Přejít k obsahu


The effect of short carbon fibers on rheological behaviour and mechanical properties of metakaolin-slag geopolymer binder

Citace:
RIEGER, D., POLA, M., FRANČE, P., KADLEC, J., KOVÁŘÍK, T., KOPAČKA, P. The effect of short carbon fibers on rheological behaviour and mechanical properties of metakaolin-slag geopolymer binder. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Bristol: IOP Publishing Ltd., 2019. s. NESTRÁNKOVÁNO. ISBN: neuvedeno , ISSN: 1757-8981
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: The effect of short carbon fibers on rheological behaviour and mechanical properties of metakaolin-slag geopolymer binder
Rok vydání: 2019
Místo konání: Bristol
Název zdroje: IOP Publishing Ltd.
Autoři: Ing. David Rieger , Michal Pola , RNDr. Petr Franče , Ing. Jaroslav Kadlec , Ing. Tomáš Kovářík Ph.D. , Pavel Kopačka
Abstrakt CZ: Tato studie zkoumá účinky přidávání krátkých uhlíkových vláken na reologické chování geopolymerního pojiva a konečné mechanické pevnosti připraveného kompozitu. Bylo testováno neplněné geopolymerní pojivo a kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny. Čisté geopolymerní pojivo bylo syntetizováno alkalizací páleného jílovcového prášku a mleté vysokopecní strusky roztokem křemičitanu draselného. Pojiva zpevněná uhlíkovými vlákny byla připraveno za stejných podmínek. Směsi byly odpovídajícím způsobem plněny 20 hm% vláken. Byl studován vliv délky vláken (3 mm a <0,5 mm) s ohledem na reologické chování připravených směsí a mechanické vlastnosti finální směsi kompozitu. Reologické vlastnosti byly stanoveny pomocí rotační reometrie. Konečné vlastnosti byly stanoveny měřením pevnosti v ohybu po 3, 28 a 280 dnech a pomocí optické a skenovací elektronové mikroskopie. Výsledky ukazují, že mletá uhlíková vlákna měla mírný účinek na tokové vlastnosti ve srovnání s čistým pojivem. Naproti tomu 3 mm dlouhá uhlíková vlákna výrazně zvýšila viskozitu a znatelně se snížila zpracovatelnost. Navíc bylo prokázáno, že přidání mletých vláken mělo na kompozitní vzorky nízký vyztužovací účinek a vedlo pouze k mírnému zlepšení chování při namáhání v ohybu. Naopak vyztužení 3 mm uhlíková vlákna zlepšila chování napětí-deformace a výrazně zvýšila maximální ohybovou pevnost (přibližně 5x) ve srovnání s čistým geopolymerním pojivem za celou hodnocenou dobu zrání.
Abstrakt EN: This study investigates the effects of short carbon fibers addition on rheological behaviour of geopolymer binder and final mechanical strength of prepared composite. The pure geopolymer binder and variously carbon fiber reinforced composites were tested. The pure geopolymer binder was synthesized by alkalination of calcined claystone powder and milledblast furnace slag by potassium silicate solution. The binders reinforced by carbon fibers were prepared under the same conditions. Mixtures were accordingly reinforced by 20 wt% of short and milled fibers, respectively. The effect of fibers length (3 mm and ≤ 0.5 mm) was studied with regard to rheological behaviour of prepared mixtures and mechanical properties of final composites. The rheological properties were determined in accordance to flow properties by rotational rheometry. The final properties were determined by measurements of flexural strength after 3, 28 and 280 days and by means of optical and scanning electron microscopy. The resultsindicate that milled carbon fibers had a slight effect on flow properties compared to pure binder. In contrast, 3 mm long carbon fibers significantly increased viscosity and noticeably decreased workability by interlocking mechanism of individual fibers. Moreover, it was proved that addition of milled fibers had a low reinforcement effect on composite samples and led only to slight improvement of stress-strain behaviour. On the contrary, the reinforcement by 3 mm carbon fibers improved the stress-strain properties and significantly increase ultimate flexural strength (approximately 5 times) compared to pure geopolymer binder in all studied time intervals.
Klíčová slova

Zpět

Patička