DEVELOPMENT OF GEOPOLYMER CONCRETE INCORPORATING LOCAL WASTE MATERIALS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF M.S._Thesis_Mr._Albu_Shaqraa,_Abbas_200854080.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الاسم الكامل: عباس بن احمد بن ابراهيم البوشقراء عنوان الرسالة: تطوير الخرسانة المنشطة بالمحاليل القلوية بالاستفادة من المواد المحلية التخصص: الهندسة المدنية (إنشاءات) تاريخ الدرجة العلمية: يونيو 2016 م صناعة الخرسانة تعتبر من أكبر منتجي انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون في العالم. كما أن كميات غاز ثاني أكسيد الكربون المنبعثة متناسبة طرديا مع الكميات المنتجة من الأسمنت البورتلاندي، وهو العنصر الأساسي في صناعة الخرسانة. لذلك، اللحفاظ على انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون في مستويات منخفضة يتطلب استخدام خرسانة بديلة كالخرسانة المنشطة بالمحاليل القلوية. الدراسات الحالية قد حققت الاستفادة من عدة مواد في إنتاج خرسانة بديلة، وذلك للحد من استخدام الاسمنت البورتلاندي. تعتبر الخرسانة المنشطة بالمحاليل القلوية؛ خرسانة خضراء ،ويمكن أن تنتج باستخدام مواد أخرى غير الاسمنت البورتلاندي من قبل تنشيطها باستخدام محلول قلوي. الرماد المتطاير ومسحوق خبث الفرن العالي هي مواد تستخدم في الغالب في إنتاج هذا النوع من الخرسانة. ولكن، هذه المواد لا تتوفر محليا في المملكة العربية السعودية. لذلك، فإننا نحتاج الى مزيد من الدراسات في إمكانية الاستفادة من المواد المحلية في هذا النوع من الخرسانة. في هذه الدراسة، تم استخدام المواد المحلية المتاحة، وتم تنشيطها من قبل اثنين من المحاليل القلوية المختلفة في إنتاج مخاليط من الخرسانة. فقد تم استخدام البوزولان الطبيعي، والكاولين، ومسحوق الحجر الجيري لانتاج الخرسانة المنشطة بالمحاليل القلوية. نسب مختلفة من سيليكات الصوديوم /هيدروكسيد الصوديوم و سيليكات الصوديوم /هيدروكسيد البوتاسيوم تمت تجربتها في انتاج الخرسانة المنشطة بالمحاليل القلوية. فقد تم إنشاء مجموعه من أربعة وخمسين خلطة مختلفة من الخرسانة المنشطة ،ومعالجتها بالحرارة لمدة سبعة أيام ،وثم اختبارها لقوة الضغط ضمن الدراسة الأولية. وبناء على نتائج الدراسة الأولية، فقد تم اختيار مجموعه متكونة من ثمان خلطات للدراسة المفصلة، والتي تتكون من :تقييم خواصها الميكانيكية، ومقاومتها للاحماض ، ومقاومتها للحرارة العالية، وانكماشها، وديموميتها. نتائج التقييم المفصل للخلطات الثمانية المنتقاة تشير إلى أن من بين الثلاث المواد المحلية المستخدمة؛ فإن أداء البوزولان الطبيعي كان الأفضل. فلا ينصح باستخدام الكاولين ومسحوق الحجر الجيري لإنتاج الخرسانة المنشطة بسبب أدائها الضعيف. كما أن اثنتين من الخلطات المنشطة تم ترشيحها من قبل هذه الدراسة للتطبيق كخلطات خرسانية إنشائية. الخلطة الأولى تحتوي على 85% من البوزلان الطبيعي و 15% من الاسمنت البورتلاندي، ومنشطة باستخدام نسبة مساوية الى 4.0 من سيليكات الصوديوم / هيدوكسيد الصوديم. والخلطة الثانية تحتوي على 85% من البوزلان الطبيعي و 15% من الاسمنت البورتلاندي، و منشطة باستخدام نسبة مساوية الى 4.0 من سيليكات الصوديوم / هيدوكسيد البوتاسيوم.

English Abstract

ABSTRACT Full Name : ALBU SHAQRAA, ABBAS AHMED Thesis Title : DEVELOPMENT OF GEOPOLYMER CONCRETE INCORPORATING LOCAL WASTE MATERIALS Major Field : CIVIL ENGINEERING (STRUCTURES) Date of Degree : JUNE 2016 The concrete industry is one of the largest producers of carbon dioxide (CO2) emissions in the world. The produced carbon dioxide (CO2) emissions is directly proportional to the Portland cement production, which is the primary ingredient of concrete. Therefore, there is a concentrated effort to decrease the greenhouse gas emissions by the use of alternative cementing materials such as geopolymers. Current study investigated the utilization of geopolymer concrete to minimize the use of Portland cement. Geopolymer concrete is considered as a green material that can be produced using materials other than Portland cement. Fly ash and ground granulated blast furnace slag are the mostly used materials in producing geopolymer concrete. However, these materials are not available locally in Saudi Arabia. Therefore, there is a need to develop geopolymer concrete utilizing local materials. In this study, the available local materials activated by two different alkaline solutions were considered as binding materials in producing geopolymer concrete. Locally available Natural pozzolan, kaolin, and limestone powder were used to develop geopolymer concrete. Different ratios of Na2SiO3/NaOH and Na2SiO3/KOH were used to prepare geopolymer concrete. A total of 54 of geopolymer concrete mixtures were prepared, heat-cured for 7 days and tested for compressive strength. Based on the results of the preliminary investigation, a total of 8 mixtures were selected for detailed study evaluation to assess their mechanical properties, acid resistance, thermal resistance, shrinkage, and durability characteristics. Among the three cementitious materials considered, natural pozzolan was found to be the best performing. The use of kaolin and limestone powder for producing geopolymer concrete is not recommended because of their poor performance. Two Natural pozzolan-based mixtures: (i) with 85% NP, 15% Portland cement by mass activated using NaOH using a Na2SiO3/NaOH ratio of 4.0 and (ii) with 85% NP, 15% Portland cement by mass activated using KOH using a Na2SiO3/KOH ratio of 4.0, are recommended for producing structural geopolymer concrete.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Structural Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Ahmad, Shamsad
Committee Members:	Al-Dulaijan, Salah and Maslehuddin, Mohammed
Depositing User:	ABBAS AHMED ALBU SHAQRAA (g200854080)
Date Deposited:	13 Jul 2016 08:16
Last Modified:	01 Nov 2019 16:35
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140057