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

Abstract

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.