Utilisation du frittage micro-ondes optimisé pour produire un frittage sûr et durable

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4611 (2023) Citer cet article

454 accès

1 Citations

1 Altmétrique

Détails des métriques

L'hydroxyde de sodium (NaOH) en tant qu'activateur alcalin présente une limitation vitale dans la production de masse de liants activés par un alcali en raison de son effet sévère sur la sécurité des utilisateurs. Dans cette étude, des mélanges de laitier activé par un alcali sûrs et durables (OP-AAS) ont été préparés par un frittage micro-ondes efficace pour un mélange de laitier de haut fourneau granulé amorphe actif (GGBFS) et de poudre d'hydroxyde de sodium (NaOH). Différentes poudres frittées par micro-ondes ont été préparées en utilisant une énergie micro-onde de puissance 900 W pour le mélange à différentes périodes de traitement (10, 20 et 30 min). Les propriétés fraîches et durcies de différents mélanges OP-AAS ont été étudiées. De plus, la composition de la phase et la microstructure ont été étudiées à l'aide d'une analyse par diffraction des rayons X (XRD) et d'un microscope électronique à balayage (SEM). Des tests de cytotoxicité/viabilité ont été réalisés pour évaluer la mort cellulaire induite par les matériaux développés afin de mesurer leur innocuité pour l'utilisateur. Selon la résistance à la compression, l'analyse de cytotoxicité/viabilité, l'impact environnemental et le calcul des coûts de l'OP-AAS développé, il est conclu que l'utilisation du frittage par micro-ondes pendant une courte durée est suffisante pour produire des liants sûrs avec des propriétés mécaniques adéquates adaptées aux applications commerciales dans le secteur de la construction.

Les liants activés par les alcalis (AAB) ont été largement étudiés comme liants alternatifs au ciment Portland (PC) dans l'industrie du béton en raison de considérations de durabilité, environnementales et économiques1,2,3,4,5. Les AAB sont une alternative durable au PC, préparés à partir de déchets ou de sous-produits qui aident à conserver les ressources naturelles utilisées pendant l'industrie du PC6,7. De plus, l'utilisation des déchets permet d'économiser la grande surface nécessaire en cas d'élimination ou de stockage8,9,10. Sur le plan environnemental, les AAB présentent une faible empreinte environnementale par rapport au PC, qui produit environ (0,5 à 0,82) kg de CO2 pour chaque kg de PC produit11,12,13,14,15. Économiquement, ils sont fabriqués à partir de matériaux à faible coût (sous-produits) sans nécessiter de forte consommation d'énergie, dans la plupart des cas, lors de la fabrication16,17,18. Les AAB sont formés par un processus de géopolymérisation résultant du mélange de matériaux de base contenant un pourcentage élevé de silice et d'alumine (source d'aluminosilicate) dans un milieu alcalin (activateur alcalin)19,20,21. La source d'aluminosilicate peut être obtenue à partir de sources géologiques telles que le métakaolin (MK) ou des sous-produits industriels tels que le GGBFS de l'industrie sidérurgique et les cendres volantes (FA) de la combustion du charbon bitumineux ou anthracite22,23,24. L'activateur alcalin couramment utilisé peut être l'hydroxyde de sodium/potassium (Na/KOH), le silicate (Na2/K2Si2O3), le carbonate (Na2/K2CO3) et l'oxyde (Na2/K2O)25,26. Après de nombreuses études sur les matériaux activés par les alcalis, les AAB peuvent être classés selon la méthode de production en deux systèmes principaux : un système AAB en deux parties et un système AAB en une partie, comme expliqué à la Fig. 1.

Classification de la production de liant activé par les alcalis.

Le système AAB traditionnel en deux parties est la principale technique de production d'AAB dans laquelle le matériau aluminosilicate amorphe actif est combiné avec la solution alcaline forte préalablement préparée27,28,29,30. Les AAB en deux parties ont des propriétés importantes; ils présentent des propriétés mécaniques élevées en termes de résistance à la compression31,32,33, de force de liaison30,34 et de résistance aux charges de fatigue35,36. En outre, ils ont une durabilité supérieure à celle du PC en termes de résistance aux acides37,38,39, aux produits chimiques40,41, aux cycles de gel-dégel42,43 et aux températures élevées44,45,46. Malgré les avantages des AAB en deux parties, la présence de l'activateur alcalin sous forme de solution est l'un des principaux défis auxquels sont confrontés leur évolutivité en raison des difficultés de transport, de mélange et de mise en place du béton. De plus, certaines des solutions alcalines utilisées présentent des problèmes économiques et environnementaux.

Le système AAB en une partie est une avancée dans la production à grande échelle de béton AAB car il est plus utile et plus facile pour les applications in situ que la méthode en deux parties, avec une forme physique qui ressemble à la forme commerciale PC (produit en une partie)25,26,47. De plus, un système AAB en une partie a une faible empreinte environnementale par rapport à un système AAB en deux parties. Luukkonen et al.47 ont rapporté que les impacts environnementaux des différents AAB en une partie et en deux parties ne représentaient que 24 % et 60 % de l'impact environnemental du PC, ce qui a clarifié le faible impact environnemental du système AAB en une partie par rapport au système AAB en deux parties.

Dans les AAB en une partie, il existe deux approches pour produire de la poudre d'AAB en fonction de l'activité du matériau de base d'aluminosilicate. La première approche est le mélange à sec (DM) de l'activateur alcalin solide avec des aluminosilicates amorphes actifs48,49,50 ; ensuite, la réaction commence en ajoutant simplement de l'eau. Les activateurs alcalins solides utilisés dans cette approche sont principalement Na2Si2O3, NaOH et KOH ou un mélange d'autres activateurs solides. La préparation de DM à l'aide de Na2Si2O3 comme activateur solide présente des propriétés mécaniques élevées par rapport à l'AAB en deux parties et des problèmes d'alcalinité plus faible26,51. Cependant, il est confronté à des défis économiques et environnementaux en raison des coûts élevés des activateurs et des gaz à forte teneur en dioxyde de carbone produits lors de la fabrication des activateurs52. Yousefi Oderji et al.53 ont produit différents mélanges de DM en utilisant un mélange de NaOH et de KOH comme activateur alcalin solide. Cependant, les mélanges souffraient d'une manipulation difficile, d'une faible fluidité et de propriétés mécaniques relativement faibles en raison de la grande quantité de chaleur dégagée par la réaction exothermique. Comme indiqué dans des études précédentes, la forte chaleur dégagée pourrait être responsable de la contrainte thermique interne ; des microfissures se sont formées54,55. De plus, les activateurs alcalins NaOH et KOH sont très dangereux à utiliser par les utilisateurs lors des étapes de manipulation et de mélange. Askarian et al.56 ont utilisé différents activateurs alcalins solides (Ca(OH)2, Na2O, Li(OH)2, K2CO3) combinés avec du Na2Si2O3 pour activer un mélange de laitier et de cendres volantes. Néanmoins, les résultats ont montré qu'un pourcentage élevé d'activateur (27 %) était utilisé pour atteindre une résistance à la compression de 38 MPa, ce qui n'était pas économiquement et écologiquement utile.

La deuxième approche pour produire un AAB en une partie est le procédé de traitement thermochimique (TCT) d'un matériau d'aluminosilicate inactif par frittage (traitement) en présence d'un activateur alcalin solide (par exemple, NaOH, Na2CO3). Cette approche vise à augmenter l'amorphisme (activité) du matériau aluminosilicate pour produire un AAB monocomposant avec de bonnes propriétés physiques et mécaniques57,58,59,60. Abdel-Gawwad et al.58 ont utilisé l'activation thermochimique pour fabriquer un AAB en une partie à partir de mélanges de poussière de four à ciment (CKD) et de feldspath (FS) avec un rapport pondéral CKD/FS de 60/40. En présence de Na2CO3, les mélanges ont été soumis à différentes températures thermiques de 1200 °C et 1300 °C pendant 2 et 3 h. La résistance à la compression d'un mélange soumis à 1300 °C pendant 3 h en présence de 20 % de Na2CO3, en poids, en tant qu'activateur alcalin solide, est de 52 MPa. Bien qu'atteignant des valeurs de résistance à la compression élevées pour les mélanges, la forte consommation d'énergie (1300 °C) et la forte teneur en activateur alcalin représentaient des problèmes économiques et environnementaux. Liu et al.61 ont étudié l'effet de l'application de différents degrés de température (300, 500, 700 °C) sur un mélange de laitier de lithium inactif (LS) et de NaOH solide. Les constituants amorphes actifs ont augmenté de manière significative de 17,3 à 50,7 % en poids, atteignant une résistance à la compression de 50 MPa après activation thermique de 700 °C. Abdel-Gawwad et al.57 ont appliqué une combinaison d'activateur alcalin NaOH et de frittage thermique élevé de 1100 °C et 1200 °C pour traiter les déchets de béton et les réutiliser comme ciment prêt à l'emploi activé par un alcali. Le principal défi de cette approche est la forte consommation d'énergie lors du frittage, qui n'est pas acceptée d'un point de vue environnemental et économique. Bien que le procédé de traitement thermochimique ait utilisé une énorme quantité d'énergie, aucun problème de manipulation, de fluidité ou de microfissure exothermique n'a été enregistré dans le cas de l'activateur alcalin NaOH. Ce résultat pourrait mettre en évidence un impact positif du processus de traitement thermos-chimique dans la résolution de certains des inconvénients de l'AAB en une partie de NaOH. Abdel-Gawwad et al.62 ont utilisé un traitement chimique sans application de haute température en mélangeant les déchets de béton avec du NaOH, puis en mélangeant de l'eau et en séchant au four à 60 °C pendant 18 h. Le mélange traité a été broyé et mélangé à sec avec du GGBFS. Le résultat de résistance à la compression des cubes durcis après 120 jours de durcissement était de 29 MPa, ce qui est une valeur relativement faible.

