ارائه مدل پیش‌بینی مقاومت فشاری ژئوپلیمر‌ ساخته شده با متاکائولن و سرباره با استفاده از روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فرآورده‌های چندسازه چوبی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، گرگان

4 گروه سامانه‌های زیستی، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس زیرآب، مازندران

5 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان

6 گروه مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه کانکتیکات، آمریکا

10.22124/jcr.2023.23046.1598

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی و ارائه مدل پیش‌بینی مقاومت فشاری ژئوپلیمرهای مبتنی بر متاکائولن و سرباره فعال‌شده با فعال‌ساز-های قلیایی با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) مدل‌های پیش‌بینی مقاومت فشاری نمونه‌ها ارائه و شرایط بهینه ساخت بررسی گردید.نسبت‌های (متاکائولن به سرباره، نسبت فعال‌ساز به پیش ماده، مولار سیلیکات سدیم به هیدروکسید سدیم ودرصدآب ) به عنوان عوامل مستقل در 5 سطح و 6 نقطه مرکزی تکرار شده (C0=6) بررسی شدند. نمونه‌های ژئوپلیمری در ابعاد 20×20×20 میلی‌متر ساخته شدند، سپس در دوره‌های زمانی 3، 7 و 28 روز مقاومت فشاری آنها اندازه‌گیری شد. همچنین ارزیابی خواص مواد با استفاده از آزمون (XRD) و (FT-IR) برای بررسی اثر هر کدام از متغیرهای مستقل بر مقاومت فشاری نمونه‌های ژئوپلیمری انجام گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از روش سطح پاسخ می‌تواند برآورد مناسب از پاسخ را ارائه دهد، به‌طوری‌‌که مقدار R2 بزرگتر از 90 درصد برای هر پاسخ‌ به دست آمد. بیشترین مقاومت فشاری نمونه‌های ژئوپلیمری پس از ۳ روز 10 مگاپاسکال و پس از 7 و 28 روز به ترتیب 57/16 و 22 مگاپاسکال اندازه‌گیری شد. با افزایش نسبت مولار سیلیکات‌سدیم به هیدروکسیدسدیم تا سطح 5/2 و کاهش نسبت متاکائولن به سرباره باعث افزایش مقاومت فشاری نمونه‌های ژئوپلیمر گردید. نتایج FTIR نشان داد‌ که هنگام تشکیل ژئوپلیمر‌ها ساختارشان نسبت به مواد اولیه به علت تشکیل مونومرها و بسپارش تراکمی تغییر می‌کند. نتایج آنالیز XRD نشان دهنده وجود حالت قله‌مانند در اثر تشکیل محصول آمورف بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Presenting a prediction model for compressive strength of geopolymer made of metakaolin and slag using the response surface method (RSM)

نویسندگان [English]

  • vajihe sadeghipanah 1
  • Mehrab Madhoushi 2
  • Taghi Tabarsa 3
  • morteza nazerian 4
  • Ebrahim Najafi Kani 5
  • Zahra Abdollah nejad 6
1 Ph.D. student of Wood Composite Products, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,
2 Department of Wood Engineering and Technology,, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Department of Wood Engineering and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
4 , Department of Biological Systems Engineering, Shahid Beheshti University, Zirab Campus, Mazandaran, Iran
5 Faculty of Chemical, Oil and Gas Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
6 Department of Civil and Environmental Engineering, University of Connecticut, Storrs, United States of America
چکیده [English]

The objective of this study was to investigate the compressive strength of metakaolin-based geopolymers and slag activated with alkaline activators during periods of 3, 7, and 28 days using the response surface method (RSM). X-ray diffraction (XRD) analysis. and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was performed to investigate the effect of each of the independent variables on the compressive strength of geopolymer samples. Geopolymer samples were made in dimensions of 20×20×20 mm, then they were kept at room temperature for periods of 3, 7 and 28 days and were subjected to mechanical evaluation at the end. The results showed that using the RSM method can provide an appropriate estimation of the response so that the R2 value greater than 90% was obtained for each response. The maximum compressive strength of geopolymer samples was measured as 10 MPa for three days and 16.57 and 22 MPa for 7 and 28 days, respectively. By increasing the molar ratio of sodium silicate to sodium hydroxide to the level of 2.5 and decreasing the ratio of metakaolin to slag, the compressive strength of geopolymer samples increased. The FT-IR results showed that when geopolymers are formed, the structure changes compared to the raw materials due to the formation of monomers and compaction. Also, the results of the XRD analysis showed the presence of a peak-like state due to the formation of an amorphous product.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geopolymer
  • response surface method
  • metakaolin
  • slag
  • compressive strength

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار