Published March 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Chemical stabilization of demolition wastes in pavement bases using one–part fly ash and slag based geopolymers

Creators

  • 1. Swinburne University of Technology
  • 2. The Royal College Of Anesthesiologists Of Thailand
  • 3. Suranaree University of Technology
  • 4. Nanyang Technological University

Description

The stabilization of road bases is a critical part of geotechnical research for developing new methods of sustainable road construction for the future. This study evaluated the feasibility of using one-part fly ash (FA) and slag (S) based geopolymers for stabilizing construction and demolition (C&D) aggregates with major significances included reduction in landfill wastes and lower carbon output to the environment. Furthermore, practical, environmental and economic advantages of one-part geopolymer stabilized samples were addressed. In this study, the effects of parent aggregate types (including crushed brick, CB, recycled concrete aggregate, RCA, or reclaimed asphalt pavement, RAP), sodium hydroxide activator (ratios of 0.05, 0.1 and 0.2 by weight of precursor powders), precursor types (fly ash and slag) and precursor dosages (10%, 20% and 30% by weight of parent materials) were evaluated. A series of geotechnical tests consisted of compaction tests, unconfined compressive strength test (UCS) at various curing conditions, repeated triaxial loading tests (RLT) and microstructural analysis were performed on the one-part geopolymer mixtures. The results indicated significant strength development at activator ratio of 0.1 for CB and RCA and an activator ratio of 0.05 for RAP. Improvement in strength were seen in comparison to traditional geopolymer. All mixtures except for RAP + 10% FA satisfied the minimum strength requirements but could be improved by allowing it to be cured for 28 days. Curing durations (7 days and 28 days), temperatures (20 °C and 40 °C) and activator ratios were found to influence the strength development of geopolymer samples. Resilient modulus (Mr) results showed that all selected geopolymer mixtures experienced good to excellent axial strain recovery behavior.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد تثبيت قواعد الطرق جزءًا مهمًا من الأبحاث الجيوتقنية لتطوير طرق جديدة لبناء الطرق المستدامة للمستقبل. قيمت هذه الدراسة جدوى استخدام الرماد المتطاير أحادي الجزء (FA) والبوليمرات الجيولوجية القائمة على الخبث (S) لتثبيت مجاميع البناء والهدم (C&D) مع الأهمية الرئيسية بما في ذلك الحد من نفايات مدافن النفايات وانخفاض إنتاج الكربون في البيئة. علاوة على ذلك، تم تناول المزايا العملية والبيئية والاقتصادية للعينات المستقرة من جزء واحد من البوليمر الجيولوجي. في هذه الدراسة، تم تقييم تأثيرات أنواع الركام الأم (بما في ذلك الطوب المسحوق، CB، الركام الخرساني المعاد تدويره، RCA، أو رصيف الأسفلت المستصلح، RAP)، ومنشط هيدروكسيد الصوديوم (نسب 0.05 و 0.1 و 0.2 بالوزن من مساحيق السلائف)، وأنواع السلائف (الرماد المتطاير والخبث) وجرعات السلائف (10 ٪ و 20 ٪ و 30 ٪ بالوزن من المواد الأم). تألفت سلسلة من الاختبارات الجيوتقنية من اختبارات الضغط، واختبار مقاومة الانضغاط غير المحصورة (UCS) في ظروف المعالجة المختلفة، واختبارات التحميل الثلاثية المحاور المتكررة (RLT) والتحليل الهيكلي الدقيق على مخاليط البوليمر الجيولوجي أحادية الجزء. أشارت النتائج إلى تطور كبير في القوة عند نسبة المنشط 0.1 لـ CB و RCA ونسبة المنشط 0.05 لـ RAP. شوهد تحسن في القوة مقارنة بالبوليمر الجيولوجي التقليدي. استوفت جميع المخاليط باستثناء RAP + 10 ٪ FA الحد الأدنى من متطلبات القوة ولكن يمكن تحسينها من خلال السماح بمعالجتها لمدة 28 يومًا. تم العثور على فترات المعالجة (7 أيام و 28 يومًا) ودرجات الحرارة (20 درجة مئوية و 40 درجة مئوية) ونسب المنشط للتأثير على تطور قوة عينات البوليمر الجيولوجي. أظهرت نتائج معامل المرونة (MR) أن جميع مخاليط البوليمر الجيولوجي المختارة شهدت سلوكًا جيدًا إلى ممتازًا لاستعادة الإجهاد المحوري.

Translated Description (French)

La stabilisation des bases routières est un élément essentiel de la recherche géotechnique pour développer de nouvelles méthodes de construction routière durable pour l'avenir. Cette étude a évalué la faisabilité de l'utilisation de géopolymères à base de cendres volantes (FA) et de scories (S) en une seule partie pour stabiliser les agrégats de construction et de démolition (C&D) avec des significations majeures, notamment la réduction des déchets de décharge et la réduction de la production de carbone dans l'environnement. En outre, les avantages pratiques, environnementaux et économiques des échantillons stabilisés par géopolymère en une partie ont été abordés. Dans cette étude, les effets des types d'agrégats parents (y compris la brique concassée, le CB, l'agrégat de béton recyclé, le RCA ou la chaussée en asphalte récupéré, le RAP), de l'activateur d'hydroxyde de sodium (rapports de 0,05, 0,1 et 0,2 en poids de poudres précurseurs), des types de précurseurs (cendres volantes et scories) et des dosages de précurseurs (10 %, 20 % et 30 % en poids des matériaux parents) ont été évalués. Une série d'essais géotechniques a consisté en des essais de compactage, un essai de résistance à la compression non confinée (UCS) dans diverses conditions de durcissement, des essais de charge triaxiale répétés (RLT) et une analyse microstructurale ont été effectués sur les mélanges de géopolymères en une partie. Les résultats ont indiqué un développement significatif de la force à un ratio d'activateur de 0,1 pour le CB et le RCA et un ratio d'activateur de 0,05 pour LE RAP. Une amélioration de la résistance a été observée par rapport au géopolymère traditionnel. Tous les mélanges, à l'exception DU RAP + 10% FA, satisfaisaient aux exigences minimales de résistance, mais pouvaient être améliorés en permettant leur durcissement pendant 28 jours. Les durées de durcissement (7 jours et 28 jours), les températures (20 °C et 40 °C) et les rapports d'activateurs influencent le développement de la résistance des échantillons de géopolymères. Les résultats du module résilient (MR) ont montré que tous les mélanges de géopolymères sélectionnés présentaient un comportement de récupération de déformation axiale bon à excellent.

Translated Description (Spanish)

