Dedicated cement compositions were formulated to enable the incorporation of large volume fractions of red mud in alkali activated cements, taking into account the role of the aluminosilicate phase in the processes of hydration and hardening. High volume red mud alkali activated cements were synthesized using a proper combination of red mud, low basic aluminosilicate compounds with a glass phase (blast-furnace slag) and additives selected from high-basic Ca-containing cements with a crystalline structure (Portland cement). Compressive strength of the cements under study is 30-60 MPa (tested in mortar). The microstructure of the hardened cement paste and the role of red mud in the structure formation process were investigated. In addition to the use of red mud in cement, its use as an aggregate in concrete was studied to enable the use of larger quantities in the final concrete. In concrete road bases, the use of red mud can reach even 90% by mass. Since enhanced concentrations of naturally occurring radionuclides can be present in red mud this aspect was investigated to make sure that these materials are safe to use from a radiological point of view. Highlights  High volume red mud alkali activated cements and concretes have high strength.  Hydration products are low-basic CSHs and alkaline ferro-and aluminosilicates. From radiological safety, concretes with 90% can be used for road construction.

No abstract

The paper discloses an effective way of utilization of industrial waste water treatment residues. The wide use of industrial waste water in building materials is difficult due to the presence of heavy metal. However, alkali activated cements showed high ability of immobilization of heavy metals. The compressive strength of AAC systems with water treatment residues (galvanic process waste water) is up to 40 MPa in mortars and 45 MPa in concretes. The leaching behaviour of heavy metals from the cements matrix after soaking up to 28 days was also examined with AAS.

Робота охоплює результати розробки складів цементу і технології виробництва для поширених цементних систем «портландцементний клінкермінеральні добавки-лужний активатор-водоредикуюча добавка», що містять більше 60 % за масою мінеральних добавок. Добавки обрано з групи: доменний гранульований шлак, золи теплових електростанцій (зола виносу та відвальні золи) та червоний шлам (відходи глиноземного виробництва). Актуальність роботи пов'язана із необхідністю покращення цілої низки показників, що обмежують широке застосування традиційних високонаповнених відходами цементів (шлакопортландцементу, зокрема ранньої міцності та строків тужавлення). Розроблено основні принципи конструкційної побудови цементних складів та показана технологія виробництва. Встановлено, що з точки зору вимог існуючих українських та європейських стандартів, а саме EN 197-1, розроблені цементи не тільки не поступаються цементам EN: CEM I, CEM II, CEM III за властивостями, але й перевершують за міцністю. Розроблені склади цементів, що містять портландцементний клінкер, не більше ніж 40 % за масою відповідають вимогам стандарту EN згідно класам за міцністю на стиск (у віці 28 діб) 32,5N-32,5R; 42,5R-52,5R. В деяких випадках вміст супутніх продукті промисловості у складі цементу може сягати 95 % за масою. Досліджено вплив лужних компонентів на процеси структуроутворення штучного каменю лужного цементу на різних рівнях. Встановлено, що підвищення лужності середовища цементу обумовлює зниження основності фазового складу новоутворень цементу на макрорівні. Використання лужного активатора сприяє збільшенню загальної пористості штучного каменю, яка здатна знижуватись протягом часу експлуатації Ключові слова: лужний цемент, композиційний цемент, супутні продукти, утилізація відходів, червоний шлам, лужна активація

Bauxite residue, also known as red mud, can be used as an aggregate in concrete products. The study involves the radiological characterization of different types of concretes containing bauxite residue from Ukraine. The activity concentrations of radionuclides from the U,Th decay series and K were determined for concrete mixture samples incorporating 30, 40, 50, 60, 75, 85 and 90% (by mass) of bauxite residue using gamma-ray spectrometry with a HPGe detector. The studied bauxite residue can, from a radiological point of view using activity concentration indexes developed by Markkanen, be used in concrete for building materials and in road construction, even in percentages reaching 90% (by mass). However, when also occupational exposure is considered it is recommended to incorporate less than 75% (by mass) of Ukrainian bauxite residue during the construction of buildings in order to keep the dose to workers below the dose criterion used by Radiation Protection (RP) 122 (0.3 mSv/a). Considering RP122 for evaluation of the total effective dose to workers no restrictions are required for the use of the Ukrainian bauxite residue in road construction.