Cyclic freeze-thaw behavior of coal gangue based geopolymer

ABSTRACT: Coal gangue, a solid waste by-product of coal, is a desirable material for making a geopolymer. To promote the application of coal gangue based geopolymer in cold regions, this study investigates the cyclic freeze-thaw responses of the coal gangue based geopolymer, which was activated by NaOH activator, Na2SiO3 + NaOH activator and NaOH+Na2SiO3+ desulfurized gypsum activator. The appearance, cross-section, mass loss and strengths were measured, and the microscopic mechanism was analyzed by X-Ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). Results show that: (1) the surface peeling and the internal crisping of the geopolymers were observed after the freeze-thaw cycles; (2) the SS and SSG geopolymer(activated by NaOH+ Na2SiO3 and NaOH+Na2SiO3+ desulfurized gypsum, respectively) developed higher freeze-thaw resistance than the SH geopolymer(activated by NaOH); (3) the freeze-thaw resulted in reduced geopolymer gels, increased voids and loosening, but formed no new gels; and (4) SS and SSG geopolymers had high hydration degree and dense than SH geopolymers.

RÉSUMÉ: Le schiste de charbon est un sous-produit des résidus de charbon, idéal pour la fabrication de géopolymères. Afin de faciliter l’utilisation des polymères à base de résidus de charbon dans les régions froides, on a étudié la réponse cyclique des activateurs NaOH, Na2SiO3+ NaOH et NaOH+Na2SiO3+ désulfuration des gypses aux polymères à base de résidus de charbon. La morphologie, la section transversale, la perte de masse et la résistance ont été déterminées par la diffraction des rayons x (DRX), la spectroscopie infrarouge à transformation de fourier (FTIR) et la microscopie électronique à balayage (mev). 1) l’écaillage et le froissage interne de la surface du géopolymère se produisent après le cycle de gel/dégel; (2) les géopolymères SS et SSG (activés respectivement par NaOH+Na2SiO3 et NaOH+Na2SiO3+ gypse désulfuré) ont une résistance au gel et au dégel plus élevée que les géopolymères SH (activés par NaOH); (3) le gel et le dégel entraînent une diminution du gel géopolymère, une augmentation de la porosité et un relâchement, mais aucun nouveau gel n’est formé; (4) les géopolymères SS et SSG ont un degré élevé d’hydratation et une plus grande densité que les géopolymères SH.