⚠️ Mengapa terak baja sulit digunakan

• Kandungan kapur bebas (f-CaO) dan magnesia bebas (f-MgO) yang tinggi menyebabkan ketidakstabilan volume (muai, retak) selama hidrasi
• Kandungan kaca amorf lebih rendah dibandingkan GGBS - lebih sedikit luas permukaan reaktif untuk reaksi hidrolik
• Komposisi variabel antara panas dan mutu baja
• Perkembangan kekuatan yang lambat tanpa aktivasi kimia
• Hasilnya: sebagian besar ditimbun atau digunakan sebagai penimbunan-sub-dasar jalan yang bernilai rendah

✅ Peluang alkanolamin

• Alkanolamina mempercepat pelarutan terak dan pembentukan gel C-S-H, membuka reaktivitas hidrolik laten
• –OH mengelompokkan kalsium bebas kompleks, mengurangi kecenderungan pemuaian dari f-CaO
• Bekerja secara sinergis dengan aktivator tambahan (gipsum, NaOH) untuk memberikan perolehan kekuatan yang cepat
• Memungkinkan kandungan terak 30–60% dalam formulasi pengikat tanah
• Secara signifikan mengurangi CO₂ vs stabilisasi semen Portland-hanya

🔗 Mekanisme 1: Kompleksasi kalsium - mengganggu lapisan pasif

Gugus hidroksil alkanolamin membentuk kompleks larut dengan ion Ca²⁺ dalam larutan pori yang berdekatan dengan permukaan terak. Dengan mengkelat kalsium bebas, bahan ini mencegah re-pengendapan kembali C-S-H pada permukaan terak - menjaga permukaan "terbuka" agar terus terlarut. Efek ini sangat kuat terutama untuk alkanolamin dengan dua gugus –OH (BDEA) namun juga signifikan untuk kadar hidroksil -tunggal (NBEA, DMEA) pada konsentrasi yang cukup. Hasilnya adalah laju disolusi yang lebih tinggi dan berkelanjutan yang menghasilkan reaksi pozzolan yang lebih cepat dan sempurna.

🔗 Mekanisme 2: aktivasi fase C₃A dan C₄AF

Terak baja mengandung sejumlah besar fase kalsium aluminat (C₃A) dan kalsium aluminoferit (C₄AF) yang lebih reaktif dibandingkan fase kalsium silikat namun sering kali kurang-dimanfaatkan tanpa aktivasi. Alkanolamina - khususnya DMEA dan DEAE kelas tersier - secara selektif mempercepat hidrasi fase aluminat ini, mendorong pembentukan ettringit (3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O) dan kalsium aluminat hidrat (CAH). Produk-produk ini mengisi ruang pori-pori dengan cepat, berkontribusi terhadap perolehan kekuatan awal dan menyediakan kerangka kerja yang membentuk gel C-S-H yang lebih lambat dalam waktu 28–90 hari.

🔗 Mekanisme 3: f-mitigasi ekspansi CaO

Kapur bebas (f-CaO) dalam terak baja terhidrasi menjadi portlandit (Ca(OH)₂), menyebabkan pemuaian volumetrik sekitar 97% - yang retak dan mengganggu struktur mikro pengikat jika tidak dikendalikan. Gugus hidroksil dari kompleks alkanolamin Ca²⁺ bebas yang dilepaskan dari hidrasi f-CaO, memoderasi lonjakan konsentrasi kalsium lokal yang mendorong kristalisasi portlandit dengan cepat. Efek "penuaan kimiawi" ini mengurangi kecenderungan pengembangan, menjadikan terak teraktivasi alkanolamin-lebih stabil secara dimensi dibandingkan terak tidak aktif dalam aplikasi tanah yang distabilkan.

Temuan penelitian NBEA

• Pada dosis 1–3% pada berat terak, NBEA mempercepat kekuatan tekan tanah liat lunak yang distabilkan terak selama 7-hari sebesar 35–60% dibandingkan dengan terak saja
• Gugus amina primer menunjukkan reaktivitas yang lebih tinggi pada ikatan Si–O permukaan terak dibandingkan amina tersier, sehingga mempercepat pembubaran awal
• Sinergi NBEA + gipsum (3%) menghasilkan peningkatan UCS selama 28 hari sebesar 40–75% dibandingkan campuran referensi dalam uji stabilisasi tanah lunak
• Efektif pada terak baja dengan kandungan f-CaO hingga 8% - lebih tinggi f-CaO memerlukan pra-perlakuan
• Diterbitkan di:Konstruksi dan Bahan Bangunan, Jurnal Bahan Berbahaya, Ilmu Tanah Liat Terapan

