Badanie hydratacji alitu w obecności zeolitów o niskiej i wysokiej zawartości krzemionki

dc.abstract.enSynthetic zeolites that are obtained from the hydrothermal reaction of NaOH with fly ash have a well-defined pore structure and pozzolanic properties. This work examines the effect of the low-silica (Na-A) and high-silica (ZSM-5) zeolite structure on the kinetics of alite hydration and mineralogical characteristics of the reaction products. The addition of the Na-A and ZSM-5 zeolites reduced the rate of heat release during the hydration reaction, which is typical for commonly used pozzolanic additives. The ZSM-5 zeolite had a much higher Si/Al ratio relative to the Na-A zeolite, which translated into a higher pozzolanic activity and resulted in greater stability of the hydration reaction kinetics. The addition of zeolites caused the heat of hydration to decrease compared to the reference pastes (the alite reference paste—206 J/g): Na-A 15%—148.9 J/g; ZSM-5 15%—149.9 J/g. The concentration of calcium ions in the alite solution and the content of active silica were identified as the most important parameters affecting the kinetic, morphological, and structural characteristics of the C–S–H phase. The addition of zeolites increased the amount of C–S–H gel phases formed. At the same time, the proportion of portlandite in the hydration products of the alite–zeolite systems decreased. Pozzolans reduced the ratio of CaO/SiO2 in the C–S–H phase, which for pastes with the addition of the Na-A ranged from 1.61 to 1.37, and for the ZSM-5 from 1.91 to 0.47. This ratio decreased with the dosage and the age of alite paste. In summary, this research has shown that synthetic zeolites are a viable pozzolanic additives.
dc.abstract.plSyntetyczne zeolity otrzymywane w wyniku reakcji hydrotermalnej NaOH z popiołem lotnym charakteryzują się dobrze określoną strukturą porowatą oraz właściwościami pucolanowymi. Niniejsza praca bada wpływ struktury zeolitów niskokrzemionkowych (Na-A) i wysokokrzemionkowych (ZSM-5) na kinetykę hydratacji alitu oraz mineralogiczne właściwości produktów reakcji. Dodatek zeolitów Na-A i ZSM-5 powodował obniżenie szybkości wydzielania ciepła podczas reakcji hydratacji, co jest typowe dla powszechnie stosowanych dodatków pucolanowych. Zeolit ZSM-5 charakteryzował się znacznie wyższym stosunkiem Si/Al w porównaniu do zeolitu Na-A, co przekładało się na wyższą aktywność pucolanową i skutkowało większą stabilnością kinetyki reakcji hydratacji. Dodatek zeolitów powodował zmniejszenie ciepła hydratacji w porównaniu do past referencyjnych (referencyjna pasta alitowa – 206 J/g): dla Na-A przy 15% – 148,9 J/g, a dla ZSM-5 przy 15% – 149,9 J/g. Najistotniejszymi parametrami wpływającymi na charakterystyki kinetyczne, morfologiczne i strukturalne fazy C–S–H były stężenie jonów wapnia w roztworze alitowym oraz zawartość aktywnej krzemionki. Dodatek zeolitów zwiększał ilość powstających faz żelowych C–S–H, jednocześnie powodując zmniejszenie udziału portlandytu w produktach hydratacji układów alit–zeolit. Dodatki pucolanowe obniżały stosunek CaO/SiO₂ w fazie C–S–H, który dla past z dodatkiem Na-A mieścił się w zakresie od 1,61 do 1,37, natomiast dla ZSM-5 od 1,91 do 0,47. Wartość tego stosunku malała wraz ze wzrostem dawki dodatku oraz wiekiem pasty alitowej. Podsumowując, badania wykazały, że syntetyczne zeolity stanowią efektywne dodatki pucolanowe.
dc.affiliationPolitechnika Lubelska
dc.affiliationPolitechnika Lubelska
dc.contributor.authorStyczeń, Joanna Maria
dc.contributor.authorFranus, Wojciech
dc.date.accessioned2025-03-20T12:58:34Z
dc.date.available2025-03-20T12:58:34Z
dc.date.issued2025-03-20
dc.description.abstractAbstractSynthetic zeolites that are obtained from the hydrothermal reaction of NaOH with fly ash have a well-defined pore structure and pozzolanic properties. This work examines the effect of the low-silica (Na-A) and high-silica (ZSM-5) zeolite structure on the kinetics of alite hydration and mineralogical characteristics of the reaction products. The addition of the Na-A and ZSM-5 zeolites reduced the rate of heat release during the hydration reaction, which is typical for commonly used pozzolanic additives. The ZSM-5 zeolite had a much higher Si/Al ratio relative to the Na-A zeolite, which translated into a higher pozzolanic activity and resulted in greater stability of the hydration reaction kinetics. The addition of zeolites caused the heat of hydration to decrease compared to the reference pastes (the alite reference paste—206 J/g): Na-A 15%—148.9 J/g; ZSM-5 15%—149.9 J/g. The concentration of calcium ions in the alite solution and the content of active silica were identified as the most important parameters affecting the kinetic, morphological, and structural characteristics of the C–S–H phase. The addition of zeolites increased the amount of C–S–H gel phases formed. At the same time, the proportion of portlandite in the hydration products of the alite–zeolite systems decreased. Pozzolans reduced the ratio of CaO/SiO2 in the C–S–H phase, which for pastes with the addition of the Na-A ranged from 1.61 to 1.37, and for the ZSM-5 from 1.91 to 0.47. This ratio decreased with the dosage and the age of alite paste. In summary, this research has shown that synthetic zeolites are a viable pozzolanic additives.
dc.description.fininstitutionNarodowe Centrum Nauki (NCN)
dc.description.projectPRELUDIUM
dc.identifier.orcid0000-0001-7325-5045
dc.identifier.orcid0000-0002-4599-3427
dc.identifier.project2021/41/N/ST8/02458
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14629/18533
dc.languagepl
dc.language.otheren
dc.pbn.affiliationcivil engineering, geodesy and transport
dc.pbn.affiliationcivil engineering, geodesy and transport
dc.relation.issn2083-3318
dc.relation.nameROCK
dc.relation.publicationhttps://link.springer.com/article/10.1007/s43452-024-01022-4
dc.rightsCC-BY-4.0
dc.subject.languageen
dc.subject.othersynthetic zeolites
dc.subject.otheralite
dc.subject.otherheat of hydration
dc.subject.othercement matrix microstructure
dc.subject.plzeolity syntetyczne
dc.subject.plalit
dc.subject.plciepło hydratacji
dc.subject.plmikrostrktura matrycy cementowej
dc.titleBadanie hydratacji alitu w obecności zeolitów o niskiej i wysokiej zawartości krzemionki
dc.title.alternativeInvestigation of alite hydration in the presence of low- and high-silica zeolites
dc.typeDataset
dspace.entity.typePublicationen
oaire.citation.issue4
oaire.citation.volume24
Files

Original bundle

Name:
ASAP ALITE.ods
Size:
39.7 KB
Format:
OpenDocument Spreadsheet
Licence:
CC-BY - Uznanie autorstwa 4.0
Download
Name:
ASAP Na-A.ods
Size:
40.68 KB
Format:
OpenDocument Spreadsheet
Licence:
CC-BY - Uznanie autorstwa 4.0
Download
Name:
ASAP ZSM-5.ods
Size:
63.6 KB
Format:
OpenDocument Spreadsheet
Licence:
CC-BY - Uznanie autorstwa 4.0
Download
Name:
Conductivity tests.ods
Size:
20.85 KB
Format:
OpenDocument Spreadsheet
Licence:
CC-BY - Uznanie autorstwa 4.0
Download
Name:
Kinetics of the hydration process - dQ;dt.ods
Size:
28.38 KB
Format:
OpenDocument Spreadsheet
Licence:
CC-BY - Uznanie autorstwa 4.0
Download

License bundle

Name:
license.txt
Size:
312 B
Format:
Item-specific license agreed to upon submission
Description:
Download
Publication available in collections:
Research Data