Preparation and properties of geopolymer containing phosphoric acid-activated fly ash and mechanically-milled kaolinite: Experiments and density function theory

聚合物 粉煤灰 高岭石 磷酸 材料科学 功能(生物学) 化学工程 冶金 复合材料 工程类 进化生物学 生物
作者
Jiangshan Li,Wei Zhang,Lei Lang,Chenxi Dong,Kang Huang
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier]
卷期号:441: 140992-140992 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2024.140992
摘要

The environmental pollution resulted from the stacking of solid wastes, and the 250 kg CO2 emission caused by calcined a ton of kaolinite have become an urgent problem to be solved. In this study, a novel phosphoric acid-activated geopolymer was developed, which was composed of fly ash (FA), mechanically activated-kaolinite (MAK). The influences of phosphoric acid concentration, mechanical grinding duration, and curing temperature were investigated. Microstructural properties of FAMAK geopolymers were examined through a serious of tests. Furthermore, the Gibbs free energy and nano-scale structure characteristics of acid-activated hydration products were calculated for the first time by using density functional theory. The results show that the optimal mass ratio of FA to MAK is 7:3 with 8 mol/L phosphoric acid, which led to the maximum compressive strength of 36.6 MPa at 56-day. Besides, the optimal grinding time is 3 h and temperature is 40 °C. Moreover, the content of silicon promotes the polymerization reaction. The valence and bonding of aluminum are primarily affected by its coordination number. The key outcomes in this study provides a low-carbon cementitious materials, which can achieve the double benefits of carbon reduction and the utilization of solid wastes.

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