MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■0820  ▼a551.57
■1001  ▼aReed,  Titus.
■24510▼aInfluence  of  Phosphates  on  Phase  Formation  and  Pore  Solution  in  Alkali-Activated  Mgo-Al2o3-SiO2-p2o5Cements
■260    ▼a[Sl]▼bThe  Pennsylvania  State  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a141  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Burgos,  Juan  Pablo  Gevaudan;Mauro,  John  C.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Pennsylvania  State  University,  2025.
■520    ▼aThe  disposal  of  high-level  nuclear  waste  (HLW)  is  still  an  unsolved  problem.  Many  countries  are  working  on  designing  deep  geological  repositories  (DGR)  for  the  permanent  disposal  of  HLW.  Ordinary  Portland  cement  (OPC)  is  a  popular  material  for  some  nuclear  waste  disposal  applications.  However,  the  high  pH  of  OPC  pore  solution  can  cause  degradation  of  the  minerals  present  in  the  geological  formation  hosting  a  DGR.  Yet,  the  high  pH  of  OPC  creates  an  environment  that  promotes  the  growth  of  a  protective  layer  of  oxides  and  hydroxides  that  prevents  the  corrosion  of  steel.  As  steel  canisters  are  part  of  most  DGR  designs,  this  is  desirable.  Therefore,  there  is  a  need  for  a  low  pH  cement  (pH    12.5)  that  is  capable  of  balancing  the  competing  requirements  of  maintaining  the  integrity  of  the  geological  formation  while  still  preventing  corrosion  of  embedded  steel.  One  pathway  for  achieving  such  a  material  is  to  include  a  corrosion  inhibitor  such  as  phosphate  in  a  low-pH  cement.Phosphates  have  been  shown  to  improve  the  protective  quality  and  lower  the  pH  required  for  a  protective  passivation  layer  on  the  steel.  Additionally,  due  to  their  polyprotic  nature  when  combined  with  sodium  hydroxide,  phosphates  can  form  a  pH  buffering  solution  effective  over  a  range  of  pH  values  and  have  been  used  commercially  to  buffer  pH  in  high-pressure  boilers.  In  calcium-based  cement,  such  as  OPC,  phosphates  form  insoluble  precipitates  with  calcium,  hindering  the  effectiveness  of  a  corrosion  inhibitor.  However,  the  influence  and  compatibility  of  phosphates  on  alkali-activated  materials  (AAM)  have  been  largely  unexplored.  In  this  work,  for  the  first  time,  the  effect  of  phosphates  on  the  phase  assemblage  and  pore  solution  of  a  calcium-free  high-magnesium  NaOH-activated  AAM  is  established.The  polymer-assisted  sol-gel  process  was  used  to  produce  a  series  of  MgO-Al2O3-SiO2-P2O5precursors.  The  previously  established  sol-gel  process  was  improved  to  reduce  the  time  needed  to  produce  a  batch  of  cement  precursors  from  as  long  as  6  days  to  no  more  than  48  hours.The  modified  process  was  used  to  create  a  series  of  precursors  that  were  activated  with  NaOH  solutions  cured  in  sealed  molds  at  35°C  and  examined  after  1  to  470  days  of  curing.X-ray  diffraction  (XRD)  and  magic  angle  spinning-nuclear  magnetic  resonance  (NMR)  are  used  to  examine  the  crystalline  and  amorphous  phases  that  form.  The  XRD  results  confirm  that  Al  is  preferentially  incorporated  into  hydrotalcite-like  layered  double  hydroxides  (LDH)  over  zeolites.  Zeolites  form  when  more  Al  is  present  than  can  be  incorporated  into  the  LDH.  NMR  results  show  that  phosphate  is  not  incorporated  into  aluminosilicate  networks  formed  in  these  materials  (such  as  zeolites  or  disordered  aluminosilicate  hydrate).  Instead,  it  is  shown  that  the  phosphates  react  with  sodium,  forming  soluble  sodium  phosphates.  The  NMR  data  shows  that  phosphate  is  adsorbed  onto  the  surface  of  the  aluminum-containing  phases  present  in  the  material,  forming  inner  and  outersphere  complexes.  It  is  shown  that  increasing  phosphate  content  slows  (seen  at  19.1  wt.  %  P2O3in  precursor)  and  eventually  suppresses  (seen  at  26.6  wt.  %  P2O3in  precursor)  the  crystallization  of  zeolites.
■590    ▼aSchool  code:  0176.
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■71020▼aThe  Pennsylvania  State  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0176
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358649▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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