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3D X Ray micro-tomography as a tool to formulate metakaolin-based geopolymer-oil emulsions

メタカオリンベースのジオポリマー/オイルエマルションを調合するためのツールとしての3D X線マイクロトモグラフィー

Lambertin, D.*; Davy, C. A.*; Hauss, G.*; Planel, B.*; Marchand, B.*; Cantarel, V.  

Lambertin, D.*; Davy, C. A.*; Hauss, G.*; Planel, B.*; Marchand, B.*; Cantarel, V.

ジオポリマー(GP)セメントと有機液体からなる複合材料は、放射性有機液体廃棄物の管理のために、または相変化材料(PCM)として、多孔性制御媒体を合成するのに有用である。GPセメントは、大量の有機オイルをエマルションで新鮮なペーストに閉じ込めることができる。そのエマルション(GEOIL)は、GP硬化中は安定なままである。本報告では、1ミクロン$$^{3}$$ (= 1$$times$$10$$^{-6}$$m$$^{3}$$)のボクセルサイズの3D X線マイクロコンピューター断層撮影(マイクロCT)を使用することによって、GEOILペーストの3D油滴構造に対する調合パラメータ(油の割合, Si/Alモル比,界面活性剤)の影響を調べた。試料は新鮮な状態で乳し、硬化した状態で画像撮影した。気孔率,油滴サイズ分布、および油滴間の平均距離の全てを定量的に決定した。界面活性剤の存在により、著しく小さい油滴の形成が観察された。Si/Al比の増加も油滴サイズを減少させるが、その程度はより少ない。

Composite materials made of geopolymer (GP) cement and organic liquids are useful to synthetize porosity-controlled media, for the management of radioactive organic liquid waste, or as phase change materials (PCM). Indeed, GP cements are able to integrate huge amounts of organic oils by direct emulsion in the fresh paste. The emulsion (GEOIL) remains stable during GP hardening. In this contribution, by using 3D X Ray micro Computed Tomography (micro CT) with a voxel size of 1 micron$$^{3}$$, we investigate the effect of formulation parameters (oil proportion, Si/Al molar ratio, surfactant) on the 3D oil droplet structure of GEOIL pastes. Samples are emulsified in the fresh state, and imaged in the hardened state. Porosity, oil droplet size distribution and mean distance between droplets are all determined quantitatively. It is observed that the presence of surfactant provides significantly smaller oil droplets. The increase in Si/Al ratio also decreases the oil droplet sizes, but to a lesser extent.

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