Investigation of C-A-S-H composition, morphology and density in Limestone Calcined Clay Cement (LC3)

مقدمه

مقاله به بررسی ترکیب، مورفولوژی و چگالی C-A-S-H در مخلوط‌های سیمان LC3-50 می‌پردازد که با استفاده از کائولینیت کلسینه ساخته شده‌اند. این مخلوط‌ها به عنوان جایگزین‌های پایدار و کارآمد سیمان پرتلند معمولی معرفی می‌شوند و کاهش اثرات زیست‌محیطی را هدف قرار می‌دهند. مطالعه تلاش می‌کند تا میزان و نحوه جایگزینی آلومینیوم در ساختار C-A-S-H و تأثیر آن بر خواص مختلف این سیمان را درک کند.

روش‌شناسی

مطالعه با استفاده از تحلیل‌های میکروسکوپی و طیفی پیشرفته مانند SEM-EDS و TEM انجام شده تا ترکیب و ساختار دقیق فازهای C-A-S-H مشخص شود. روش ¹H NMR نیز برای اندازه‌گیری چگالی و تحلیل تخلخل مواد استفاده شده است.

نتایج

• ترکیب شیمیایی:
  • در مخلوط‌های LC3-50، نسبت آلومینیوم به کلسیم و سیلیکات با افزایش محتوای کائولینیت بیشتر می‌شود. این ویژگی باعث بهبود پایداری و احیاناً خواص مکانیکی مواد می‌گردد.
  • نسبت Si/Ca (سیلیس به کلسیم) در LC3-50 بیشتر از سیمان پرتلند معمولی بوده که نشانگر تغییرات ساختاری به دلیل وجود آلومینیوم است.
• مورفولوژی:
  • عکس‌برداری با TEM نشان داد که تمامی نمونه‌ها مورفولوژی فیبری مشابهی دارند، حتی با تغییرات در ترکیب شیمیایی. این ثبات در مورفولوژی نشان می‌دهد که تغییرات در ترکیب تأثیر مهمی بر ساختار میکروسکوپی ندارد.
• چگالی و تخلخل:
  • چگالی جامد در تمامی نمونه‌ها حدود 2.8 g/cm³ و چگالی توده‌ای نزدیک به 1.9 g/cm³ در 28 روز هیدراسیون بوده است. این مقادیر از تغییرات ترکیبی تأثیر کمی گرفته و به ثبات ساختاری کمک می‌کند.
  • آزمایش‌های MIP و NMR نشان دادند که مخلوط‌های LC3-50 با محتوای بالای کائولینیت کلسینه، نفوذپذیری کمتری دارند که می‌تواند به دوام بهتر مواد کمک کند.

بحث و تحلیل

نتایج نشان می‌دهد که استفاده از LC3-50 می‌تواند به کاهش انتشار کربن در تولید سیمان کمک کند بدون اینکه خواص مطلوب سیمان قربانی شود. این تحقیق تأیید می‌کند که با بهبود نسبت‌های ترکیب و کاهش مصرف منابع طبیعی، می‌توان به پایداری زیست‌محیطی نزدیک‌تر شد. استفاده از کائولینیت کلسینه می‌تواند به تولید محصولاتی با عملکرد برتر و پایداری بهتر منجر شود.

نتیجه‌گیری

تحقیق حاضر تغییرات مهمی در ترکیب و ویژگی‌های C-A-S-H را در مخلوط‌های LC3-50 به دلیل حضور آلومینیوم نشان می‌دهد. مطالعه با موفقیت نشان داد که می‌توان از LC3-50 به عنوان یکی از گزینه‌های پایدار برای صنعت ساخت‌وساز استفاده کرد که با کمترین تغییر در خواص مکانیکی می‌تواند سهم زیادی در کاهش آلایندگی داشته باشد.