Le chauffage par micro-ondes est une technologie récente utilisée dans les industries du ciment et du béton avec un grand intérêt et une amélioration continue en raison de ses nombreux avantages63,64,65,66. Comparé au chauffage conventionnel, le chauffage par micro-ondes a un cycle de fonctionnement court en raison des vitesses de chauffage rapides avec le temps de chauffage court requis, un fonctionnement sûr et contrôlé grâce au contrôle électronique instantané et une optimisation de l'énergie grâce à son mécanisme de chauffage volumétrique et sélectif, qui pénètre directement le matériau en fonction de ses propriétés diélectriques. De plus, il fournit un processus de chauffage propre en raison de l'absence de génération de déchets secondaires67,68,69. Le processus de chauffage par micro-ondes dépend de l'absorption de l'énergie électromagnétique par les liaisons moléculaires à l'intérieur du matériau, puis de sa transformation en énergie de chauffage par une action vibrante et excitante. Il a été signalé que le chauffage par micro-ondes a plus d'impact sur les matériaux aux propriétés diélectriques, comme le ciment et le béton, que le chauffage conventionnel70. Par conséquent, de nombreux chercheurs ont étudié l'utilisation du chauffage par micro-ondes dans différentes applications cimentaires telles que la production de clinker de ciment à faible énergie au lieu d'un chauffage à l'aide d'un four rotatif à 1450 °C71,72 ; semblable à l'autoclave, il peut être utilisé dans la fabrication de béton préfabriqué car il peut accélérer le processus de durcissement du béton73, améliorant ainsi la liaison intercouche et la capacité de construction du béton géopolymère 3D74,75 et autres76,77. Bien que l'utilisation du frittage par micro-ondes dans la production de clinker PC présente de nombreux avantages opérationnels, comme mentionné précédemment, il n'offre aucun avantage sur l'échelle de la consommation d'énergie78. Buttress et al.79 ont rapporté que l'énergie nécessaire à la production de clinker PC dans le chauffage par micro-ondes est d'environ (250 à 470 %) l'énergie utilisée par la méthode conventionnelle. Cette forte consommation d'énergie est due à la présence de carbonate de calcium avec un pourcentage élevé (80%) dans la composition chimique du clinker PC, qui est un mauvais absorbeur de chauffage par micro-ondes par rapport aux oxydes de fer (Fe3O4), d'aluminium (Al2O3) et de silicium (SiO2). Cependant, la présence d'un pourcentage élevé d'oxydes Al2O3 et SiO2 dans les AAB rend le chauffage par micro-ondes des matériaux aluminosilicate plus efficace avec une faible consommation d'énergie64,80. Kim et al.81 ont rapporté que l'existence d'oxydes Al2O3 et SiO2 à haute teneur dans les matériaux à base d'argile garantit une absorption élevée de l'énergie micro-onde et un bon processus de chauffage et de durcissement. En conséquence, l'utilisation du chauffage par micro-ondes dans l'industrie des AAB pourrait constituer un intérêt de recherche prometteur.

Les limites environnementales et économiques des systèmes AAB en deux parties et en une partie sont les principaux défis auxquels sont confrontées leur production à grande échelle. Il était donc essentiel de trouver un système fiable qui bénéficie des avantages des deux systèmes et évite leurs inconvénients. Pour réaliser un tel système, il était essentiel de répondre à trois questions principales : (i) Quelle est la forme commerciale appropriée du produit ; (ii) Comment obtenir les propriétés techniques pertinentes et assurer la sécurité des utilisateurs et (iii) Comment créer l'équilibre environnemental et économique. Selon la littérature illustrée ci-dessus, la fabrication de NaOH monopart AAB par traitement thermochimique (TCT) pourrait être un produit commercial si ses inconvénients sont éliminés. La production de TCT dépend principalement de trois facteurs principaux : le matériau de base, l'activateur alcalin et les conditions de frittage/traitement. Les matériaux de base utilisés dans plusieurs études par cette technique étaient principalement des matériaux inactifs et cristallins tels que le feldspath, les déchets de béton, les scories refroidies à l'air et les scories de lithium, qui nécessitaient une température élevée atteignant 1300 ° C pendant une longue période de durcissement de 3 h, où le but principal était de transformer le précurseur d'aluminosilicate cristallin (inactif) en amorphe (actif). Dans cette étude, des matériaux amorphes tels que le GGBFS ont été utilisés, le but principal du processus de frittage étant uniquement d'intégrer le NaOH dans le GGBFS et d'atténuer ses graves effets sur la sécurité des utilisateurs. Cet avantage a aidé à réduire l'énergie de frittage utilisée, créant un équilibre environnemental et économique pour le produit préparé. De plus, toutes les études précédentes dépendaient de l'utilisation d'un système de chauffage conventionnel dans le processus de traitement thermique, ce qui a un effet néfaste sur l'environnement et la santé humaine. Par conséquent, une source d'énergie propre et efficace, qui est le frittage par micro-ondes, a été utilisée pour le processus de frittage. Ce travail vise à tirer parti de la technologie de chauffage par micro-ondes (faible consommation d'énergie et périodes de traitement courtes) en présence d'aluminosilicate actif pour produire des matériaux activés par un alcali sûrs et durables avec des propriétés mécaniques adéquates. Le frittage par micro-ondes pendant différentes périodes a été appliqué au mélange sec GGBFS/NaOH et leur effet sur les propriétés fraîches des mélanges, les propriétés durcies et le degré de toxicité cutanée de l'activateur alcalin a été étudié.

Les matériaux utilisés dans cette étude sont : (i) un amorphe actif obtenu à partir d'usines de production d'acier utilisé comme matière première, un sous-produit industriel (déchet) avec une microstructure amorphe fourni par Lafarge Company, Suez, Egypte. La composition chimique (à l'aide d'un analyseur de fluorescence X (XRF, Xios PW 1400)) a été tabulée dans le tableau 1. Alors que le tableau 2 montre les propriétés physiques du GGBFS utilisé. Selon la norme ASTM C989, le GGBFS utilisé a un indice d'activité de grade 100, se référant à son activité modérée. (ii) Des pastilles de NaOH traditionnelles d'une pureté de 99 % produites par la société Al-Ahram, Gizeh, Égypte, ont été utilisées comme activateur alcalin.

Cinq mélanges ont été conçus dans cette approche, comme présenté dans le tableau 3. Le poids total du GGBFS utilisé était de 450 g et le poids des pastilles de NaOH était de 45 g (10 % du poids total du laitier). Le laitier bicomposant activé par un alcali (TP) est un enrobé traditionnel conçu comme un enrobé témoin à comparer avec les enrobés nouvellement développés. Le TP a été préparé en ajoutant une solution de NaOH (pré-dissolution de NaOH dans l'eau de mélange avec une molarité de 9,2 M) à la poudre de GGBFS. Le deuxième mélange était un mélange sec en une partie (DM) préparé en mélangeant toutes les quantités de poudre de GGBFS et de NaOH sous une forme sèche, où la réaction commence par "juste ajouter de l'eau". Les trois autres mélanges ont été conçus à l'aide d'une méthode de traitement chimique par micro-ondes dans laquelle un tiers du GGBFS utilisé (150 g) et du NaOH (45 g) ont été placés dans une plaque de poterie, puis frittés dans un four à micro-ondes à une puissance de 900 W pendant différentes durées (10, 20 et 30 min). Ensuite, les poudres traitées chimiquement par micro-ondes (MCT) ont été trempées à l'air pour former une microstructure amorphe, puis broyées pour passer à travers un tamis de 75 μm. Le processus de broyage a été réalisé sur de la poudre MCT à l'aide d'un broyeur d'une puissance de 850 W pendant 3 min avec une capacité de 300 g par cycle. Enfin, le produit en poudre MCT broyé a été mélangé avec deux tiers de GGBFS (300 g) pour former une poudre OP-AAS. Les critères de préparation de la poudre OP-AAS traitée chimiquement par micro-ondes sont présentés à la Fig. 2. Les mélanges frais DM et OP-AAS ont été préparés en fusionnant la poudre avec de l'eau, où le rapport eau/liant (W/B) a été déterminé proportionnellement au test standard de consistance de l'eau, comme indiqué dans le tableau 3. Les pâtes fraîches ont été transférées après mélange dans des moules en acier cubiques d'un pouce et ont été durcies à 23 ± 2 °C et 99 ± 1 % d'humidité relative (HR) pendant 24 h, comme recommandé par plusieurs études82,83,84,85,86. Les cubes durcis ont été démoulés et durcis dans le même état jusqu'au moment de l'essai.

Étapes de préparation de la poudre OP-AAS traitée chimiquement par micro-ondes.

Les tests de consistance standard de l'eau, du temps de prise initial (IST) et du temps de prise final (FST) ont été déterminés à l'aide de l'appareil Vicat selon les normes ASTM (C191-19) et ASTM (C187-16). Le test de mini-slump est réalisé immédiatement après mélange pour déterminer la coulabilité des pâtes fraîches selon la norme ASTM (C191-19). Le test est réalisé en mélangeant la poudre d'échantillons avec de l'eau à un rapport E/B constant de 0,6, après quoi les pâtes fraîches ont été versées dans un moule conique de dimensions : diamètre supérieur = 19 mm, diamètre inférieur = 38 mm et hauteur = 57 mm, puis le cône a été soulevé verticalement et la pâte s'est écoulée avec un diamètre directement proportionnel à la fluidité du mélange87,88,89. Un rapport W/B élevé (0,6) a été utilisé pour surveiller le petit changement du diamètre d'épandage. Un test de résistance à la compression a été effectué aux âges de durcissement 1, 3, 7, 28 et 56 jours, selon ASTM (C109M-20b).

La diffraction des rayons X (DRX, Philips Xpert 2000) a été utilisée pour surveiller l'effet de différentes périodes de micro-ondes traitées sur la composition en phases de la poudre de MCT et l'étude minéralogique des phases de liaison formées au cours du processus d'hydratation. De plus, un microscope électronique à balayage (SEM, TESCAN VEGA 3) est utilisé pour caractériser la morphologie et la microstructure des phases de liaison de la zéolithe qui aident à l'interprétation des résultats de résistance à la compression.

