Fe-bearing magnesium silicate glasses for potential supplementary cementitious applications
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Jiang, Chuqing; Santos, Hellen Silva; Yliniemi, Juho; Lindén, Johan; Ramteke, D. D.; Illikainen, Mirja; Cheeseman, Christopher; Kinnunen, Päivö
Abstrakti:
<p>Supplementary cementitious materials (SCMs) are used to minimize CO<sub>2</sub> emissions associated with cement production. However, their global supply is insufficient to meet the growing market demand for cement and concrete, being essential to develop alternative SCMs based on abundant waste streams and low-cost resources. Fe-bearing Mg-based glasses are promising candidates with the potential to utilize high-volume feedstocks rich in Fe and Mg, but their effectiveness relies on deep understanding of the relationship between glass composition, reactivity, and pozzolanic properties. In this study, Fe-Mg silicate glasses with varying Fe concentrations were precisely engineered through a sol-gel route to better understand the impact of Fe on the glass structure and reactivity. While Fe<sup>3+</sup> typically acts as a glass network former, it was observed to also function as an intermediate cation, behaving either as a network former or modifier. Glass reactivity was assessed through aqueous dissolution tests, revealing that the composition and chemical environment of Fe<sup>3+</sup> within the glass network significantly influence the dissolution behavior. The introduction of Fe into Mg-Si glasses increased overall reactivity, potentially due to Fe-induced phase separation and the increasing of [FeO<sub>6</sub>] octahedra sites at higher Fe concentrations, which was also associated to network depolymerization. These findings deepen the understanding of the role of Fe<sup>3+</sup> in magnesium silicate glasses, provide key insights into optimizing glass reactivity by fine-tuning the composition, and indicate the potential of these glasses as promising SCMs.</p>
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Kustantaja
Volyymi
11
Artikkelinumero
1509403
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Rinnakkaistallenteen lisenssi
CC BY
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €
3408
Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi
2024
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka; Materiaalitekniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Sveitsi
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.3389/fmats.2024.1509403
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä