Утилизация промышленных и сельскохозяйственных отходов рассматривается как важный шаг в деле охраны окружающей среды за счет сокращения потребления невозобновляемых ресурсов. Зола, полученная из сельскохозяйственных отходов, известна своей способностью улучшать эксплуатационные характеристики композитных веществ и бетона.
Зола из сахарного тростника является одним из наиболее распространенных сельскохозяйственных отходов с высокой пуццолановой реактивностью и эффектом заполнения микроагрегатами. Высокая пуццолановая реактивность такой золы обусловлена наличием аморфного диоксида кремния и небольшого размера его частиц. Так как размер частиц меньше, чем размер частиц цемента, при добавлении, он увеличивает плотность укладки затвердевшей композитной пасты и улучшает микро- и макро- свойства бетона.
Однако объемная плотность золы после химической обработки и процесса сжигания чрезвычайно мала, что затрудняет увеличение объема замещения цемента без увеличения водопоглощения в цементирующей системе. Избыточное количество золы приведет к увеличению свободного водопоглощения и снижению прочности закаленного цементирующего каркаса из-за образования микропустот в ее ячеистой структуре.
При производстве кремниевого геля из рисовой скорлупы и геотермального шлама с целью получения цементирующего материала с лучшей микроструктурой и лучшими тепловыми характеристиками, обнаружили, что существенное влияние на действие кремниевого геля в цементирующем материале оказывают наноразмерные частицы. Они изменяют вязкость жидкой фазы и ее пуццолановые свойства.
Химический состав растворимого кремнезема можно определить с помощью рентгеновского анализатора. В процессе гелификации, кремнезем находится в мономерной форме кремниевой кислоты. Это явление объясняет основной состав окиси кремнезема в растворимом виде, например Na2O, обусловленный процессом полимеризации.
Происходит три фазы:
· полимеризация мономеров для образования частиц;
· рост частиц;
· воссоединение частиц в разветвленных цепочках, которые распространяются по всему раствору, что повышает вязкость и образует растворимый кремнегель.
Смеси разделяются на четыре типа: 2,5% растворимый кремнезем с гелификацией HCl (S1), 5% растворимый кремнезем с гелификацией HCl (S2), 2,5% растворимый кремнезем без гелификации HCl (S3) и 5% растворимый кремнезем без гелификации HCl (S4).
Свойства микроструктуры.
Пористая структура раствора может существенно повлиять на показатели механической прочности. Добавление вторичных гелей на основе растворимого кремнезема дает более высокую прочность на сжатие.
Считается, что более высокая концентрация щелочей и кремнезема из раствора способствует ускорению эволюции тепла в период покоя, когда Ca2+ потребляет эти прекурсоры для зарождения.
В системе, некоторые щелочи могут быть связаны с гелевой структурой С-S-H. Низкое соотношение Ca/Si и высокое содержание глинозема также способствуют связыванию щелочи в геле. Это объясняет более высокую прочность раствора растворителя кремнезема на сжатие.
Механические свойства раствора, содержащего кремнегель с гелификацией HCl и без нее, постоянно улучшаются по мере увеличения периода отверждения. Включение растворимого кремнезема в растворную смесь улучшает процесс гидратации на ранних стадиях и делает так, что микроструктура каркаса затвердевает за счет добавления гидратных гелей из силиката кальция. Преобразование кремниевой золы в растворимую форму показало положительное влияние на улучшение состава раствора или любого цементирующего материала.