L'effet de différentes concentrations de mélanges frais sélectionnés sur la peau humaine (cellules HFP4) avec des données biologiques présentées dans le tableau 4 a été étudié à l'aide du test de viabilité/cytotoxicité selon le protocole MTT90,91,92. Initialement, une plaque de culture tissulaire à 96 puits, d'un volume de 100 μl/puits, a été inoculée avec 104 cellules/puits et incubée à 37 °C pendant 24 h (incubateur, Memmert) pour développer une feuille monocouche complète. Après avoir formé une feuille de cellules rassemblées, le milieu de croissance a été vidangé des plaques de microtitration à 96 puits. Le milieu de lavage est ensuite utilisé deux fois pour laver la cellule monocouche. Le milieu RPMI avec 2% de sérum (milieu d'entretien) est utilisé pour réaliser des dilutions au 1/2 de l'échantillon testé. 0,1 ml de chaque dilution (31,25, 62,5, 125, 250, 500, 1000 ug/ml) pour les mélanges (PC, TP, DM, OP-30M, OP-10M) a été testé dans 3 puits différents, laissant trois puits témoins sans mélanger les échantillons, recevant uniquement un milieu de maintenance. La plaque a été incubée à 37°C pendant 24h. Les cellules ont été examinées à la recherche de signes physiques toxiques de perte partielle ou totale de monocouche, de déformation, d'arrondi ou de granulation cellulaire.

Une solution de MTT (5 mg/ml dans du PBS) (BIO BASIC CANADA INC) a été préparée puis placée dans les cellules, où 20 μl de solution de MTT ont été placés par cellule pour permettre l'imagerie optique des cellules résiduelles viables à l'aide d'un microscope inversé (Nikon). La plaque a été placée sur une table d'agitation pendant 5 min et 150 tr/min pour bien mélanger le MTT dans le milieu. Pour assurer la métabolisation du MTT, la plaque est incubée à 37 ° C et 5 % de CO2 pendant 1 à 5 h. Ensuite, le support est retiré et la plaque est séchée à l'aide de serviettes en papier pour éliminer les résidus. Le formazan (produit métabolique du MTT) est remis en suspension dans 200 µl de DMSO. Pour bien mélanger le formazan avec le solvant, la plaque est placée sur une table d'agitation pendant 5 min et 150 tr/min. La densité optique est lue à l'aide du lecteur ELISA (Mindray MR-96A) à 560 nm et en soustrayant le bruit de fond à 620 nm. La densité optique doit être directement corrélée à la quantité de cellules.

Pour parvenir à une faisabilité plus pratique du nouveau produit, deux mesures attribuées aux émissions de CO2 et au coût des matériaux frittés utilisés pour fabriquer le liant géopolymérique ont été étudiées. Le PC a été ajouté comme matériau de liaison commercial comparable. L'empreinte environnementale des mélanges est obtenue grâce aux émissions de CO2 intrinsèques des matériaux de base utilisés et aux émissions de CO2 produites lors du processus de frittage et de broyage par micro-ondes. Les émissions de CO2 attendues pour les matériaux utilisés sont de 944, 26,5 et 1232 kg CO2/tonne pour le PC, le GGBFS et le NaOH, respectivement93. Les émissions de CO2 d'un four à micro-ondes et d'un processus de broyage sont de 0,55 kg CO2/Kw h94. En outre, le coût de production des matériaux de base ($/tonne) a été calculé sur la base des prix du marché égyptien. Le calcul des coûts comprend les prix des pastilles GGBFS et NaOH en plus des coûts du processus de frittage et de broyage par micro-ondes. Il a été constaté que les prix moyens des matériaux de base utilisés étaient de 61,24, 41,15 et 208,32 $/t pour les pastilles de PC, GGBFS et NaOH, respectivement, tandis que le coût d'un four à micro-ondes de 1 kWh et du processus de broyage était de 0,059 $/Kwh60. Le tableau 5 montre la quantité de GGBFS, de NaOH et de poudres traitées chimiquement par micro-ondes (MCT) ainsi que la quantité d'énergie consommée pendant le processus de frittage et de broyage par micro-ondes utilisé pour préparer 1 tonne de matériaux frittés utilisés dans la fabrication de différents mélanges géopolymères. La figure 3 présente un schéma synoptique résumant toutes les étapes du programme expérimental proposé.

Étapes du programme expérimental.

Différentes poudres traitées chimiquement par micro-ondes (MCT) ont été formulées par activation chimique par micro-ondes de GGBFS mélangé avec de la poudre de NaOH pendant différentes périodes de traitement, suivie d'une trempe pour générer un matériau vitrifié cimentaire à haute teneur en calcium et en sodium ainsi qu'une source d'aluminosilicate amorphe. Différentes périodes de traitement aux micro-ondes (10, 20 et 30 min) à 900 W et 10 % en poids de NaOH ont été examinées afin de déterminer les conditions optimales pour produire des matériaux d'aluminosilicate hautement réactifs. L'analyse XRD a été appliquée pour évaluer l'effet de la période de traitement sur la teneur en amorphe des matériaux produits.

Le modèle XRD sur la figure 4 a présenté une microstructure amorphe de GGBFS avec une large bosse à 22,6 ° –37,9 ° 2θ contenant des pics semi-cristallins avec une faible intensité liée à la wollastonite (Casio3, PDF # 00-043-1460) et à 26. Calcite (CACO3, PDF # 01–088-1808) à 29,8 ° 2θ, Gehlénite (CA2AL2SIO7, PDF # 01-079-2423) à 29,81 et 33,1 ° 2θ et akermanite (CA2MGSI2O7, PDF # 01-079-2424) AT 31.3. . Après traitement aux micro-ondes du GGBFS pendant 10 min en présence de NaOH (MCT-10M), le diagramme XRD a montré une microstructure hautement amorphe avec une diminution des intensités des phases cristallines d'akermanite et de gehlénite. La dissolution des phases d'akermanite et de gehlénite clarifie la capacité de flux de NaOH dans la dépolymérisation du réseau de matériaux d'aluminosilicate cristallin et forme une structure amorphe avec une forte présence d'ions sodium57,98,99. L'augmentation de la durée de traitement par micro-ondes à 20 min (MCT-20M) conduit à la recristallisation de la microstructure et à la formation de nouveaux pics de gehlénite (Ca2Al2SiO7, PDF# 01-079-2423) recouverts d'akermanite (Ca2MgSi2O7, PDF# 01-079-2424) à 17,55° et d'anorthite (Ca(Al2Si2O8), PDF# 01-073-0265) à 30,29° 2θ. En augmentant la période de traitement aux micro-ondes à 30 min (MCT-30M), des pics cristallins ont été observés, qui se réfèrent au quartz (α-SiO2, PDF 01-079-1910) à 20,63° et 26,53° et se réfèrent à l'albite (Na[AlSi3O8], PDF 00-041-1480) à 23,81° et 34,39° 2θ57 ,100,101. Les résultats du modèle XRD ont illustré l'effet de l'augmentation de la période de traitement sur la formation de liaisons et de phases plus fortes entre NaOH et GGBFS. De plus, les résultats ont montré la formation de phase cristalline qui affecte l'activité et la capacité d'hydratation du mélange, ce qui clarifie l'effet négatif d'une longue période de traitement aux micro-ondes sur les matériaux amorphes actifs tels que le GGBFS.

Modèles XRD de GGBFS et de poudres traitées thermochimiquement.

La maniabilité est la propriété des pâtes fraîches qui définit la facilité avec laquelle elles peuvent être mélangées, mises en place et finies comme défini par la norme ACI 116R-00 (ACI 2000). Les valeurs du test de mini-affaissement pour TP, DM, OP-30M, OP-20M et OP-10M sont données à la Fig. 5. On observe que les mélanges DM et OP-AAS ont montré des résultats d'affaissement différents qui clarifient le rôle du processus de traitement chimique par micro-ondes dans la variation du comportement de maniabilité des mélanges traités. La valeur d'affaissement initiale élevée pour le DM est due au temps nécessaire pour dissoudre la poudre de NaOH dans l'eau avant le début de la réaction chimique, suivie de la réaction exothermique. Alors que dans le cas du mélange TP, le NaOH était déjà dissous dans l'eau avant le mélange, donc une fois l'eau ajoutée, la réaction a été initiée. Pour les mélanges OP-AAS, on observe que les valeurs de mini-affaissement augmentent en augmentant la période de traitement aux micro-ondes. Ce comportement peut s'expliquer comme suit : l'augmentation de la durée de traitement aux micro-ondes s'est accompagnée d'une augmentation du degré de cristallinité comme le précise la DRX. Cette cristallinité a diminué la capacité d'hydratation du mélange et, par conséquent, plus d'eau a permis d'atteindre des valeurs d'affaissement plus élevées102,103. De plus, à mesure que la cristallisation augmentait, une liaison s'est formée entre l'oxyde de sodium et le matériau de base, ce qui a diminué la quantité d'oxyde de sodium libre, retardant le processus d'hydratation et donnant une chance d'améliorer la maniabilité. Par conséquent, on conclut qu'il existe une relation directe entre la réactivité des enrobés et le taux de perte d'ouvrabilité.

Valeurs de consistance Mini Slump/Water pour TP, DM et OP-AAS.

Le test de consistance de l'eau donne le bon rapport E/L pour la pâte afin d'obtenir une homogénéité optimale en termes de résistance et de maniabilité104. La figure 5 montre les valeurs de consistance de l'eau pour TP, DM, OP-10M, OP-20M et OP-30M. Bien que tous partagent le même rapport du matériau de base, les besoins en eau pour chaque mélange diffèrent selon le mode de mélange. Pour les mélanges traités aux micro-ondes chimiques OP-10M, OP-20M et OP-30M, il a été observé que l'eau requise pour l'hydratation diminuait en augmentant la période de traitement aux micro-ondes de 10 à 30 min. Cette diminution indique la formation de phases plus inactives et cristallines, ce qui diminue la capacité d'hydratation du mélange. Le DM montre un faible besoin d'eau de mélange, bien qu'une chaleur élevée soit dégagée après le mélange. Ce comportement est dû à la dissolution de NaOH dans l'eau se produisant en premier avant le début de la réaction de géopolymérisation, ce qui rend W/B = 0,25 suffisant pour atteindre la valeur de pénétration sans partager d'eau dans la réaction. Toutes les valeurs de test de consistance de l'eau standard sont alignées sur les valeurs de test de mini-affaissement et de temps de prise, comme cela sera illustré.

