Использование наночастиц, извлеченных из рисовой шелухи, в качестве минерального вяжущего

Журнал: №5-2019
Авторы:

Ашкар Н. Эль
Морси А.
Тарек А.

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-770-5-25-31
УДК: 539.2

 

АннотацияОб авторахСписок литературы
В мире существует много источников выбросов CO2. Это исследование затрагивает два наиболее важных из них. Первый источник – производство портландцемента как основного компонента портландцементного бетона (ПЦБ), который является основным компонентом строительной отрасли. Вторым источником является CO2, образующийся в результате сжигания рисовой шелухи (РШ) в рисовой промышленности. Установлено, что из рисовой шелухи есть возможность выделения различных типов наночастиц, при этом предотвращается сжигание шелухи. Этими наночастицами предлагается производить частичную замену портландцемента (ПЦ) в бетоне. В этом случае данные частицы выступают пуццолановыми добавками. Замену части ПЦ в бетонах можно считать одним из путей решения проблемы выбросов при производстве цемента. Главная цель этого исследования – изучение пуццоланической активности наночастиц, выделенных из рисовой шелухи, и подтверждение возможности их использования в строительной индустрии. Был проведен ряд экспериментов для проверки пуццоланической активности различных частиц нано-кремнезема, извлекаемых из рисовой шелухи. Извлечение частиц проводилось по двум методикам. В ходе исследования было проверено два метода определения активности. Первый – измерение электропроводности, второй – индекс активности прочности согласно ASTM C311. В каждом методе использовались различные нанокремнеземы (НК) в сравнении с микрокремнеземом (МК), который хорошо известен как пуццолановый материал и также сравнивался с мраморным порошком, как инертным материалом. Результаты метода электропроводности показывают, что нанокремнезем 1 имеет превосходную пуццолановую активность по сравнению с другими материалами, использованными в данном исследовании. С другой стороны, использование второго метода (индекс активности) для НК и МК дает почти такую же пуццоланическую активность, это может быть связано с тем, что наночастицы недостаточно хорошо распределились (диспергировали) в цементной матрице. По полученным результатам можно сделать вывод, что нанокремнезем может быть использован в качестве хорошей замены портландцемента в связи с его пуццоланической активностью, что в свою очередь ведет к уменьшенной эмиссии опасных газов при производстве цемента, а также к использованию рисовой шелухи как отходов.
Н. Эль АШКАР, профессор, Проектирование зданий и сооружений (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
А. МОРСИ, доцент, Проектирование зданий и сооружений (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
А. ТАРЕК, помощник преподавателя (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

Арабская академия науки, технологии и морского транспорта (Александрия, Египет)

