بررسی ریزساختاری تاثیر فلز سنگین سرب بر زمان گیرش سیمان

آلاینده های حاوی فلز سنگین سرب همواره از منابع اصلی آلودگی محیط‌زیست در طی دهه های گذشته است. فعالیت های انسانی و صنعتی به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم باعث ورود مقادیر انبوهی از آلاینده های مبتنی بر سرب به سطح خاک و آب زیرزمینی شده است. تکنیک تثبیت و جامد سازی (s/s) توسط سیمان، با کاهش قابل‌توجه تحرک و حلالیت سرب در خاک، ابزار موثری برای تصفیه خاک های آلوده به سرب است. از سوی دیگر آلاینده فلز سنگین سرب بر روی زمان گیرش سیمان تاثیرگذار است و زمان گیرش به طور مستقیم بر کارایی ترکیبات سیمان تاثیرگذار است. بر این اساس فهم اندرکنش سرب و سیمان حائز اهمیت است. در این راستا هدف پژوهش حاضر بررسی تاثیر فلز سنگین سرب بر زمان گیرش و اندرکنش ریزساختاری سرب و سیمان است. بدین منظور محلول نیترات سرب با غلظت های kg/cmol-solid 500 و 250، 100، 50، 25، 10، 0 به سیمان افزوده شد. بررسی اثر فلز سنگین سرب بر فرایند هیدراتاسیون و زمان گیرش خمیر سیمان توسط آزمایش های زمان گیرش، پراش پرتو ایکس (xrd) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میزان تراوش و آبشویی آلودگی (tclp) مورد تجزیه‌وتحلیل آزمایشگاهی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصل از پژوهش،‌ رسوب و کمپلکس شیمیایی فلز سنگین سرب به شکل pb(oh)2 و pb-c-s-h منجر به تعویق هیدراتاسیون سیمان و افزایش زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان و تثبیت و جامد سازی آلاینده فلز سنگین سرب شده است. با افزودن kg/cmol-solid 25 نیترات سرب زمان گیرش اولیه سیمان از 65 دقیقه به 155 دقیقه افزایش یافته است. نتایج ریز ساختاری نشان داد سیمان در فرایند تثبیت و جامد سازی (s/s) فلز سنگین سرب تا غلظت cmol/kg-solid 100 به خوبی عمل کرده و میزان آلاینده برای خاک در حد مجاز است.

investigation of the microstructural impact of heavy metal lead on cement setting time

lead-based heavy metal pollutants have long been recognized as significant contributors to environmental contamination. the result of human and industrial activities, the release of substantial lead-based contaminants into soil and groundwater has posed persistent environmental threats. to combat this issue, thesolidification/stabilization (s/s) technique employing cement has emerged as an effective solution, effectively reducing lead's mobility and solubility in soil and remediating lead-contaminated environments .paradoxically, lead, a heavy metal pollutant, exerts a substantial influence on the setting time of cement, directly affecting the performance of cementitious materials. understanding the intricate interactions between lead and cement is thus crucial. this study aims to delve into the intricate relationship between lead and cement, scrutinizing how lead impacts cement's setting time and its microstructural characteristics . to achieve this, cement was treated with lead nitrate solutions at concentrations of 0, 10, 25, 50, 100, 250, and 500 kg/cmol-solid. the study assessed lead's effects on cement hydration processes and setting times through rigorous testing, encompassing setting time measurements, x-ray diffraction (xrd) analysis,scanning electron microscopy (sem) imaging, and leachability analysis (tclp) . key findings from this investigation are as follows:• the introduction of lead nitrate to cement results in the physical encapsulation of heavy metal lead within the nanostructure c-s-h, leading to the formation of the nanostructure pb-c-s-h.• xrd and sem analyses unveiled that a portion of heavy metal lead becomes immobilized and solidified in the form of pb(oh)2 due to precipitation and chemical complexation, inhibiting leaching duringcement hydration.• in addition to pb-c-s-h and pb(oh)2, stable compounds such as lead hydrate silicates(pbsio3.xh2o and pb10(si2o7)3(oh)2) form, originating from the hydrolysis of alite (c3s) and belite (c2s)components within cement.• lead contamination exhibits a minor influence on the hydration of aluminate (c3a) and ferrite(c4af), but its deposition on cement constituents leads to diminished ettringite formation.• elevated lead contamination levels up to cmol/kg-solid 100 encourage silicate polymerization, withpb-c-s-h and pb(oh)2 forming the predominant phases in cement paste.• lead contamination induces hydration delays, resulting in prolonged initial and final cement settingtimes due to the formation of pb-c-s-h and pb(oh)2.• as determined by vicat needle test, the initial setting time is 65 minutes for cement paste. thelongest initial setting time is observed in cement paste containing cmol/kg-solid 100 lead contamination,reaching 155 minutes.