Geopolymer mortar from synthetic sodium silicate solution from agricultural wastes, bagasse ash and rice husk ash, as precursor solution for high temperature applications
Abstract:
ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม ที่มีวัสดุเหลือทิ้งจากผลผลิตทางการเกษตรเป็นจำนวนมาก งานวิจัยนี้ศึกษาศักยภาพของการใช้เถ้าจากวัสดุเหลือทิ้งทางอุตสาหกรรมและเกษตรกรรมเพื่อผลิตเป็นวัสดุจีโอโพลิเมอร์ การใช้วัสดุเหลือทิ้งภายในประเทศไทยเช่น เถ้าชานอ้อย และ เถ้าแกลบ เป็นผลดีในด้านการลดขยะเกษตรและสร้างมูลค่าเพิ่มให้แก่วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร เถ้าทั้งสองสามารถใช้เป็นซิลิการ่วมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ในกระบวนการผลิตสารละลายโซเดียมซิลิเกตสังเคราะห์ เพื่อลดปริมาณการใช้โซเดียมซิลิเกตเชิงพาณิชย์ การสังเคราะห์สารละลายโซเดียมซิลิเกตโดยนำเถ้าชานอ้อยหรือเถ้าแกลบกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 8 โมลาร์ ผสมกันที่อุณหภูมิ 95 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 120 นาที เพื่อใช้เป็นสารละลายอัลคาไลตั้งต้นในการผลิตมอร์ตาร์จีโอโพลิเมอร์ สำหรับการเตรียมมอร์ตาร์จีโอโพลิเมอร์ใช้ปอซโซลานประกอบด้วยเมตาเคโอลินผสมกับเถ้าลอยในอัตราส่วน 60:40 สำหรับสารละลายที่ใช้คือ โซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 8 โมลาร์ ใช้ร่วมกับโซเดียมซิลิเกตสังเคราะห์ในอัตราส่วน 1: 1 โดยชิ้นงานจะถูกบ่มที่ 70 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมงและเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องจนกระทั่งวันทดสอบ หลังจากอายุบ่มที่ 7 และ 28 วัน นำชิ้นงานมาทดสอบความแข็งแรงเชิงกดอัด การทนต่อความร้อน (ที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส) การนำความร้อน โครงสร้างทางจุลภาค หมู่ฟังก์ชัน องค์ประกอบทางเคมี การดูดซับน้ำ รูพรุนปรากฏ และ ความหนาแน่นรวม พบว่ามอร์ตาร์จีโอโพลิเมอร์มีการทนต่อความร้อนได้ดีและมีความแข็งแรงที่ดีขึ้นหลังจากเผาที่ 900 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 นาที และสามารถใช้เป็นแผ่นรองรับหลังแนวเชื่อมชนิดเซรามิก
Thailand is an agricultural country where agricultural wastes are produced during the processing abundantly. This research studied the potential of waste ashes from industrial and agricultural products as a geopolymer material. The utilization of ashes such as bagasse ash and rice husk ash brought advantages of reducing agricultural wastes and creating value-added products. These ashes could be a silica source exploited with sodium hydroxide to obtain the synthetic sodium silicate. The synthesis of sodium silicate from bagasse ash and rice husk ash would be performed with the 8 molar NaOH as sodium source at 95 ๐ C for 120 minutes . For geopolymer mortar preparation, metakaolin was blended with fly ash at the ratio of 60:40. The liquid phase was an alkali solution from 8M NaOH and synthetic sodium silicate with the ratio of 1:1. Samples of geopolymer mortar were cured at 70 ๐ C for 4 hours and kept at room temperature until the testing dates. After curing at 7 and 28 days, results of compressive strength, thermal test (900 ๐ C), thermal conductivity, microstructural characteristics, functional group, chemical phases, water absorption, apparent porosity, and bulk density were characterized. Moreover, it had good heat resistance, better compressive strength after heated at 900 ๐ C for 30 minutes and can be used for welding as a ceramic backing plate