Le temps de prise est une propriété essentielle des liants, qui indique le début du processus d'hydratation. Le temps de prise doit être dans une certaine limite, qui n'est pas trop courte pour permettre les processus de mélange, de coulée et de finition et pas trop longue pour permettre le coffrage et le démoulage. Les valeurs IST et FST pour TP, DM, OP-10M, OP-20M et OP-30M sont données à la Fig. 6. Les résultats TP et DM montrent un comportement de prise différent, ce qui peut s'expliquer par le mécanisme de dissolution de la poudre de NaOH dans l'eau. Dans le cas du DM, la chaleur résultant de la réaction entre la poudre de NaOH et l'eau a augmenté au rythme du processus de géopolymérisation. En outre, il a été observé que les résultats de temps de prise pour les mélanges traités par micro-ondes chimiques sont affectés par la période de traitement par micro-ondes. Lorsque la durée du traitement passe de 10 à 30 min, le temps de prise augmente considérablement. Cette augmentation est due à la liaison formée entre les ions Na et les matériaux d'aluminosilicate, qui s'est renforcée avec la période de traitement et retarde le début de la réaction chimique103.

Réglage des valeurs de temps pour les mélanges TP, DM et OP-AAS.

Le rôle principal du micro-ondes du matériau est l'excitation thermique des liaisons entre ses particules internes. La présence de NaOH (matériau fondant) avec le processus de micro-ondes a fonctionné ensemble pour augmenter l'amorphisme du matériau aluminosilicate. Après avoir ajouté de l'eau à la poudre OP-AAS, l'hydratation commence en libérant les cations Na liés de la poudre traitée pour former l'alcali NaOH libre. Ensuite, en suivant les mêmes étapes que l'AAB en deux parties de dissolution, condensation et polymérisation, former un matériau durci avec une résistance à la compression adéquate57,58,105,106. Le développement de la résistance mécanique à la compression (MCS) des TP, DM, OP-30M, OP-20M et OP-10M est illustré à la Fig. ).

L'effet de la température de frittage sur la résistance à la compression.

A 1 jour de cure, TP et DM présentent une résistance initiale élevée, qui s'explique par la présence d'ions Na à l'état libre, qui favorise la dissolution des réseaux aluminosilicates et le processus de géopolymérisation86,95,107. Pour les mélanges OP-AAS, il a été observé que le comportement MCS changeait pour chaque mélange en changeant la période de micro-ondes. OP-30M et OP-20M présentent un faible MCS précoce par rapport aux mélanges TP et DM, ce qui clarifie le rôle du micro-ondes dans l'atténuation de l'effet de l'activateur alcalin en liant les ions Na aux structures d'aluminosilicate par des liaisons fortes, ce qui retarde la vitesse de libération des ions Na, d'où le processus de géopolymérisation62. Ce retard dépend du degré de force des liaisons formées entre les ions Na et les aluminosilicates, qui dépendent principalement de la durée du traitement aux micro-ondes. OP-10M montre une résistance précoce significative par rapport aux mélanges TP et DM. Cette force précoce indique la réactivité élevée du mélange et clarifie la suffisance d'une période de traitement au micro-ondes de 10 min pour lier uniquement les ions Na aux aluminosilicates avec des liaisons faibles. Ces liaisons faibles n'ont pas affecté l'avancement du processus de géopolymérisation.

Sur 3 jours de durcissement, la réaction de géopolymérisation se poursuit avec une augmentation remarquable des valeurs de résistance à la compression pour OP-20M et OP-10M. Un faible développement de MCS a été observé pour OP-30M. Sur 7 jours de cure, l'hydratation se poursuit pour tous les enrobés avec une régression significative du développement du MCS pour l'enrobé DM. Cette régression est due aux micro-fissures formées dues à la forte chaleur dégagée lors de la réaction exothermique de dissolution du NaOH dans l'eau. OP-30M montre une augmentation notable de la valeur MCS. Ce démarrage tardif indique que le degré de cristallinité augmente à mesure que la période de traitement aux micro-ondes augmente. Le Na2O est fortement lié à la poudre activée par les alcalis, qui a besoin de plus de temps pour se libérer pour former le milieu hautement alcalin nécessaire au processus de géopolymérisation.

Sur 28 jours de cure, le développement du procédé de géopolymérisation se poursuit pour tous les enrobés. Le DM montre toujours une régression du développement de l'hydratation due à la formation de microfissures. Sur 56 jours de temps de durcissement, OP-10M montre un MCS hautement significatif par rapport à TP et DM, ce qui fait référence à la possibilité de préparer OP-AAS avec un MCS élevé, atténuant l'effet nocif de l'activateur alcalin et utilisant une faible énergie.

Les schémas XRD des mélanges hydratés de TP, DM, OP-30M, OP-20M et OP-10M aux âges de durcissement (1 et 28 jours) sont illustrés aux Fig. 8 et 9. Il a été révélé que tous les mélanges hydratés présentent les mêmes pics avec des intensités différentes en plus de l'apparition de nouveaux pics selon les caractéristiques internes du mélange et la durée de durcissement. Les produits d'hydratation de tous les mélanges observés étaient des phases mal cristallines et amorphes avec la présence d'un petit nombre de pics cristallins, ce qui indique la création de phases liantes. Le 1 jour de durcissement, Fig. 8, le mélange TP a montré une large bosse comprise entre 24,78 et 33,61° 2θ centrée à 28,93° 2θ liée à la calcite (CaCO3, PDF 01-071-3699)95, mal cristalline de la phase tobermorite (C–S–H, PDF# 00-033-0306) en plus de l'Al-tobermor ite-phase (C–A–S–H, PDF# 00-020-0452) comme produits d'hydratation42,95,108,109. Les mêmes pics ont été observés dans le mélange DM avec la présence de hauts pics intenses à 26,3° 2θ faisant référence au quartz (SiO2, PDF# 01-087-2096)110 en plus de la phase wollastonite (CaSiO3, PDF# 00-043-1460) à 26,3 et 31,9° 2θ95,111,112,113, ce qui met en évidence la nécessité d'une dissolution de poudre de NaOH adaptée à l'activation des phases présentes dans le GGBFS. Dans le cas du mélange OP-30M, une réduction de l'intensité de la large bosse a été observée, ce qui indique la faible réactivité de la poudre activée par un alcali traitée pendant 30 min. De plus, des pics ont été observés, qui représentent le quartz (α-SiO2, PDF 01-079-1910) à 26,65°, l'akermanite (Ca2Mg[Si2O7], PDF 01-079-2424) et la gehlénite (Ca2Al[AlSiO2], PDF 01-079-2423) à 31,31° 2θ95,114. Ces pics font référence à la présence d'un pourcentage élevé de phases GGBFS n'ayant pas réagi. Les résultats sont en ligne avec les résultats MCS et SEM. Néanmoins, la large bosse dans le mix OP-20M est plus clairement montrée que dans le mix OP-30M. Dans OP-10M, une augmentation notée de la large bosse a été observée avec la présence de pic de calcite (CaCO3, PDF 01-071-3699) à 29,21°, ce qui fait référence à la formation d'une grande quantité de phase de liaison. La nouvelle phase liante formée explique l'amorphisme et l'activité élevés de la poudre activée par un alcali et les valeurs de résistance à la compression importantes pour le mélange OP-10M.

Modèles XRD pour les mélanges TP, DM et OP-AAS après 1 jour d'hydratation.

Modèles XRD pour les mélanges TP, DM et OP-AAS après 28 jours d'hydratation.

Sur 28 jours de durcissement, la plupart des phases de liaison zéolithiques susmentionnées sont identifiées sur la Fig. 9. L'intensité de ces pics dans tous les mélanges a été remarquablement augmentée, ce qui fait référence à la poursuite du processus de géopolymérisation avec le temps, confirmant les résultats des valeurs MCS.

L'examen SEM pour les mélanges (TP, DM, OP-30M, OP-10M) sur 1 jour et 28 jours de temps de durcissement est représenté sur les Fig. 10, 11, 12 et 13, respectivement. La micrographie SEM pour les mélanges TP et DM clarifie l'effet de la nature de l'activateur (solution de NaOH ou poudre solide de NaOH) sur le comportement du processus de géopolymérisation du GGBFS. Les figures 10a et 11a montrent une micrographie d'un jour de mélanges TP et DM. Les images montrent une bonne microstructure compacte et dense due à la formation du gel de tobermorite de (CS–H) et des produits de (C–A–H et C–A–S–H)115,116. Sur 28 jours de durcissement, les Figs. Les figures 10b et 11b montrent une microstructure plus compacte avec des microfissures notables du mélange DM, ce qui explique le faible MCS inférieur de 45 % au mélange TP. Ces micro-fissures pourraient résulter de contraintes internes induites par la forte quantité de chaleur dégagée, au jeune âge, lors de la dissolution de la poudre de NaOH dans l'eau, comme le rapportent Xiang et al.54, et Shen et al.55. Aussi, Lima et al.117, et Collins et al.118 ont rapporté que les micro-fissures sont dues au retrait autogène et à la création de vides par la dissolution du métasilicate, qui exercent par conséquent des contraintes internes et des micro-fissures se sont produites.

SEM pour le mélange TP. (a) 1 jour (b) 28 jours.

SEM pour mixage DM. (a) 1 jour (b) 28 jours.

SEM pour mélange OP-10M. (a) 1 jour (b) 28 jours.

SEM pour mélange OP-30M. (a) 1 jour (b) 28 jours.

Les figures montrent des images SEM pour OP-10M et OP-30M pour des mélanges traités par micro-ondes chimiques. (12) et (13), respectivement. Au jour 1 de durcissement, OP-10M a montré une bonne microstructure compacte, avec la formation de produits d'hydratation (Fig. 12a). OP-30M a montré une microstructure hautement désordonnée avec une porosité élevée par rapport aux mélanges TP et DM avec la présence d'un nombre élevé de particules n'ayant pas réagi sans existence de produits d'hydratation Fig. 13a. Au bout de 28 jours de durcissement, OP-10M et OP-30M présentent une microstructure plus organisée et plus dense avec l'observation des produits d'hydratation de g comme le montrent les Fig. 12b et 13b. La variation de comportement entre OP-10M et OP-30M met en évidence l'effet de la durée du traitement micro-onde sur la microstructure interne des enrobés.

