A Study of Pozzolanic Reaction of Two Bottom Ashes Obtained from Lignite and Bituminous Coal Combustion

อรรคเดช อับดุลมาติน; ปกป้อง รัตนชู; เพ็ญพิชชา คงเพิ่มโกศล; วีรชาติ ตั้งจิรภัทร; ชัย จาตุรพิทักษ์กุล

ผู้แต่ง

อรรคเดช อับดุลมาติน สาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนราธิวาสราชนครินทร์ จังหวัดนราธิวาส ประเทศไทย
ปกป้อง รัตนชู สาขาวิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยนราธิวาสราชนครินทร์ จังหวัดนราธิวาส ประเทศไทย
เพ็ญพิชชา คงเพิ่มโกศล ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย
วีรชาติ ตั้งจิรภัทร ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย
ชัย จาตุรพิทักษ์กุล ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย

คำสำคัญ:

กำลังอัด, เถ้าก้นเตา, ปฏิกิริยาปอซโซลาน, วัสดุปอซโซลาน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินกำลังอัดเนื่องจากปฏิกิริยาปอซโซลานของเถ้าก้นเตาบดละเอียด 2 ชนิด ได้แก่ เถ้าก้นเตาจากถ่านหินลิกไนต์ (GLBA) และเถ้าก้นเตาจากถ่านหินบิทูมินัส (GBBA) เพื่อใช้เป็นวัสดุปอซโซลาน โดยแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (OPC) ในมอร์ต้าร์ที่อัตราส่วนร้อยละ 10, 20, 30 และ 40 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน ผลการทดสอบ พบว่า ในช่วงอายุปลายของ มอร์ต้าร์ การใช้เถ้าก้นเตา GLBA และ GBBA ที่มีปริมาณอนุภาคค้างตะแกรงเบอร์ 325 ร้อยละ 3.70 และ 3.05 โดยน้ำหนัก ตามลำดับ ในปริมาณร้อยละ 10 และ 20 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน ตามลำดับ ให้กำลังอัดของมอร์ต้าร์สูงที่สุด กำลังอัดเนื่องจากปฏิกิริยาปอซโซลาน (เมื่อเทียบกับมอร์ต้าร์ควบคุม) ของมอร์ต้าร์ GLBA ที่มีอัตราการแทนที่ร้อยละ 10-40 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน มีค่าอยู่ระหว่างร้อยละ 9-11 ที่อายุ 28 วัน และเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 13-17 ที่อายุ 90 วัน ขณะที่มอร์ต้าร์ GBBA มีกำลังอัดเนื่องจากปฏิกิริยาปอซโซลานอยู่ระหว่างร้อยละ 15-25 และร้อยละ 17-38 ที่อายุ 28 และ 90 วัน ตามลำดับ ผลการทดสอบชี้ให้เห็นว่ากำลังอัดของมอร์ต้าร์เนื่องจากปฏิกิริยาปอซโซลาน ของเถ้าเตา GLBA มีค่าน้อยกว่าเถ้าก้นเตา GBBA ที่อัตราการแทนที่เท่ากัน อย่างไรก็ตาม เถ้าก้นเตา GLBA ยังคงสามารถใช้แทนที่ปูนซีเมนต์ได้ถึงร้อยละ 30 โดยน้ำหนักของวัสดุประสาน โดยมีค่ากำลังอัดสูงกว่าร้อยละ 80 ของมอร์ต้าร์ควบคุมที่อายุ 28 วันขึ้นไป

เอกสารอ้างอิง

Gong, X., Wu, T., Qiao, Y. and Xu, M., 2009, "In Situ Leaching of Trace Elements in a Coal Ash Dump and Time Dependence Laboratory Evaluation," Energy & Fuels, 24 (1), pp. 84-90.

Di Bella, M., Italiano, F., Magazù, S., Mottese, A., Interdonato, M., Gentile, F. and Sabatino, G., 2018, "Risk Assessment of Bottom Ash from Fuel Oil Power Plant of Italy: Mineralogical, Chemical and Leaching Characterization," Environmental Earth Sciences, 77 (5), pp. 1-9.

Anastasiadou, K., Christopoulos, K., Mousios, E. and Gidarakos, E., 2012, "Solidification/Stabilization of Fly and Bottom Ash from Medical Waste Incineration Facility," Journal of Hazardous Materials, 207, pp. 165-170.

Hashemi, S.S.G., Mahmud, H.B., Ghuan, T.C., Chin, A.B., Kuenzel, C. and Ranjbar, N., 2019, "Safe Disposal of Coal Bottom Ash by Solidification and Stabilization Techniques," Construction and Building Materials, 197, pp. 705-715.

Krudam W., Akkarapanyatorn W. and Sahamitmongkol R., 2016, "Effect of Bottom Ash on Autogenous Shrinkage of Binary Binder Mortar," Journal of Thailand Concrete Association, 4 (2), pp. 1-13. (In Thai)

Wongsa, A., Zaetang, Y., Sata, V. and Chindaprasirt, P., 2016, "Properties of Lightweight Fly Ash Geopolymer Concrete Containing Bottom Ash as Aggregates," Construction and Building Materials, 111, pp. 637-643.

Goudar, S.K., Shivaprasad, K. and Das, B.B., 2019, "Mechanical Properties of Fiber-Reinforced Concrete Using Coal-Bottom Ash as Replacement of Fine Aggregate," Sustainable Construction and Building Materials, 25, pp. 863-872.

