Development of Geopolymer Concrete from ฺBagasse Ash and Waste Materials

Abstract

The purpose of this research was to develop geopolymers concrete made from bagasse ash, in terms of workability, setting time, drying shrinkage, compressive strength, water permeability and abrasion. Source materials as bagasse ash was improved properties by replacing 0-7.5% of calcined water supply sludge, aluminum scrap at 0.4% and ordinary Portland cement (OPC) at 5% by weight. Workability of geopolymer concrete were observed by adding water, superplasticizers type F and G between 0-5% by weight of bagasse ash. Geopolymer concrete mixed with 10 molars of NaOH, ratio of NaOH/Na2SiO3 = 1.0, AL/B ratios varied between 0.50-0.60, CA/AL ratios were 5-6 and curing temperature in range of 40-100ºC. The workability and setting time of fresh concrete were investigated. Drying shrinkage also observed. The compressive strength was measured at age 3 7 28 and 90 days. For water permeability and abrasion resistance were examined at 28 days.

The results showed that the using of replacing materials affects the duration of both initial and final setting time, except for OPC. The AL/B ratio of 0.50 exhibited the maximum compressive strength. While the AL/B ratio of 0.55 was suitable to produce the geopolymers concrete. The addition of superplasticizers type F and G in range of 1-3% gained both the compressive strength and workability. While adding extra water had an insignificant effect on the geopolymer concrete. Using replacement materials in bagasse ash resulted in a reduction of in drying shrinkage, except for OPC. The replacement with calcined water supply sludge at 7.5% gave the highest compressive strength. However, the replacement with ordinary Portland cement produced the higher compressive strength than the controlled geopolymer concrete and the geopolymer concrete made from blended materials. The curing temperature of 80-100 °C produced the high compressive strength increased with the age of samples. The lower temperature curing obtained the low of compressive strength and slowly development as the later age. For durability properties in term of water permeability and abrasion resistance, it reveals that that geopolymer concrete was better than the general concrete.

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อพัฒนาจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตที่ผลิตจากเถ้าชานอ้อย ในด้านการทำงานได้ การก่อตัว การหดตัวเมื่อแห้ง ค่ากำลังอัด อัตราการซึมผ่าน และการสึกกร่อน ทำการปรับปรุงวัสดุตั้งต้นที่เป็นเถ้าชานอ้อยด้วยการแทนที่ตะกอนน้ำประปาเผาร้อยละ 0-7.5 เศษอะลูมิเนียมร้อยละ 0.4 และปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทที่ 1 ร้อยละ 5 โดยน้ำหนักเถ้าชานอ้อย ปรับปรุงความสามารถในการทำงานได้ด้วยการเติมสารลดน้ำพิเศษประเภท F และ G ในอัตราส่วนร้อยละ 0-5 และเติมน้ำในอัตราส่วนร้อยละ 0-5 โดยน้ำหนักเถ้าชานอ้อย ใช้ความเข้มข้นของ NaOH เท่ากับ 10 โมล่าร์ อัตราส่วน NaOH/Na2SiO3 เท่ากับ 1 อัตราส่วน AL/B อยู่ในช่วง 0.5-0.60 อัตราส่วน CA/AL ในช่วง 5-6 และบ่มที่อุณหภูมิในช่วง 40-100 องศาเซลเซียส ทดสอบการทำงานได้ด้วยการทดสอบค่าการยุบตัวและการก่อตัวของคอนกรีตสด ทดสอบการหดตัวเมื่อแห้ง ทดสอบกำลังอัดที่อายุ 3 7 28 และ 90 วัน ส่วนการทดสอบค่าการซึมผ่านน้ำและการสึกกร่อนทดสอบที่อายุ 28 วัน

ผลการศึกษาพบว่าการแทนที่เถ้าชานอ้อยด้วยวัสดุอื่นมีผลกระทบต่อระยะเวลาการก่อตัวทั้งช่วงต้นและช่วงปลาย ยกเว้นการแทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ อัตราส่วน AL/B เท่ากับ 0.50 ให้กำลังอัดสูงสุด ส่วน 0.55 มีความสามารถในการทำงานได้ที่เหมาะสำหรับการผลิตจีโอโพลิเมอร์คอนกรีต การเติมสารลดน้ำพิเศษประเภท F และ G ร้อยละ 1-3 พบว่าส่งผลดีทั้งทางด้านกำลังอัดและการทำงานได้ ส่วนการเติมน้ำมีผลต่อจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตเถ้าชานอ้อยเพียงเล็กน้อย การแทนที่วัสดุทุกชนิดในเถ้าชานอ้อยส่งผลให้การหดตัวเมื่อแห้งลดลงยกเว้นปูนซีเมนต์ กำลังอัดของจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตเถ้าที่ผลิตจากชานอ้อยมีค่าสูงสุดเมื่อแทนที่ด้วยตะกอนน้ำประปาร้อยละ 7.5 โดยน้ำหนัก อย่างไรก็ดีการแทนที่ด้วยปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์นั้นมีค่ากำลังอัดสูงกว่า จีโอโพลิเมอร์คอนกรีตควบคุมและจีโอโพลเมอร์ที่ใช้กลุ่มวัสดุผสมอื่น การบ่มที่อุณหภูมิ 80-100 องศาเซลเซียส ให้ค่ากำลังอัดสูงและพัฒนาตามอายุทดสอบ สำหรับในกรณีบ่มที่อุณหภูมิต่ำกว่านั้น พบว่ามีการพัฒนากำลังอัดค่อนข้างช้า สำหรับสมบัติด้านความทนทาน ซึ่งพิจารณาในรูปแบบของการซึมผ่านน้ำและการต้านทานการสึกกร่อน พบว่าจีโอโพลิเมอร์คอนกรีตมีค่าสูงกว่าคอนกรีตทั่วไป