La toxicité est le rapport entre les cellules non viables dans le puits exposé aux mélanges testés et les cellules viables qui existent dans le puits témoin. Les résultats des tests de cytotoxicité pour les mélanges PC, TP, DM, OP-30M et OP-10M à différentes concentrations sont présentés à la Fig. 14. Généralement, la concentration des mélanges ajoutés à la cellule viable augmente la toxicité. Les échantillons de TP et de DM ont montré la toxicité la plus élevée dans l'AAM, qui a causé des dommages de 50 % des cellules viables avec une concentration de 245 µg/ml et 89 µg/ml, respectivement. La forte toxicité des mélanges TP et DM était due à la présence de l'activateur alcalin à l'état libre, qui est nocif, toxique et irritant pour la peau. La différence de degré de toxicité entre le DM et le TP, illustrée à la Fig. 14, était due à la chaleur élevée dégagée, dans le cas du DM, par la réaction exothermique de dissolution de NaOH dans l'eau, qui a causé plus de dommages aux cellules viables. Le PC a montré une toxicité moyenne par rapport aux mélanges TP et DM, car 305 µg/ml de PC étaient suffisants pour endommager 50 % des cellules. Pour les mélanges traités thermochimiquement (OP-30M et OP-10M), les résultats ont montré l'effet important de la période de traitement sur le comportement toxique des mélanges testés.

L'effet de toxicité de TP, DM, OP-AAS et OPC avec différentes concentrations sur les cellules HFP4.

En augmentant la durée de traitement, la toxicité des échantillons a diminué, comme le montre la figure 14. Cette diminution remarquable de la toxicité a clarifié la capacité de l'énergie thermique à combiner l'activateur alcalin avec le matériau de base (GGBFS) et à atténuer l'effet nocif de l'activateur alcalin. Le pourcentage de liaison s'est développé progressivement avec une augmentation de la période de traitement jusqu'à une période de transition (liée au point de fusion de NaOH = 318 °C). Après cette période de transition, NaOH est devenu plus intégré dans le précurseur d'aluminosilicate, et l'effet toxique des pâtes a diminué et a totalement disparu, comme indiqué pour OP-30M. Les images optiques des cellules restantes avant et après exposition aux échantillons TP, DM, OP-30M, OP-10M et PC ont été présentées sur les Fig. 15, 16, 17, 18, 19 et 20. Il est précisé qu'il existe une relation directe entre la diminution du nombre de cellules viables et la toxicité des mélanges. En comparant les images optiques de ces mélanges avec des cellules témoins, la disparition des cellules viables a été observée dans DM et TP (Figs. 16 et 17) et une disparition partielle dans PC et OP-10M (Figs. 18 et 19). Cependant, il n'y avait pas de variation remarquable du nombre de cellules viables dans le cas de l'OP-30M Fig. 20. Enfin, il est conclu qu'un mélange OP-AAM optimal avec une efficacité énergétique élevée et une utilisation sûre par les ouvriers peut être préparé pendant une période de micro-ondes allant de (10 min à 30 min).

Image de puits de contrôle avec des cellules HFP4.

Images optiques pour les échantillons TP avec différentes dilutions.

Images optiques pour les échantillons de DM avec différentes dilutions.

Images optiques pour les échantillons OPC avec différentes dilutions.

Images optiques pour les échantillons OP-10M avec différentes dilutions.

Images optiques pour les échantillons OP-30M avec différentes dilutions.

L'empreinte environnementale d'un produit est l'une des principales mesures à prendre en compte lors du choix de matériaux activés par les alcalis comme alternative durable au liant commercial (PC)119,120,121. La figure 21 représente les valeurs d'émission de CO2 simplifiées par tonne produite à partir des matériaux de fabrication des liants PC, TP, DM et OP-AAS. Généralement, le liant PC a montré des émissions de CO2 beaucoup plus élevées que tous les liants activés par un alcali (TP, DM, OP-AAS). Cette différence tangible reflète le rôle de l'utilisation de liants activés par les alcalis comme alternatives durables au PC dans le secteur de la construction. En revanche, les liants témoins (TP, DM) affichent une empreinte carbone plus faible d'environ 14,42% que le PC. En ce qui concerne les liants OP-AAS, il a été observé que le processus de traitement chimique par micro-ondes affecte de manière significative les valeurs d'émission de CO2. En utilisant le traitement par micro-ondes, les émissions totales de CO2 de la fabrication des matériaux frittés utilisés dans les liants OP10M, OP20M et OP30M ont atteint respectivement 35,33, 53 et 70,65 % de celles du liant PC.

Émissions de carbone calculées pour 1 tonne de liants PC, TP, DM, OP-AAS.

Le coût des produits dépend fortement de différents facteurs, tels que la disponibilité des matières premières et l'évolutivité des produits. En conséquence, la production en série de tels liants OP-AAS devrait contribuer à une baisse supplémentaire du prix du liant. La figure 22 représente les coûts simplifiés par tonne requis pour produire les matériaux utilisés pour la fabrication des liants PC, TP, DM et OP-AAS. Généralement, les liants activés par un alcali proposés (GGBFS + NaOH) ont un coût approximativement égal de PC en raison du coût relativement élevé de NaOH par rapport au PC et au GGBFS. Le processus de frittage par micro-ondes et le broyage des matériaux frittés ont contribué à une augmentation significative du coût des liants OP-AAS par rapport aux liants témoins (TP, DM). En augmentant la période de traitement de 10 à 30 min, le coût de fabrication d'une tonne de liants OP10M, OP20M et OP30M a augmenté respectivement de 26,63, 55,88 et 85,13 % par rapport au coût du liant PC.

Coûts calculés de 1 tonne de liants PC, TP, DM, OP-AAS.

La principale motivation de cette étude est l'utilisation du frittage par micro-ondes pour minimiser l'énergie nécessaire à la préparation d'AAB en une partie. Le micro-onde a été utilisé comme source d'énergie propre pour développer des liants durables et respectueux de l'environnement. Sur la base des résultats de l'étude expérimentale et de l'analyse, les conclusions peuvent être soulignées comme suit :

Il est possible de produire un AAB durable en une partie avec une résistance à la compression adéquate en utilisant du GGBFS amorphe actif et un processus de traitement chimique par micro-ondes à faible énergie.

L'augmentation de la durée de traitement aux micro-ondes a entraîné une diminution de la nature amorphe puis de la réactivité de la poudre MCT, qui est fortement affectée sur les propriétés fraîches et durcies de l'OP-AAS. Lorsque la période de durcissement est passée de 10 à 30 min, la prise initiale et finale a été augmentée de 166,67 et 110 %, respectivement, la maniabilité a été augmentée de 17,53 % et la résistance à la compression a diminué de 11,95 % à 28 jours.

Le retard des premières valeurs de résistance à la compression de l'OP-AAS, en particulier celle préparée à partir de MCT-30M par rapport aux échantillons TP et DM, fait référence à l'impact du frittage micro-ondes sur la liaison de l'activateur alcalin au matériau de base (GGBFS), comme le confirme la formation de nouvelles phases dans l'analyse XRD de la poudre MCT. Par conséquent, l'activateur alcalin n'est plus libre pour démarrer le processus de géopolymérisation.

L'application d'un traitement chimique par micro-ondes sur le matériau de base atténue l'effet et les menaces de l'activateur alcalin sur la peau des utilisateurs et des ouvriers, comme indiqué par les résultats des tests de cytotoxicité. Tous les mélanges OP-AAS montrent un effet moindre sur la peau ; de plus, leur effet diminue en augmentant la durée de traitement de 10 à 30 min en raison de l'incorporation de NaOH dans les matériaux de base.

Bien que l'utilisation du micro-ondes pour produire des matériaux frittés utilisés dans la fabrication de l'OP-AAS ait un coût comparativement élevé par rapport au PC, il est recommandé de s'appuyer sur l'OP-AAS comme matériau de liaison alternatif au PC en raison de sa faible émission de CO2. De plus, bien que les émissions de CO2 et le coût du TP et du DM soient inférieurs à ceux de l'OP-AAS, la production d'OP-AAS résoudra le problème de manipulation des matériaux activés par les alcalins résultant de l'effet nocif, toxique et irritant pour la peau de l'activateur alcalin.

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié.

Amer, I., Kohail, M., El-Feky, MS, Rashad, A. & Khalaf, MA Une revue sur le béton de laitier activé par un alcali. Ain Shams Ing. J. 12, 1475–1499. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.12.003 (2021).

Article Google Scholar

Li, N., Shi, C., Zhang, Z., Wang, H. et Liu, Y. Un examen des méthodes de conception de mélange pour le béton géopolymère. Compos. Partie B Ing. 178, 107490. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107490 (2019).

Article CAS Google Scholar

Qian, LP et al. Agrégats artificiels activés par des alcalis développés à partir de déchets et de sous-produits : une revue de l'état de l'art. Resour. Conserv. Recycl. 177, 105971. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105971 (2022).

Article CAS Google Scholar

Provis, JL Matériaux activés par les alcalis. Cem. concr. Résolution 114, 40–48. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.02.009 (2018).

Article CAS Google Scholar

Glasby, T., Day, J., Genrich, R. & Kemp, M. Construction en béton géopolymère à l'échelle commerciale 1–11 (2015).

El-Tair, AM, El-Feky, MS, Mohsen, A. & Kohail, M. Propriétés du béton nano-ingénierie soumis à une corrosion accélérée. Nanotechnologie. Constr. 13, 293–305. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-5-293-305 (2021).

Article CAS Google Scholar

El Gindy, AA, Gomaa, EA, Abdelkader, HI, Mohsen, A. & Habib, AO L'effet d'un polymère à base de naphtalène sulfoné sur les données de réaction redox, la complexation du ferrocyanure de potassium et la résistance à la compression de la pâte de ciment Portland. J. Mol. Liquide. 356, 119000. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.119000 (2022).

Article CAS Google Scholar

Singh, NB & Middendorf, B. Géopolymères comme alternative au ciment Portland : Un aperçu. Constr. Construire. Mater. 237, 117455. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117455 (2020).

Article CAS Google Scholar

Amran, YHM, Alyousef, R., Alabduljabbar, H. & El-Zeadani, M. Production propre et propriétés du béton géopolymère : Une revue. J. Propre. Prod. 251, 119679. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119679 (2020).

Article CAS Google Scholar

Aly, AM, El-Feky, MS, Kohail, M. & Nasr, E.-SAR Performance du béton géopolymère contenant du caoutchouc recyclé. Constr. Construire. Mater. 207, 136–144. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.121 (2019).