La estabilización de las bases de las carreteras es una parte fundamental de la investigación geotécnica para desarrollar nuevos métodos de construcción de carreteras sostenibles para el futuro. Este estudio evaluó la viabilidad de utilizar geopolímeros basados en cenizas volantes (FA) y escoria (S) de una parte para estabilizar los agregados de construcción y demolición (C&D) con importantes significados, incluida la reducción de los desechos de vertederos y una menor producción de carbono al medio ambiente. Además, se abordaron las ventajas prácticas, ambientales y económicas de las muestras estabilizadas con geopolímeros de una parte. En este estudio, se evaluaron los efectos de los tipos de agregados originales (incluidos ladrillo triturado, CB, agregado de concreto reciclado, RCA o pavimento de asfalto recuperado, RAP), activador de hidróxido de sodio (proporciones de 0.05, 0.1 y 0.2 en peso de polvos precursores), tipos de precursores (cenizas volantes y escoria) y dosis de precursores (10%, 20% y 30% en peso de materiales originales). Una serie de pruebas geotécnicas consistieron en pruebas de compactación, prueba de resistencia a la compresión no confinada (UCS) en diversas condiciones de curado, pruebas de carga triaxial repetidas (RLT) y análisis microestructural se realizaron en las mezclas de geopolímeros de una parte. Los resultados indicaron un desarrollo de resistencia significativo a una relación de activador de 0.1 para CB y RCA y una relación de activador de 0.05 para RAP. Se observó una mejora en la resistencia en comparación con el geopolímero tradicional. Todas las mezclas, excepto RAP + 10% FA, cumplían con los requisitos mínimos de resistencia, pero podían mejorarse permitiendo que se curara durante 28 días. Se encontró que las duraciones de curado (7 días y 28 días), las temperaturas (20 ° C y 40 ° C) y las relaciones de activador influyen en el desarrollo de la resistencia de las muestras de geopolímero. Los resultados del módulo resiliente (Mr) mostraron que todas las mezclas de geopolímeros seleccionadas experimentaron un comportamiento de recuperación de tensión axial bueno a excelente.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التثبيت الكيميائي لنفايات الهدم في قواعد الرصيف باستخدام جزء واحد من الرماد المتطاير والبوليمرات الجيولوجية القائمة على الخبث
Translated title (French)
Stabilisation chimique des déchets de démolition dans les bases de chaussée à l'aide de géopolymères à base de cendres volantes et de scories en une partie
Translated title (Spanish)
Estabilización química de residuos de demolición en bases de pavimentos utilizando geopolímeros a base de cenizas volantes y escorias de una sola pieza

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390988023
DOI
10.1016/j.trgeo.2024.101192

Is supplement to
https://openalex.org/W659452129 (Other)
https://openalex.org/W564169969 (Other)
https://openalex.org/W3194566105 (Other)
https://openalex.org/W3164276004 (Other)
https://openalex.org/W3163766060 (Other)
https://openalex.org/W3041723767 (Other)
https://openalex.org/W3007261330 (Other)
https://openalex.org/W2921353663 (Other)
https://openalex.org/W2050936658 (Other)
https://openalex.org/W1502950424 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1947120638
  • https://openalex.org/W2028654367
  • https://openalex.org/W2037038536
  • https://openalex.org/W2041311632
  • https://openalex.org/W2080352288
  • https://openalex.org/W2170242247
  • https://openalex.org/W2229364476
  • https://openalex.org/W2257308177
  • https://openalex.org/W2317118080
  • https://openalex.org/W2520266117
  • https://openalex.org/W2530422855
  • https://openalex.org/W2604320021
  • https://openalex.org/W2606662363
  • https://openalex.org/W2678180272
  • https://openalex.org/W2734754548
  • https://openalex.org/W2740489562
  • https://openalex.org/W2768077267
  • https://openalex.org/W2793427184
  • https://openalex.org/W2793708044
  • https://openalex.org/W2805210363
  • https://openalex.org/W2883508738
  • https://openalex.org/W2903745107
  • https://openalex.org/W2922656169
  • https://openalex.org/W2924075188
  • https://openalex.org/W2967762565
  • https://openalex.org/W2981450044
  • https://openalex.org/W2983824242
  • https://openalex.org/W2998738397
  • https://openalex.org/W3013877586
  • https://openalex.org/W3109217803
  • https://openalex.org/W3120364641
  • https://openalex.org/W3160762603
  • https://openalex.org/W3183411690
  • https://openalex.org/W3199734438
  • https://openalex.org/W3205682765
  • https://openalex.org/W3214998094
  • https://openalex.org/W4283454011
  • https://openalex.org/W4285736850
  • https://openalex.org/W4312192757
  • https://openalex.org/W4313378572
  • https://openalex.org/W4313443317
  • https://openalex.org/W4319324362
  • https://openalex.org/W4367305562
  • https://openalex.org/W4386041335
  • https://openalex.org/W4386574515
  • https://openalex.org/W4387924983