Effect Of Nano Clay Addition On The Performance Of Slag & Fly Ash Geopolyemer Concrete / by Asmaa Yahia Ismail Haridy ; Under the Supervision of Prof. Dr. Mohamed I. Serag, Prof. Dr. Osama Hodhod, Prof. Dr. Muhammad S. El-Feky

Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 101-106.

Although concrete is one of the most used construction materials on planet earth, the main
problem of concrete is the cement industry. Cement industry is one of the root causes of
the environmental pollution due to the high amount emissions of carbon dioxide
associated with its production. Urgent calls for the need to save the environment, forced
the scientists and researcher to find an echo-friendly alternative construction materials.in
the current research a strategy of five axes is followed to overcome the problem:
production of concrete using completely alternative materials to cement to preserve the
environment and recycling materials such as slag and fly ash. Achieving great values of
compressive strength by using alternative materials for cement such as slag, and thus this
type of concrete can be used in construction operations. Benefiting from nano clay to
improve the values of compressive strength, absorption and abrasion resistance.
Determine the best ratio of nano clay which helps to improve the mechanical properties
of concrete. Different categories of mixes were produced such as slag &fly ash
geopolymer concrete. In this research the factors affecting the properties of slag &fly ash
geopolymer concrete were studied and determining the steps and technology of producing
this type of concrete.in this research, a compressive strength value more than 450 kg/cm²
was reached with use of nano clay ratio of 5%, an increase of up to 84%, using slag as
alternative material for cement. a compressive strength value more than 183 kg/cm² was
reached with use of nano clay ratio of 5% and w/b=0.3 of up to 84%, using fly ash as
alternative material for cement. this type can be used in the production of lightweight
concrete or hollow blocks. the use of 5% nano clay enhanced the abrasion resistance for
geopolymer concrete based on slag and fly ash 38% and 39% respectively moreover the
values of water absorption for slag and fly ash samples reached 0% and (- 33%)
respectively. An increase in the compressive strength values of slag-based geopolymer
concrete samples was observed when exposed to a temperature of 400ºC, as well as a
decrease in the compressive strength values of fly ash-based geopolymer concrete
samples when exposed to a temperature of 400ºC.

على الرغم من ان الخرسانة هى واحدة من اكثر مواد البناء استخداما على كوكب الارض . الا ان المشكلة الرئيسية للخرسانة هى صناعة الاسمنت وتعتبر صناعة الاسمنت من الاسباب الاساسية والجذرية للتلوث البيئى بسبب انبعاث كميات من ثانى اكسيد الكربون المرتبطة يانتاجه . ومن هنا كانت الحاجة ملحة لايجاد بدائل نظيفة للاسمنت العادى من مواد صديقة للبيئة . وفى هذا البحث تم اعتماد استراتيجية مكونة من خمس محاور للتغلب على المشكلة : المحور الاول يتعلق بانتاج خرسانة باستخدام مواد بديلة تماما للاسمنت وذلك للحفاظ على البيئة وكذلك اعادة المواد مثل خبث الحديد والرماد المتطاير. والمحور الثانى هو تحقيق قيم كبيرة لمقاومة الضغط باستخدام مواد بديلة للاسمنت مثل خبث الحديد وبالتالى يمكن استخدام هذا النوع من اخرسانة فى عملية البناء . والمحور الثالث هو الاستفادة من النانو كلاى لتحسين قيم مقاومة الضغط والامتصاص ومقاومة البرى. والمحور الرابع هو تحديد افضل نسبة من النانو كلاى التى تساعد على تحسين الخواص الميكانيكية للخرسانة. والمحور الخامس والاخير هو انتاج العديد من الخلطات التى تحقق الاهداف السابقة مثل الخرسانة الجيوبوليمرية باساس خبث الافران والرماد المتطاير . وفى هذا البحث تم دراسة العوامل المؤثرة على خواص كلا من خرسانة الخيث والرماد المتطاير الجيوبوليمرية. وكذلك تحديد خطوات انتاج هذا النوع من الخرسانة وقد تم الوصول الى قيم مقاومة ضغط تصل الى قيمة اكثر من 450 كجم/ سم2 مع استخدام نسبة من النانو كلاى 5% اى بنسبة زيادة تصل الى 84% وذلك باستخدام خبث الافران بدلا من الاسمنت . وايضا تم الوصول الى مقاومة ضغط قيمتها 183 كجم/سم2 باستخدام الرماد المتطاير بدلا من الاسمنت مع استخدام نسبة نانو كلاى 5% ويمكن استخدام هذا النوع فى انتاج الخرسانة الانشائية الخفيفة او البلوكات المفرغة للاسقف . عزز استخدام 5% نانو كلاى من قيم مقاومة البرى للخرسانة الجيوبوليمرية القائمة على الخبث والرماد المتطاير بنسبب 38% و 39% على التوالى . علاوة على ذلك بلغت قيم امتصاص الماء لعينات الخبث والرماد المتطاير 0% و (-33%) على التوالى . ولوحظ فى هذه الدراسة زيادة قيمة مقاومة الضغط لعينات الخرسانة الجيوبوليمرية القائمة على الخبث عند تعرضها لدرجة حرارة 400 وبالاضافة الى انخفاض قيم مقاومة الضغط لعينات الخرسانة الجيوبوليمرية القائمة على الرماد المتطاير عند تعرضها لدرجة حرارة 400 .

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.