Article CAS Google Scholar

Wei, J. & Cen, K. Évaluation empirique des émissions de CO 2 du ciment sur la base du développement économique et social de la Chine entre 2001 et 2030. Sci. Environ. 653, 200–211. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.371 (2019).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Turner, LK & Collins, FG Émissions d'équivalent en dioxyde de carbone (CO2-e) : une comparaison entre le géopolymère et le béton de ciment OPC. Constr. Construire. Mater. 43, 125–130. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.01.023 (2013).

Article Google Scholar

Mohsen, A. et al. Comportement rhéologique, performances mécaniques et activité antifongique d'un composite de déchets OPC-granit modifié avec de la poussière d'oxyde de zinc. J. Propre. Prod. 341, 130877. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130877 (2022).

Article CAS Google Scholar

Ramagiri, KK & Kar, A. Évaluation de l'impact environnemental du mortier activé par un alcali avec des précurseurs et des activateurs de déchets. J. Construire. Ing. 44, 103391. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103391 (2021).

Article Google Scholar

Mohsen, A., Amin, MS, Waly, SA et Ramadan, M. Comportement rhéologique, propriétés mécaniques, résistance au feu et capacité d'atténuation des rayons gamma pour les mélanges cimentaires respectueux de l'environnement incorporant des boues de plomb traitées thermiquement. Constr. Construire. Mater. 359, 129479. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129479 (2022).

Article CAS Google Scholar

McLellan, BC, Williams, RP, Lay, J., Van Riessen, A. & Corder, GD Coûts et émissions de carbone des pâtes géopolymères par rapport au ciment portland ordinaire. J. Propre. Prod. 19, 1080–1090. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.02.010 (2011).

Article CAS Google Scholar

Nawaz, M., Heitor, A. & Sivakumar, M. Géopolymères dans la construction : Développements récents. Constr. Construire. Mater. 260, 120472. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120472 (2020).

Article CAS Google Scholar

Cao, Y., Wang, Y., Zhang, Z., Ma, Y. et Wang, H. Progrès récents de l'utilisation de l'argile kaolinitique activée dans les matériaux de construction cimentaires. Compos. Partie B Ing. 211, 108636. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108636 (2021).

Article CAS Google Scholar

Davidovits, J. Géopolymères et matériaux géopolymères. J. Therm. Anal. 35, 429–441. https://doi.org/10.1007/BF01904446 (1989).

Article CAS Google Scholar

Bakharev, T., Sanjayan, JG & Cheng, YB Activation alcaline des ciments de scories australiens. Cem. concr. Rés. 29 , 113–120 . https://doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00170-7 (1999).

Article CAS Google Scholar

Duxson, P. et al. Technologie géopolymère : l'état actuel de l'art. J. Mater. Sci. 42, 2917-2933. https://doi.org/10.1007/s10853-006-0637-z (2007).

Article ADS CAS Google Scholar

Khaled, Z., Mohsen, A., Soltan, AM & Kohail, M. Optimisation du kaolin en métakaolin : conditions de calcination, conception du mélange et température de durcissement pour développer un liant activé par les alcalis. Ain Shams Ing. J. 14, 102142. https://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102142 (2023).

Article Google Scholar

Ramadan, M. et al. Étude de l'impact du durcissement en autoclave sur les propriétés mécaniques, la stabilisation des métaux lourds et l'activité antimicrobienne du composite géopolymérique vert à base de boues de polissage du verre reçues/traitées thermiquement. J. Mater. Rés. Technol. 23, 2672–2689. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.01.158 (2023).

Article CAS Google Scholar

Ramadan, M., Habib, AO, Hazem, MM, Amin, MS & Mohsen, A. Effets synergiques du traitement hydrothermal sur le comportement du géopolymère modifié par les boues toxiques : immobilisation du cérium et du plomb, caractéristiques de texture et efficacité mécanique. Constr. Construire. Mater. 367, 130249. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.130249 (2023).

Article CAS Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA & Abo-El-Enein, SA Une nouvelle méthode pour produire de la poudre sèche de ciment géopolymère. HBRC J. 12, 13–24. https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2014.06.008 (2016).

Article Google Scholar

Wu, Y. et al. Géopolymère, matériau cimentaire activé par un alcali vert : synthèse, applications et défis. Constr. Construire. Mater. 224, 930–949. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.112 (2019).

Article CAS Google Scholar

Farhan, KZ, Azmi, M., Johari, M. & Demirbog, R. Évaluation des paramètres importants impliqués dans la synthèse des composites géopolymères : une revue. Constr. Construire. Mater. 264, 120276. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120276 (2020).

Article CAS Google Scholar

Hassan, A., Arif, M. & Shariq, M. Utilisation du béton géopolymère pour un environnement plus propre et durable e Un examen des propriétés mécaniques et de la microstructure. J. Propre. Prod. 223, 704–728. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.051 (2019).

Article Google Scholar

Zhang, P., Zheng, Y., Wang, K. et Zhang, J. Un examen des propriétés du mortier géopolymère frais et durci. Compos. Partie B Ing. 152, 79–95. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.06.031 (2018).

Article CAS Google Scholar

Ling, Y., Wang, K., Li, W., Shi, G. & Lu, P. Effet des scories sur les propriétés mécaniques et la force de liaison des composites géopolymères techniques à base de cendres volantes. Compos. Partie B Ing. 164, 747–757. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.01.092 (2019).

Article CAS Google Scholar

Deb, PS, Nath, P. & Sarker, PK Les effets du mélange de laitier de haut fourneau granulé broyé avec des cendres volantes et une teneur en activateur sur la maniabilité et les propriétés de résistance du béton géopolymère durci à température ambiante. Mater. Dés. 62, 32–39. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.05.001 (2014).

Article CAS Google Scholar

Ding, Y., Dai, JG & Shi, CJ Propriétés mécaniques du béton activé par les alcalis : une revue de l'état de l'art. Constr. Construire. Mater. 127, 68–79. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.121 (2016).

Article CAS Google Scholar

Yost, JR, Radlińska, A., Ernst, S., Salera, M. & Martignetti, NJ Comportement structurel du béton de cendres volantes activé par les alcalis. Partie 2. Essais structuraux et résultats expérimentaux. Mater. Structure. Constr. 46, 449–462. https://doi.org/10.1617/s11527-012-9985-0 (2013).

Article CAS Google Scholar

Sarkar, P. Forces d'adhérence des bétons géopolymères et de ciment. Adv. Sci. Technol. 69, 143–151. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.69.143 (2010).

Article CAS Google Scholar

Balamuralikrishnan, R. Comportement à la fatigue des poutres en béton géopolymère. Int. J. Rés. Ing. Sci. Technol. 1, 354–359 (2015).

Google Scholar

Jallu, M., Arulrajah, A., Saride, S. et Evans, R. Comportement à la fatigue en flexion des bases RAP renforcées par une géogrille stabilisée par géopolymère de cendres volantes. Constr. Construire. Mater. 254, 119263. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119263 (2020).

Article CAS Google Scholar

Thokchom, S., Ghosh, P. & Ghosh, S. Résistance à l'acide des mortiers géopolymères à base de cendres volantes. Int. J. Tendance récente Eng. 1, 36–40 (2009).

Google Scholar

Ji, H., Yan, H. & Xu, H. Résistance du mortier géopolymère aux attaques acides et chlorées. Procedia ing. 210, 126–131. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.11.057 (2017).

Article CAS Google Scholar

Guo, L. et al. Résistance aux sulfates des composites géopolymères de métakaolin renforcés de fibres hybrides. Compos. Partie B Ing. 183, 107689. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107689 (2020).

Article CAS Google Scholar

Shehata, N., Taha, E. et Ali, M. Progrès récents dans les géopolymères respectueux de l'environnement : une revue. Sci. Environ. 762, 143166. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143166 (2021).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Mayhoub, OA et al. Effet des régimes de durcissement sur la capacité de liaison au chlorure du géopolymère. Ain Shams Ing. J. https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.04.032 (2021).

Article Google Scholar

Heikal, M., Nassar, MY, El-Sayed, G. & Ibrahim, SM Caractéristiques physico-chimiques, mécaniques, de microstructure et de durabilité des scories égyptiennes activées par les alcalis. Constr. Construire. Mater. 69, 60–72. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.07.026 (2014).

Article CAS Google Scholar

Pilehvar, S. et al. Effet des cycles de gel-dégel sur le comportement mécanique du béton géopolymère et du béton de ciment Portland contenant des matériaux à changement de phase micro-encapsulés. Constr. Construire. Mater. 200, 94–103. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.057 (2019).

Article Google Scholar

Karahan, O. & Yakupoǧlu, A. Résistance du mortier de laitier activé par un alcali à l'abrasion et au feu. Adv. Cem. Rés. 23, 289–297. https://doi.org/10.1680/adcr.2011.23.6.289 (2011).

Article CAS Google Scholar

Ramagiri, KK & Kar, A. Effet de la haute température sur la microstructure du liant activé par un alcali. Mater. Aujourd'hui Proc. 28, 1123–1129. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.093 (2019).

Article CAS Google Scholar

Colangelo, F. et al. Stabilité au cyclage thermique des mortiers géopolymères à base de cendres volantes. Compos. Partie B Ing. 129, 11–17. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.06.029 (2017).

Article CAS Google Scholar

Luukkonen, T., Abdollahnejad, Z., Yliniemi, J., Kinnunen, P. & Illikainen, M. Matériaux activés par un alcali en une partie : une revue. Cem. concr. Rés. 103, 21–34. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.10.001 (2018).

Article CAS Google Scholar

Hamid Abed, M., Sabbar Abbas, I., Hamed, M. & Canakci, H. Propriétés rhéologiques, fraîches et mécaniques du coulis géopolymère activé mécanochimiquement : étude comparative avec le coulis géopolymère activé de manière conventionnelle. Constr. Construire. Mater. 322, 126338. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126338 (2022).

Article CAS Google Scholar

Hosseini, S., Brake, NA, Nikookar, M., Günaydın-Şen, Ö. & Snyder, HA Géopolymère mécanochimiquement activé de cendre de fond et de cendres volantes. Cem. concr. Compos. 118, 103976. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.103976 (2021).

Article CAS Google Scholar

Tan, J., Cizer, Ö., De Vlieger, J., Dan, H. & Li, J. Impacts de la durée de broyage sur le précurseur à base de déchets de construction et de démolition (CDW) et le géopolymère résultant : réactivité, géopolymérisation et durabilité. Resour. Conserv. Recycl. 184, 106433. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106433 (2022).

