Geopolymer synthesis and characterization using Raman spectroscopy, FT-IR, DSC, XRD and compressive strength test

Chaquinga Navarro, Guillermo John ; Gazda, Kristof

4. term

Chemical Engineering, Master

2016

2016-06-09

108

Formålet med dette studie er at vurdere, om flere laboratorieteknikker kan bruges til at karakterisere geopolymere fremstillet af flyveaske (klasse F), så flyveaske bedre kan anvendes som supplerende materiale i beton. Flyveasken blev aktiveret med kaliumhydroxid og en kaliumsilikatopløsning. Prøverne blev fremstillet med KOH-koncentrationer på 4 M og 6 M og med væske/fast-stof-forhold på 0,4; 0,5; 0,6 og 0,7. Raman-spektroskopi (lysspredning til at identificere kemiske bindinger) blev anvendt, og råspektrene blev forbehandlet. FT‑IR (infrarød spektroskopi) blev brugt som et supplement til Raman. DSC (differential scanningskalorimetri) blev udført i nitrogenatmosfære med en opvarmningshastighed på 20 °C/min fra 25 °C til 550 °C for at undersøge termisk adfærd. XRD (røntgendiffraktion) blev anvendt til at undersøge faser i geopolymer- og cementmaterialer. Trykstyrke blev målt på cylindriske prøver (25 mm i diameter, 50 mm i højde) i henhold til ASTM C39/C39M. Tilsammen giver disse metoder kemisk, termisk, strukturel og mekanisk information, der kan støtte vurderingen af, hvordan flyveaske-baserede geopolymere kan bruges i beton.

This study assesses whether several laboratory techniques can be used to characterize geopolymers made from Class F fly ash, to better employ fly ash as a supplementary material in concrete. The fly ash was activated with potassium hydroxide and a potassium silicate solution. Samples used KOH concentrations of 4 M and 6 M and liquid-to-solid ratios of 0.4, 0.5, 0.6, and 0.7. Raman spectroscopy (light scattering used to identify chemical bonds) was applied, and the raw spectra were preprocessed. FT‑IR (infrared spectroscopy) was used as a complementary technique. DSC (differential scanning calorimetry) was performed under a nitrogen atmosphere with a heating rate of 20 °C/min from 25 °C to 550 °C to probe thermal behavior. XRD (X‑ray diffraction) was used to study phases in the geopolymer and cement materials. Compressive strength was measured on cylindrical specimens (25 mm diameter, 50 mm height) following ASTM C39/C39M. Together, these methods provide chemical, thermal, structural, and mechanical information to evaluate how fly‑ash‑based geopolymers could be used in concrete.

[This abstract was generated with the help of AI]

geopolymer ; fly ash ; raman ; FT-IR ; DSC ; compressive strength ; XRD

Download
View record in AAU Student Projects