Механическая прочность геополимеров на основе алюмосиликатов подгруппы каолинита с различной морфологией частиц

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Исследованы закономерности формирования геополимерных материалов на основе алюмосиликатов подгруппы каолинита (Al2Si2O5(OH)4 · nH2O) с различной морфологией частиц на примере природного пластинчатого каолинита и нанотрубчатого галлуазита в условиях их щелочной активации. Установлено, что прочность на сжатие образцов на основе галлуазита может в 1.4 раза превышать прочность образцов на основе каолинита и достигать 85 МПа. Исследования методом рентгеновской дифракции и электронной микроскопии показали различия в фазовом составе и морфологии получаемых образцов в зависимости от природы исходного прекурсора. Образцы на основе нанотрубчатого галлуазита геополимеризуются в широком диапазоне отношений SiO2/Al2O3, что приводит к высоким значениям механической прочности. Пластинчатый каолинит может перекристаллизовываться в условиях щелочной активации в цеолиты со структурами А и Y, что, соответственно, снижает механическую прочность образцов.

Авторлар туралы

A. Alekseev

Branch of the National Research Center 'Kurchatov Institute' - PIAN

199034, Russia, Saint Petersburg, nab. Makarova, 2

Y. Alikina

Branch of the National Research Center 'Kurchatov Institute' - PIAN

Email: morozowa_u_a@mail.ru
199034, Russia, Saint Petersburg, nab. Makarova, 2

E. Brazovskaya

Branch of the National Research Center 'Kurchatov Institute' - PIAN

199034, Russia, Saint Petersburg, nab. Makarova, 2

O. Golubeva

Branch of the National Research Center 'Kurchatov Institute' - PIAN

199034, Russia, Saint Petersburg, nab. Makarova, 2

Әдебиет тізімі

  1. Blanco I., Catauro M. Geopolymers–Design, Preparation, and Applications // Polymers. 2022. V. 14. Nо 5. P. 853.
  2. Аликина Ю.А., Алексеев А.А., Голубева О.Ю. Геополимерные материалы: проблемы, достижения и перспективы // Журнал прикладной химии. 2024. Т. 97. № 2. С. 114–131.
  3. Castillo H., Collado H., Droguett T., Sánchez S., Vesely M., Garrido P., Palma S. Factors Affecting the Compressive Strength of Geopolymers: A Review // Minerals. 2021. V. 11. P. 1317.
  4. Khawaji M. Hydration, Microstructure, and Properties of Fly Ash–Based Geopolymer: A Review // Materials Science-Poland. 2023. V. 41. No 2. P. 263–287.
  5. Churchman G.J., Pasbakhsh P. Natural mineral nanotubes: properties and applications.1st. ed. Florida: CRC Press, 2015. P. 498.
  6. Joussein E., Petit S., Churchman J., Theng B., Righi D., Delvaux B. Halloysite clay minerals – a review // Clay Miner. 2005. V. 40. P. 383–426.
  7. Yuan P., Thill A., Bergaya F. Nanosized Tubular Clay Minerals: Halloysite and Imogolite. Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 778.
  8. Wan Q., Rao F., Song S., León-Patiño C.A. Geothermal clay-based geopolymer binders: Synthesis and microstructural characterization // Appl. Clay Sci. 2017. V. 146. P. 223–229.
  9. Chairunnisa N., Haryanti N.H., Nurwidayati R., Pratiwi A.Y., Arnandha Y., Saputra Y., Hazizah N. Characteristics of fly ash as a constituent material for geopolymer // J. Phys. Conf. Ser. 2023. V. 2623. No 1. ID012005.
  10. Medri V., Fabbri S., Dedecek J., Sobalik Z., Tvaruzkova Z., Vaccari A. Role of the morphology and the dehydroxylation of metakaolins on geopolymerization // Appl. Clay Sci. 2010. V. 50. No 4. P. 538–545.
  11. Ma J., Zhang H., Wan D., Wang H., Chen G. Rheological properties of cement paste containing ground fly ash based on particle morphology analysis // Crystals. 2022. V. 12. ID524.
  12. Wypych G. Physical properties of fillers and filled materials, in: G.B.T.-H. of F. (Fourth E. Wypych (Ed.) // ChemTec Publishing. 2016. P. 303–371.
  13. Vallittu P.K. High-aspect ratio fillers: Fiber-reinforced composites and their anisotropic properties // Dent. Mater. 2015. V. 31. P. 1–7.
  14. Ghosh D., Jin G.B. High aspect ratio Na–Co-oxide ceramic filler composites with novel electrical and dielectric properties // Compos. Commun. 2024. V. 48. ID: 101904.
  15. Ishizuka F., Jin Kim H., Kuchel R.P., Yao Y., Chatani S., Niino H., Zetterlund P.B. Polymeric nanocomposites based on high aspect ratio polymer fillers: Simultaneous improvement in tensile strength and stretchability // Eur. Polym. J. 2022. V. 169. ID: 111134.
  16. Ghosh M., Karmakar D., Basu S., Jha S.N., Bhattacharyya D., Gadkari S.C., Gupta S.K. Effect of size and aspect ratio on structural parameters and evidence of shape transition in zinc oxide nanostructures // J. Phys. Chem. Solids. 2014. V. 75. P. 543–549.
  17. Kaze C.R., Alomayri T., Hasan A., Tome S., Lecomte-Nana G.L., Nemaleu J.G.D., Tchakoute H.K., Kamseu E., Melo U.C., Rahier H. Reaction kinetics and rheological behaviour of meta-halloysite based geopolymer cured at room temperature: Effect of thermal activation on physicochemical and microstructural properties // App. Clay Sci. 2020. V. 196. ID: 105773.
  18. He J., Zhang J., Yu Y., Zhang G. The strength and microstructure of two geopolymers derived from metakaolin and red mud-fly ash admixture: A comparative study // Constr. Build. Mater. 2012. V. 30. P. 80–91.
  19. Kaze C.R., Nana A., Lecomte-Nana G.L., Deutou J.G., Kamseu E., Melo U.C., Andreola F., Leonelli C. Thermal behaviour and microstructural evolution of metakaolin and meta-halloysite-based geopolymer binders: a comparative study // J. Therm. Anal. Calorim. 2022. Р. 1–17.
  20. Zhang B., Yu T., Guo H., Chen J., Liu Y., Yuan P. Effect of the SiO2/Al2O3 molar ratio on the microstructure and properties of clay-based geopolymers: a comparative study of kaolinite-based and halloysite-based geopolymers // Clays Clay Miner. 2022. V. 70. No 6. P. 882–902.
  21. Zhang B., Guo H., Yuan P., Li Y., Wang Q., Deng L., Liu D. Geopolymerization of halloysite via alkali-activation: Dependence of microstructures on precalcination // Appl. Clay Sci. 2020. V. 185. ID: 105375.
  22. Yuan J., He P., Jia D., Yang C., Zhang Y., Yan S., Yang Z., Duan X., Wang S., Zhou Y. Effect of curing temperature and SiO2/K2O molar ratio on the performance of metakaolin-based geopolymers. // Ceram. Int. 2016. V. 42. No 14. P. 16184–16190.
  23. Zhang Z., Wang H., Yao X., Zhu Y. Effects of halloysite in kaolin on the formation and properties of geopolymers // Cem. Concr. Compos. V. 34. No 5. P. 709–715.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».