korea is estimated at about 49,902 ton per day and only 14.5% of these are incinerated and principally disposed of in landfill. These quantities will increase considerably with the growth of municipal waste production, the progressive closing of landfill, so the disposal of municipal solid waste incinerator(MSWI) ashes has become a continuous and significant issue facing society, both environmentally and economically. MSWI ash is the residue from waste combustion processes at temperature between $850^{\circ}C\;and\;1,000^{\circ}C$. And the main components of MSWI ash are $SiO_2,\;CaO\;and\;Al_2O_3$. The aim of this study is to find a way to useful application of MSWI ash(after treatment) as a structural material and to investigates the hydraulic activity, compressive strength development composition variation of such alkali-activated MSWI ashes concrete. And it was found that early cement hydration, followed by the breakdown and dissolving of the MSWI-ashes, enhanced the formation of calcium silicate hydrates(C-S-H). The XRD and SEM-EDS results indicate that, both the hydration degree and strength development are closely connected with a curing condition and a alkali-activator. Compressive strengths with values in the 40.5 MPa were obtained after curing the activated MSWI ashes with NaOH+water glass at $90^{\circ}C$.
The purpose of this study is the basic research of self-compacting concrete using Alkali-Activated Slag (AAS) binder in order to emphasize the durability of structures and facilitate casting the fresh concrete in field. The AAS binder emitted low carbon dioxide ($CO_2$) is eco friendly material of new concept because AAS products not only emit little $CO_2$ during production but also reuse the industrial by-products such as ground granulated blast-furnace slag (GGBS) of the steel mill. Until now, almost of domestic and foreign research are using Ordinary Portland Cement (OPC) for self-compacting concrete, and also, nonexistent research about AAS. The self-compacting concrete must get the performance of flowability, segregation resistance, filling and passing ability. Nine concrete mixes were prepared with the main parameter of unit amount of binder (400, 500, 600 $kg/m^3$) and 3 types of water-binder (W/B) ratio. The results of test were that fresh concretes were satisfied with flowability, segregation resistance, and filling ability of JSCE. But the passing ability was not meet the criteria of EFNARC because of higher viscosity of AAS paste than OPC. This high viscosity of AAS paste enables the manufacturing of self compacting concrete, segregation of which does not occur without the using of viscosity agent. It is necessary that the development of high fluidity AAS binders of higher strength and the study of better passing ability of AAS concrete mixes in order to use self compacting AAS concrete in field.
Cement has been traditionally used as a main binding material of high ductile fiber reinforced cementitious composites. The purpose of this paper is to investigate the feasibility of using alkali-activated slag and polyvinyl alcohol (PVA) fibers for manufacturing high ductile fiber reinforced cementless composites. Two mixture proportions with proper flowability and mortar viscosity for easy fiber mixing and uniform fiber dispersion were selected based on alkali activators. Then, the slump flow, compression, uniaxial tension and bending tests were performed on the mixes to evaluate the basic properties of the composites. The cementless composites showed an average slump flow of 465 mm and tensile strain capacity of approximately 2% of due to formation of multiple micro-cracks. Test results demonstrated a feasibility of manufacturing high ductile fiber reinforced composites without using cement.
Ashok, M.;Jayabalan, P.;Saraswathy, V.;Muralidharan, S.
Advances in concrete construction
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v.9
no.2
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pp.207-215
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2020
This paper describes the experimental studies carried out to determine the properties of fresh and hardened concrete with Recycled Plastic Waste (RPW) as a partial replacement material for fine aggregates. In the experimental study, RPW was used for replacing river sand and manufactured sand (M sand) aggregates in concrete. The replacement level of fine aggregates was ranging from 5% to 20% by volume with an increment of 5%. M40 grade of concrete with water cement ratio of 0.40 was used in this study. Two different types of RPW were used, and they are (i) un-activated RPW and (ii) activated RPW. The activated RPW was obtained by alkali activation of un-activated RPW using NaOH solution. The hardened properties of the concrete determined were dry density, compressive strength, split tensile strength, flexural strength and ultrasonic pulse velocity (UPV). The properties of the concrete with river sand, M sand, activated RPW and un-activated RPW were compared and inferences were drawn. The effect of activation using NaOH solution was investigated using FT-IR study. The micro structural examination of hardened concrete was carried out using Scanning Electron Microscopy (SEM). The test results show that the strength of concrete with activated RPW was more than that of un-activated RPW. From the results, it is evident that it is feasible to use 5% un-activated RPW and 15% activated RPW as fine aggregates for making concrete without affecting the strength properties.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.9
no.3
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pp.120-128
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2005
In the construction industry, due to the cost rise of raw material for concrete, we have looked into recycling by-products which came from foundry. When using the Ground Granulated Blast-Furnace Slag(SG), it is good for enhancing the qualities of concrete such as reducing hydration heat, increasing fluidity, long-term strength and durability, but it has some problems : construction time is increased or the rotation rate of form is decreased due to low development of early strength. In this study, therefore, to enhance the early strength of SG mortar, we used some alkali activators(KOH, NaOH, $Na_2CO_3$, $Na_2SO_4$, water glass, $Ca(OH)_2$, alum. This paper deals with reacted products, setting time, heat evolution rate, flow and the strength development of SG cement mortar activated by alkali activators. From the results, if alkali activators were selected and added properly, SG is good for using as the materials of mortar and concrete.
In this paper, the effects of sodium hydroxide (NaOH) and aluminum potassium sulfate ($AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$) dosage on strength properties were investigated. For evaluating the property related to the dosage of alkali activator, sodium hydroxide (NaOH) of 4% (N1 series) and 8% (N2 series) was added to 1~5% (K1~K5) dosage of aluminum potassium sulfate ($AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$) and 1% (C1) and 2% (C2) dosage of calcium oxide (CaO). W/B ratio was 0.5 and binder/ fine aggregate ratio was 0.5, respectively. Test result clearly showed that the compressive strength development of alkali-activated slag cement (AASC) mortars were significantly dependent on the dosage of NaOH and $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$. The result of XRD analysis indicated that the main hydration product of $NaOH+AlK (SO_4)_2{\cdot}12H_2O$ activated slag was ettringite and CSH. But at early ages, ettringite and sulfate coated the surface of unhydrated slag grains and inhibited the hydration reaction of slag in high dosage of $NaOH+AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$. The $SO_4{^{-2}}$ ions from $AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$ reacts with CaO in blast furnace slag or added CaO to form gypsum ($CaSO_4{\cdot}2H_2O$), which reacts with CaO and $Al_2O_3$ to from ettringite in $NaOH+AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$ activated slag cement system. Therefore, blast furnace slag can be activated by $NaOH+AlK(SO_4)_2{\cdot}12H_2O$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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