Article CAS Google Scholar

Dong, M., Elchalakani, M. & Karrech, A. Développement d'un mortier géopolymère monocomposant à haute résistance utilisant du métasilicate de sodium. Constr. Construire. Mater. 236, 117611. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117611 (2020).

Article CAS Google Scholar

Askarian, M., Tao, Z., Adam, G. et Samali, B. Propriétés mécaniques du béton hybride OPC-géopolymère en une partie durci à l'air ambiant. Constr. Construire. Mater. 186, 330–337. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.160 (2018).

Article CAS Google Scholar

Yousefi Oderji, S., Chen, B., Ahmad, MR & Shah, SFA Propriétés fraîches et durcies des liants géopolymères monocomposants à base de cendres volantes durcis à température ambiante : effet des activateurs de scories et d'alcalis. J. Propre. Prod. 225, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.290 (2019).

Article CAS Google Scholar

Xiang, J., He, Y., Liu, L., Zheng, H. & Cui, X. Comportement exothermique et retrait par séchage du béton de laitier activé par un alcali par une méthode de préparation à basse température. Constr. Construire. Mater. 262, 120056. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120056 (2020).

Article CAS Google Scholar

Shen, D., Liu, K., Wen, C., Shen, Y. et Jiang, G. Résistance à la fissuration au jeune âge du béton de laitier de haut fourneau granulé moulu. Constr. Construire. Mater. 222, 278–287. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.028 (2019).

Article Google Scholar

Askarian, M., Tao, Z., Samali, B., Adam, G. & Shuaibu, R. Mix composition et caractérisation de géopolymères en une partie avec différents activateurs. Constr. Construire. Mater. 225, 526–537. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.083 (2019).

Article CAS Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA, Heikal, E., El-Didamony, H., Hashim, FS & Mohammed, AH Recyclage des déchets de béton pour produire du ciment activé par un alcali prêt à l'emploi. Céram. Int. 44, 7300–7304. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.01.042 (2018).

Article CAS Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA & Khalil, KA Application d'un traitement thermique sur la poussière de four à ciment et le feldspath pour créer un ciment géopolymère monocomposant. Constr. Construire. Mater. 187, 231–237. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.161 (2018).

Article CAS Google Scholar

Zivica, V. & Palou, MT Caractérisation physico-chimique de la bentonite traitée thermiquement. Compos. Partie B Ing. 68, 436–445. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.07.019 (2015).

Article CAS Google Scholar

Refaat, M., Mohsen, A., Nasr, E.-SAR et Kohail, M. Minimiser la consommation d'énergie pour produire des matériaux sûrs activés par un alcali en une partie. J. Propre. Prod. 323, 129137. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.129137 (2021).

Article CAS Google Scholar

Liu, Z. et al. Une voie verte vers des matériaux durables activés par les alcalis par activation thermique et chimique des scories de lithium. J. Propre. Prod. 225, 1184–1193. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.018 (2019).

Article CAS Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA, Rashad, AM & Heikal, M. Utilisation durable des déchets de béton prétraités dans la production de ciment activé par un alcali en une partie. J. Propre. Prod. 232, 318–328. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.356 (2019).

Article CAS Google Scholar

Wei, W. et al. Développement récent des applications micro-ondes pour le traitement du béton. Constr. Construire. Mater. 269, 121224. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121224 (2021).

Article Google Scholar

El-Feky, MS, Kohail, M., El-Tair, AM & Serag, MI Effet du durcissement par micro-ondes par rapport aux régimes conventionnels sur les performances des pâtes de scories activées par les alcalis. Constr. Construire. Mater. 233, 117268. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117268 (2020).

Article CAS Google Scholar

Kastiukas, G., Ruan, S., Liang, S. & Zhou, X. Développement de béton géopolymère préfabriqué via un four et un durcissement par rayonnement micro-ondes avec une évaluation environnementale. J. Propre. Prod. 255, 120290. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120290 (2020).

Article CAS Google Scholar

Zhu, H. et al. L'invention concerne une structure de rayonnement rotative pour l'amélioration de l'uniformité du chauffage par micro-ondes. Appl. Thermie. Ing. 141, 648–658. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.05.122 (2018).

Article Google Scholar

Mishra, RR & Sharma, AK Phénomènes d'interaction micro-ondes-matériau : mécanismes de chauffage, défis et opportunités dans le traitement des matériaux. Compos. Partie A 81, 78–97. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.10.035 (2016).

Article CAS Google Scholar

Sun, Y. et al. Une revue de l'irradiation micro-ondes aux propriétés des géopolymères : mécanismes et enjeux. Constr. Construire. Mater. 294, 123491. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123491 (2021).

Article CAS Google Scholar

Colangelo, F. et al. Composites époxy/fibres de verre pour applications civiles : comparaison entre les voies de réticulation thermique et micro-onde. Compos. Partie B Ing. 126, 100–107. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.06.003 (2017).

Article CAS Google Scholar

Makul, N., Rattanadecho, P. & Agrawal, DK Applications de l'énergie micro-onde dans le ciment et le béton : Une revue. Renouveler. Soutenir. Énergie Rev. 37, 715–733. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.05.054 (2014).

Article CAS Google Scholar

Fang, Y., Roy, DM & Roy, R. Clinkering par micro-ondes de ciments portland ordinaires et colorés. Cem. concr. Rés. 26, 41–47. https://doi.org/10.1016/0008-8846(95)00183-2 (1996).

Article CAS Google Scholar

Ke, K., Ma, B., Wang, X. & Li, X. Formation de silicate tricalcique préparé par frittage électrique et micro-ondes. Adv. Mater. Rés. 148–149, 1119–1123. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.148-149.1119 (2011).

Article CAS Google Scholar

Makul, N. Effet du durcissement accéléré par micro-ondes à basse pression sur le retrait au séchage et la perméabilité à l'eau des pâtes de ciment Portland. Goujon de cas. Constr. Mater. 13, e00358. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2020.e00358 (2020).

Article Google Scholar

Muthukrishnan, S., Ramakrishnan, S. & Sanjayan, J. Effet du chauffage par micro-ondes sur la liaison intercouche et la capacité de construction de l'impression de béton 3D géopolymère. Constr. Construire. Mater. 265, 120786. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120786 (2020).

Article Google Scholar

Muthukrishnan, S., Ramakrishnan, S. & Sanjayan, J. In Buildability of Geopolymer Concrete for 3D Printing with Microwave Heating BT: Second RILEM International Conference on Concrete and Digital Fabrication (eds Bos, FP et al.) 926–935 (Springer International Publishing, 2020).

Chapitre Google Scholar

Akbarnezhad, A., Ong, KCG, Zhang, MH, Tam, CT & Foo, TWJ Enrichissement assisté par micro-ondes d'agrégats de béton recyclés. Constr. Construire. Mater. 25, 3469–3479. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.03.038 (2011).

Article Google Scholar

Neelakantan, TR, Ramasundaram, S., Shanmugavel, R. & Vinoth, R. Prédiction de la résistance à la compression du béton à 28 jours à partir de la résistance initiale et des paramètres de durcissement accéléré. Int. J.Eng. Technol. 5, 1197-1201 (2013).

CAS Google Scholar

McGill, SL, Walkiewicz, JW & Smyres, GA Les effets du niveau de puissance sur le chauffage par micro-ondes de certains produits chimiques et minéraux. Mme Proc. 124, 247–252. https://doi.org/10.1557/proc-124-247 (1988).

Article CAS Google Scholar

Buttress, A., Jones, A. & Kingman, S. Traitement par micro-ondes du ciment et des matériaux en béton : vers une réalité industrielle ?. Cem. concr. Rés. 68, 112–123. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.11.002 (2015).

Article CAS Google Scholar

Shubbar, AA, Sadique, M., Kot, P. & Atherton, W. L'avenir des matériaux de construction à base d'argile : Une revue. Constr. Construire. Mater. 210, 172–187. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.206 (2019).

Article CAS Google Scholar

Kim, BJ, Yi, C. & Kang, KI Durcissement par micro-ondes d'un liant activé par un alcali à l'aide de hwangtoh sans calcination. Constr. Construire. Mater. 98, 465–475. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.08.119 (2015).

Article Google Scholar

Palacios, M. & Puertas, F. Effet des adjuvants réduisant le retrait sur les propriétés des mortiers et des pâtes de laitier activés par les alcalis. Cem. concr. Rés. 37, 691–702. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2006.11.021 (2007).

Article CAS Google Scholar

Al-kroom, H. et al. Effets positifs synergiques du nano silicate de baryum sur le taux d'hydratation et la composition de phase du laitier activé par un alcali. J. Construire. Ing. 59, 105109. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105109 (2022).

Article Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA, Khalil, KA, Gouda, AA, Elkhoresy, AH & Arif, MA Comprendre l'effet des nanominéraux d'hydrozincite et de witherite sur les performances et la composition de phase des scories activées par un alcali. J. Construire. Ing. 48, 103963. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103963 (2022).

Article Google Scholar

Jiang, X. et al. Influence de l'effet de taille sur les propriétés de la pâte géopolymère à base de laitier et de déchets de verre. J. Propre. Prod. 383, 135428. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.135428 (2023).

Article CAS Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA, Mohamed, SA & Mohammed, MS Recyclage des scories et des boues plombifères dans la production plus propre de ciment activé par des alcalis à haute performance et résistivité microbienne. J. Propre. Prod. 220, 568–580. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.144 (2019).

Article CAS Google Scholar

Habib, AO, Aiad, I., Youssef, TA & El-aziz, AMA Effet de certains adjuvants chimiques sur les propriétés physico-chimiques et rhéologiques des pâtes de ciment pour puits de pétrole. Constr. Construire. Mater. 120, 80–88. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.044 (2016).

Article CAS Google Scholar

Habib, AO, Aiad, I., El-Hosiny, FI & Mohsen, A. Etude de l'impact de la structure chimique des adjuvants sur les propriétés rhéologiques des pâtes de ciment mélangées à la fumée de silice à l'aide de divers modèles rhéologiques. Ain Shams Ing. J. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.12.009 (2021).

Article Google Scholar

Mohsen, A. et al. Corrélation entre l'analyse de la structure poreuse, l'efficacité mécanique et le pouvoir d'atténuation des rayons gamma pour un géopolymère à base de déchets de verre et de laitier traité hydrothermiquement. Goujon de cas. Constr. Mater. 17, e01505. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01505 (2022).