Hanjitsuwan, S. and Phoo-ngernkham, T., 2017, "Utilization of Calcium Carbide Residue in Bottom Ash Geopolymer: Study on Mechanical, Mineral Composition and Molecular," KMUTT Research and Development Journal, 20 (3), pp. 461-471. (In Thai)

Oruji, S., Brake, N.A., Guduru, R.K., Nalluri, L., Günaydın-Şen, Ö., Kharel, K., Rabbanifar, S., Hosseini, S. and Ingram, E., 2019, "Mitigation of ASR Expansion in Concrete Using Ultra-Fine Coal Bottom Ash," Construction and Building Materials, 202, pp. 814-824.

Jaturapitakkul, C. and Cheerarot, R., 2003, "Development of Bottom Ash as Pozzolanic Material," Journal of Materials in Civil Engineering, 15 (1), pp. 48-53.

Abdulmatin, A., Tangchirapat, W. and Jaturapitakkul, C., 2018, "An Investigation of Bottom Ash as a Pozzolanic Material," Construction and Building Materials, 186, pp. 155-162.

Oruji, S., Brake, N.A., Nalluri, L. and Guduru, R.K., 2017, "Strength Activity and Microstructure of Blended Ultra-Fine Coal Bottom Ash-Cement Mortar," Construction and Building Materials, 153, pp. 317-326.

American Society for Testing and Materials, 2017, “ASTM C618 Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete,” ASTM International, West Conshohocken, Vol. 04.02, Philadelphia.

Antiohos, S., Papadakis, V., Maganari, K. and Tsimas, S., 2003, "The Development of Blended Supplementary Cementing Materials Consisting of High and Low Calcium Fly Ashes," Proceedings of the 11th International Congress on the Chemistry of Cement, Durban, South Africa, pp. 747-757.

Thomas, M., Shehata, M. and Shashiprakash, S., 1999, "The Use of Fly Ash in Concrete: Classification by Composition," Cement, Concrete and Aggregates, 21 (2), pp. 105-110.

American Society for Testing and Materials, 2016, “ASTM C109 Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-In. Or [50-mm] Cube Specimens),” ASTM International, West Conshohocken, Vol. 04.01, Philadelphia.

Norrarat, P., Tangchirapat, W. and Jaturapitakkul, C., 2017, "Evaluation of Heat Evolution of Pastes Containing High Volume of Ground River Sand and Ground Granulated Blast Furnace Slag," Materials Science, 23(1), pp. 57-63.

Chindaprasirt, P., Ruangsiriyakul, S., Cao, H. and Bucea, L., 2001, "Influence of Mae Moh Fly Ash Fineness on Characteristics, Strength and Drying Shrinkage Development of Blended Cement Mortars," The Eighth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction, Singapore, pp. 5-7.

McCarthy, G., Solem, J., Manz, O. and Hassett, D., 1989, "Use of a Database of Chemical, Mineralogical and Physical Properties of North American Fly Ash to Study the Nature of Fly Ashand Its Utilization as a Mineral Admixture in Concrete," MRS Online Proceedings Library Archive, 178.

Wongsa-nga, S., Tapown, A., Cheerarot, R. and Lamon, A., 2012, " An Application of Hill Climbing Algorithm for Optimal Ratio of Ground Bottom Ash in Concrete," KMUTT Research and Development Journal, 35 (2), pp. 173-185. (In Thai)

Kurama, H. and Kaya, M., 2008, "Usage of Coal Combustion Bottom Ash in Concrete Mixture," Construction and Building Materials, 22 (9) pp. 1922-1928.

Papadakis, V.G., 1999, "Effect of Fly Ash on Portland Cement Systems: Part I. Low-Calcium Fly Ash," Cement and Concrete Research, 29 (11), pp. 1727-1736.

Cheriaf, M., Rocha, J.C. and Pera, J., 1999, "Pozzolanic Properties of Pulverized Coal Combustion Bottom Ash," Cement and Concrete Research, 29 (9), pp. 1387-1391.

Hanehara, S., Tomosawa, F., Kobayakawa, M. and Hwang, K., 2001, "Effects of Water/Powder Ratio, Mixing Ratio of Fly Ash, and Curing Temperature on Pozzolanic Reaction of Fly Ash in Cement Paste," Cement and Concrete Research, 31 (1), pp. 31-39.

Jaturapitakkul, C., Tangpagasit, J., Songmue, S. and Kiattikomol, K., 2011, "Filler Effect of Fine Particle Sand on the Compressive Strength of Mortar," International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 18 (2), pp. 240-246.

Papadakis, V.G., 2000, "Effect of Fly Ash on Portland Cement Systems: Part II. High-Calcium Fly Ash," Cement and Concrete Research, 30 (10), pp. 1647-1654.

Antiohos, S., Maganari, K. and Tsimas, S., 2005, "Evaluation of Blends of High and Low Calcium Fly Ashes for Use as Supplementary Cementing Materials," Cement and Concrete Composites, 27 (3), pp. 349-356.

Tangpagasit, J., 2007, Pozzolanic Reaction and Packing Effect of Pozzolans on Compressive Strength of Mortar, Philosophy of Engineering Dissertation, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, King Mongkut's University of Technology Thonburi.

Tangpagasit, J., Songmue, S., Jaturapitakkul, C. and Kiattikomol K., 2005, " A Study of Strength Activity Index of Mortar Due to Hydration Reaction, Packing Effect, and Pozzolanic Reaction of Rice Husk-Bark Ash and Palm Oil Fuel Ash," KMUTT Research and Development Journal, 28 (4), pp. 465-476. (In Thai)