1. Greenhouse Gas Emissions. United States Environmental Protection Agency. January 19, 2017. https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions (date of access 19.06.2018)
2. Sabrah B.A., El-Aleem S. Abd, Gouda H. Physico-mechanical and chemical properties of composite cement containing high percentages of mechanically activated Egyptian slag. International Journal of Engineering Research & Technology. 2014. Vol. 3 (9), pp. 1446–1457.
3. Abd El. Aziz, S. Abd El-Aleem, Heikal M., El-Didamony H. Hydration and durability of sulphate-resisting and slag cement blends in Caron’s Lake water. Cement and Concrete Research. 2005. Vol. 35. Iss. 8, pp. 1592–1600.
4. El-Didamony H., S. Abd El-Aleem Mohamed, Gouda H. Durability performance of blended cements incorporating Egyptian SRC and GBFS in Aggressive Water. International Journal of Innovative Science and Modern Engineering (IJISME). 2015. Vol. 3. Iss. 9, pp. 23–35.
5. Bahurudeen A., Kaisar Wani, Mirza Abdul Basit, Manu Santhanam Assesment of pozzolanic performance of sugarcane bagasse ash. Journal of Materials in Civil Engineering. 2016. Vol. 28 Iss. 2. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0001361
6. Pavía S., Walker R., Veale P., Wood A. Impact of the properties and reactivity of rice husk ash on lime mortar properties. Journal of Materials in Civil Engineering. 2014. Vol. 26. Iss. 9. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0000967
7. Ulukaya Serhan, Yüzer Nabi. Assessment of pozzolanicity of clay bricks fired at different temperatures for use in repair mortar. Journal of Materials in Civil Engineering. 2016. Vol. 28 Iss. 8. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0001560
8. Bentz Dale P., Durán-Herrera Alejandro, Galvez-Moreno Daniel. Comparison of ASTM C311 Strength Activity Index testing vs. testing based on constant volumetric proportions. Journal of ASTM International. 2011. Vol. 9. Iss. 7. DOI: 10.1520/JAI104138
9. Rice Market Monitor. Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2016. Vol. XIX Iss. 3. http://www.fao.org/fileadmin/templates/est/COMM_MARKETS_MONITORING/Rice/Images/RMM/RMM-Oct16_H.pdf
10. Heikal Mohamed, Aziz M. Abd El., El-Aleem S. Abd, El-Didamony H. Effect of polycarboxylate on rice husk ash Pozzolanic cement. Silicates Industriels. 2004. Vol. 69 (9–10), pp. 73–84.
11. El-Aleem Mohamed Saleh Abd. Activation of granulated blast-furnace slag using lime rich sludge in presence and absence of rice husk ash. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2015. Vol. 5. Iss. 3, pp. 43–51.
12. Chen Haoran, Wang Weixing, Martin Jarett C., Oliphant Adam J., Doerr Paige A., Xu Jeffery F. Extraction of lignocellulose and synthesis of porous silica nanoparticles from rice husks: a comprehensive utilization of rice husk biomass. ACS Sustainable Chem. Eng. 2013. Vol. 1. Iss. 2, pp. 254–259. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/sc300115r
13. El-Alfi E.A., Radwan A.M., Abd El-Aleem S. Effect of limestone fillers and silica fume pozzolana on the characteristics of sulfate resistant cement pastes. Ceramics Silikaty. 2004. Vol. 48. Iss. 1, pp. 29–33.
14. Abd-El.Aziz M.A., Aleem S. Abd. El., Heikal Mohamed. Physico-chemical and mechanical characteristics of pozzolanic cement pastes and mortars hydrated at different curing temperatures. Construction and Building Materials. 2012. Vol. 26. Iss. 1, pp. 310–316.
15. Abd-El-Aleem S., Abd-El-Aziz M.A., El-Didamony H. Calcined carbonaceous shale pozzolanic Portland cement. Egyptian Journal of Chemistry. 2002. Vol. 5. Iss. 3, pp. 501–517.
16. ASTM Standard C311-05: Standard Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use in Portland-Cement Concrete.
17. ASTM Standard C125: Standard terminology Relating to concrete and concrete Aggregates.
18. Heikal Mohamed, Abd El-Aleem S., Morsi W.M. Characteristics of blended cements containing nano-silica. Housing & Building National Research Center (HBRC) Journal. 2013. Vol. 9, pp. 243–255.
19. Abd El-Aleem S., Heikal Mohamed, Morsi W.M. Hydration characteristic, thermal expansion and microstructure of cement containing nano-silica. Construction and Building Materials. 2014. Vol. 59. Iss. 30, pp. 151–160.
20. Saleh Abd El-Aleem, Abd El-Rahman Ragab. Chemical and physico-mechanical properties of composite cements containing micro- and nano-silica. International Journal of Civil Engineering and Technology. 2015. Vol. 6, pp. 5, pp. 45–64.
21. Saleh Abd El-Aleem Mohamed, Wafaa Mohamed Morsi. Performance of nano-modified cement pastes and mortars in Caron’s lake water. International Journal of Engineering and Advanced Technology. 2015. Vol. 4. Iss. 6, pp. 80–94.
22. El-Didamony H., Abd El-Aleem S., Abd El-Rahman Ragab. Hydration behavior of composite cement containing fly ash and nanosized-SiO2. American Journal of Nano Research and Applications. 2016. Vol. 4. Iss. 2, 6–16.
23. Kizilkanat Ahmet B., Oktay Didem, Kabay Nihat, Tufekci M. Mansur. Comparative experimental study of mortars incorporating pumice powder or fly ash. Journal of Materials in Civil Engineering. 2016. Vol. 28. Iss. 2 https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0001407
24. Hoppe Filho J., Garcez M.R., Medeiros M.H.F., Silva Filho L.C.P., Isaia G.C. Reactivity assessment of residual rice-husk ashes. Journal of Materials in Civil Engineering. 2017. Vol. 29. Iss. 6. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0001820
25. Velázquez Sergio, Monzó José M., Borrachero María V., Payá Jordi. Assessment of the pozzolanic activity of a spent catalyst by conductivity measurement of aqueous suspensions with calcium hydroxide. Materials (Basel). 2014. Vol. 7. Iss. 4, pp. 2561–2576. doi: 10.3390/ma7042561
26. Donatello S., Tyrer M., Cheeseman C.R. Comparison of test methods to assess pozzolanic activity. Cement and Concrete Composites. Vol. 32. Iss. 2, pp. 121–127. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.10.008
27. Filipponi Luisa, Sutherland Duncan. NANOTECHNOLOGIES: Principles, Applications, Implications and Hands-on Activities. A compendium for educators. https://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/pdf/nano-hands-on-activities_en.pdf

Для цитирования: Ашкар Н. Эль, Морси А., Тарек А. Использование наночастиц, извлеченных из рисовой шелухи, в качестве минерального вяжущего // Строительные материалы. 2019. № 5. С. 25–31. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-770-5-25-31


Печать   Электронная почта