Article Google Scholar

Slater, TF, Sawyer, B. & Strauli, U. La détermination des points de couplage des sels de tétrazolium avec la chaîne respiratoire a provoqué plusieurs investigations. Biochimie. Biophys. Acta 77, 383–393 (1963).

Article CAS PubMed Google Scholar

Van De Loosdrecht, AA & Langenhuijsen, MMAC Un test MTT colorimétrique à base de tétrazolium pour quantifier la cytotoxicité médiée par les monocytes humains contre les cellules leucémiques des lignées cellulaires et les patients atteints de leucémie myéloïde aiguë. J. Immunol. Méthodes 174, 311–320 (1994).

Article PubMed Google Scholar

Alley, MC et al. Faisabilité du criblage de médicaments avec des panels de lignées cellulaires tumorales humaines à l'aide d'un dosage de tétrazolium en microculture. Cancer Rés. 48, 589-601 (1988).

CAS PubMed Google Scholar

Yang, KH, Song, JK et Il Song, K. Évaluation de la réduction de CO 2 du béton activé par un alcali. J. Propre. Prod. 39, 265–272. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.08.001 (2013).

Article CAS Google Scholar

Abdallah, L. & El-Shennawy, T. Évaluation des émissions de CO2 des futures centrales électriques égyptiennes. Euro-Méditerr. J. Environ. Intégr. 5, 1–8. https://doi.org/10.1007/s41207-020-00184-w (2020).

Article Google Scholar

Mohsen, A., Abdel-Gawwad, HA & Ramadan, M. Performance, protection contre les rayonnements et activité antifongique des scories activées par les alcalis modifiées individuellement avec des nanoparticules d'oxyde de zinc et de ferrite de zinc. Constr. Construire. Mater. 257, 119584. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119584 (2020).

Article CAS Google Scholar

Ramadan, M., Amin, MS, Waly, SA et Mohsen, A. Effet d'une dose élevée de rayonnement gamma et d'une température élevée sur les performances mécaniques d'un composite activé par un alcali durable en tant que produit nettoyant. Cem. concr. Compos. 121, 104087. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104087 (2021).

Article CAS Google Scholar

Mohsen, A., El-Feky, MS, El-Tair, AM & Kohail, M. Effet du micro-ondes retardé sur la progression de la résistance des composites de ciment activés par les alcalis verts. J. Construire. Ing. 43, 103135. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103135 (2021).

Article Google Scholar

Feng, D., Provis, JL & Van Deventer, JSJ Activation thermique de l'albite pour la synthèse de géopolymères à mélange en une partie. Confiture. Céram. Soc. 95, 565-572. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04925.x (2012).

Article CAS Google Scholar

Abdel-Gawwad, HA, García, SRV & Hassan, HS Activation thermique du laitier refroidi à l'air pour créer un ciment activé par un alcali en une partie. Céram. Int. 44, 14935–14939. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.05.089 (2018).

Article CAS Google Scholar

Nasr, D., Pakshir, AH & Ghayour, H. L'influence des conditions de durcissement et de la concentration d'activateur alcalin sur le comportement à température élevée des mortiers de laitier activé par un alcali (AAS). Constr. Construire. Mater. 190, 108–119. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.09.099 (2018).

Article CAS Google Scholar

Refaie, M., Mohsen, A., Nasr, E.-SAR et Kohail, M. L'effet de la stabilité structurelle des adjuvants chimiques sur les propriétés du laitier activé par les alcalis NaOH. J. Mater. Civ. Ing. 35, 1–20. https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0004523 (2023).

Article CAS Google Scholar

Neupane, K. Liants géopolymères activés par poudre à base de cendres volantes et de GGBFS : une alternative viable et durable au ciment portland dans l'industrie du béton. Méca. Mater. 103, 110–122. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2016.09.012 (2016).

Article Google Scholar

Mohammed, BS, Haruna, S., Wahab, MMA, Liew, MS & Haruna, A. Propriétés mécaniques et microstructurales du ciment géopolymère monocomposant à haute teneur en calcium fabriqué avec un activateur granulaire. Helyon 5, e02255. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02255 (2019).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ramadan, M. et al. Composite de métakaolin-ciment désaluminé modifié avec du titane commercial comme nouveau matériau de construction écologique pour les applications de protection contre les rayons gamma. Goujon de cas. Constr. Mater. 17, e01344. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01344 (2022).

Article Google Scholar

Liew, YM et al. Optimisation des rapports solides/liquide et activateur alcalin de la poudre géopolymérique de kaolin calciné. Constr. Construire. Mater. 37, 440–451. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.07.075 (2012).

Article Google Scholar

Liew, YM et al. Formation de géopolymères à mélange en une partie et de céramiques géopolymères à partir de poudre de géopolymère. Constr. Construire. Mater. 156, 9-18. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.08.110 (2017).

Article CAS Google Scholar

Vafaei, B., Farzanian, K. & Ghahremaninezhad, A. L'influence du polymère superabsorbant sur les propriétés des pâtes de scories activées par les alcalis. Constr. Construire. Mater. 236, 117525. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117525 (2020).

Article CAS Google Scholar

Nasir, M., Johari, MAM, Maslehuddin, M., Yusuf, MO et Al-Harthi, MA Influence de la période de durcissement thermique et de la température sur la résistance du mortier activé par les alcalis à base de laitier de haut fourneau silico-manganèse. Constr. Construire. Mater. 251, 118961. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118961 (2020).

Article CAS Google Scholar

Wang, SD & Scrivener, KL Produits d'hydratation du ciment de laitier activé par un alcali. Cem. concr. Rés. 25, 561-571. https://doi.org/10.1016/0008-8846(95)00045-E (1995).

Article CAS Google Scholar

Bakharev, T. Matériaux géopolymères préparés à l'aide de cendres volantes de classe F et de durcissement à température élevée. Cem. concr. Rés. 35, 1224-1232. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.06.031 (2005).

Article CAS Google Scholar

Onutai, S., Jiemsirilers, S., Thavorniti, P. & Kobayashi, T. Synthèses micro-ondes rapides de géopolymères poreux à base de cendres volantes en présence d'une forte concentration d'alcali. Céram. Int. 42, 9866–9874. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.03.086 (2016).

Article CAS Google Scholar

Habib, AO, Aiad, I., El-Hosiny, FI & Abd El-Aziz, AM Développement de la résistance au feu et des caractéristiques mécaniques des pâtes de ciment à la fumée de silice à l'aide de certains adjuvants chimiques. Constr. Construire. Mater. 181, 163–174. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.06.051 (2018).

Article CAS Google Scholar

Mohsen, A., Aiad, I., El-Hossiny, FI & Habib, AO Évaluation des propriétés mécaniques des pâtes de ciment mélangées mélangées et estimation de sa cinétique d'hydratation par différentes techniques. Egypte. J.Pet. 29, 171–186. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2020.03.001 (2020).

Article Google Scholar

Ramagiri, KK et al. Performances à haute température du béton de liant activé par les alcalis à durcissement ambiant. Innov. Infrastructure. Solut. 6, 1–11. https://doi.org/10.1007/s41062-020-00448-y (2021).

Article Google Scholar

Ye, H. & Radlińska, A. Mécanismes de retrait des scories activées par un alcali. Cem. concr. Rés. 88, 126–135. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.07.001 (2016).

Article CAS Google Scholar

Ramagiri, KK, Chauhan, D., Gupta, S., Kar, A. & Adak, D. Évaluation des performances structurelles du béton avec des liants activés par des alcalis à durcissement ambiant BT. Dans Actes de SECON'19 (eds Dasgupta, K. et al.) 1–10 (Springer International Publishing, 2020).

Google Scholar

Lima, VME, Basto, PA, Henrique, MA, Almeida, YMB & de Melo Neto, AA Optimisation de la concentration de Na2O dans les activateurs alcalins pour améliorer les propriétés mécaniques et réduire les coûts et les émissions de CO2 dans les mélanges activés par des alcalis. Constr. Construire. Mater. 344, 128185. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128185 (2022).

Article CAS Google Scholar

Collins, F. & Sanjayan, JG Microfissuration et développement de la résistance du béton de laitier activé par un alcali. Cem. concr. Compos. 23, 345–352. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(01)00003-8 (2001).

Article CAS Google Scholar

Bajpai, R., Choudhary, K., Srivastava, A., Sangwan, KS et Singh, M. Évaluation de l'impact environnemental du béton géopolymère à base de cendres volantes et de fumée de silice. J. Propre. Prod. 254, 120147. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120147 (2020).

Article CAS Google Scholar

Ramagiri , KK , Chintha , R. , Bandlamudi , RK , Kara De Maeijer , P. & Kar , A. Cycle de vie du berceau à la porte et évaluation économique des mélanges de béton durables - béton activé par les alcalis (Aac) et béton bactérien (bc). Infrastructure https://doi.org/10.3390/infrastructure6070104 (2021).

Article Google Scholar

Abdulkareem, M., Havukainen, J. & Horttanainen, M. Dans quelle mesure les bétons activés par des alcalis renforcés de fibres sont-ils durables sur le plan environnemental ?. J. Propre. Prod. 236, 117601. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.07.076 (2019).

Article CAS Google Scholar

Télécharger les références

Financement en libre accès fourni par The Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) en coopération avec The Egyptian Knowledge Bank (EKB).

Faculté d'ingénierie, Université Ain Shams, Le Caire, 11517, Égypte

Moataz Refaat, Alaa Mohsen, El-Sayed AR Nasr & Mohamed Kohail

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

MR : conceptualisation, méthodologie, investigation, visualisation, rédaction—ébauche originale. AM : conceptualisation, méthodologie, enquête, rédaction—ébauche originale, rédaction—révision et édition, visualisation, ressources. GAGNER : supervision. MK : conceptualisation, méthodologie, rédaction-révision et édition, ressources, supervision, administration de projet.

Correspondance à Mohamed Kohail.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Refaat, M., Mohsen, A., Nasr, ES.AR et al. Utilisation d'un frittage micro-ondes optimisé pour produire des matériaux activés par les alcalins en une seule partie sûrs et durables. Sci Rep 13, 4611 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31581-0

Télécharger la citation

Reçu : 24 novembre 2022

Accepté : 14 mars 2023

Publié: 21 mars 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-31581-0

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.