Temuan penelitian DMEA

• Pada dosis 0,5–2%, DMEA secara selektif mempercepat hidrasi C₃A dan C₄AF dalam terak baja, berkontribusi secara tidak proporsional terhadap kekuatan 28 hari dan 90 hari
• DMEA-terak aktif menunjukkan kinerja unggul dalam sistem-terak tinggi (penggantian terak 40–60%) dibandingkan dengan campuran yang didominasi semen Portland-
• Diperlukan tingkat penambahan yang lebih rendah dibandingkan NBEA karena konsentrasi molar per kg yang lebih tinggi (MW 89 vs 103 untuk NBEA)
• Sistem terak DMEA + menunjukkan penurunan pencucian Pb, Cd, Zn, dan Cu dari tanah yang terkontaminasi dibandingkan dengan stabilisasi kapur-hanya
• Diterbitkan di:Komposit Semen dan Beton, Jurnal Produksi Bersih, Pengelolaan sampah

3–7 hari

Fase kekuatan awal

Pembentukan ettringite dari C₃A + gipsum teraktivasi memberikan pengerasan awal. Tingkat perolehan kekuatan adalah 60–80% semen Portland dengan kandungan pengikat yang sama.

28 hari

Fase pozzolan

Pembentukan gel C-S-H dari pelarutan terak meningkat secara signifikan. Dengan DMEA + gipsum, UCS 28 hari mencapai 85–100% referensi semen Portland dengan kandungan pengikat yang sama.

90–180 hari

Fase penguatan lanjutan

Tidak seperti semen Portland, pengikat terak aktif terus memperoleh kekuatan pada umur 90–180 hari. UCS terak teraktivasi alkanolamin jangka panjang (1-tahun) sering kali melebihi referensi semen Portland sebesar 10–25%.

1️⃣ peningkatan pH → presipitasi logam

Larutan pori basa yang dihasilkan oleh hidrasi terak (pH 11–12,5) menyebabkan sebagian besar logam berat mengendap sebagai hidroksida yang tidak larut. Timbal (Pb²⁺), kadmium (Cd²⁺), seng (Zn²⁺), nikel (Ni²⁺), dan tembaga (Cu²⁺) semuanya memiliki kelarutan minimum pada kisaran pH 9–12. Setelah diendapkan, hidroksida ini secara fisik dikemas dalam matriks gel C-S-H yang mengeras, mencegah pelarutan kembali meskipun pH lokal kemudian turun. Alkanolamin berkontribusi terhadap stabilitas pH dengan menyangga larutan pori terhadap penurunan pH yang disebabkan oleh karbonasi.

2️⃣ C-S-H serapan gel dan penggabungan struktural

Gel kalsium silikat hidrat (C-S-H) - fase pengikatan primer - memiliki luas permukaan yang besar (100–700 m²/g) dan struktur kristal berlapis dengan kapasitas pertukaran ion yang tinggi. Kation logam berat (khususnya Pb²⁺, Cd²⁺, dan Zn²⁺) dimasukkan ke dalam interlayer C-S-H dengan menggantikan Ca²⁺ dalam kisi kristal. Penggabungan struktural ini jauh lebih tahan lama dibandingkan adsorpsi permukaan logam - yang dimasukkan ke dalam C-S-H menunjukkan pencucian minimal bahkan di bawah pengujian pelindian batch TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) atau EN 12457 yang diperpanjang.

3️⃣ Khelasi alkanolamin - lapisan sekuestrasi tambahan

Gugus hidroksil dan amina dari sisa alkanolamin dalam matriks yang distabilkan dapat membentuk kompleks koordinasi dengan ion logam berat, memberikan mekanisme sekuestrasi tambahan di luar presipitasi yang diinduksi pH-dan penggabungan C-S-H. Data penelitian pada tanah yang distabilkan DMEA-menunjukkan bahwa konsentrasi lindi Pb dalam pengujian TCLP 40–65% lebih rendah dibandingkan semen Portland-hanya referensi pada dosis pengikat yang sama - perbedaan ini sebagian disebabkan oleh efek khelasi yang bekerja bersamaan dengan jalur imobilisasi lainnya.

📋 Prosedur desain campuran

1. Karakterisasi terak baja: XRF untuk f-CaO, MgO; XRD untuk komposisi fase; kehalusan Blaine
2. Ciri-ciri tanah: Batas Atterberg, distribusi ukuran partikel, kandungan organik, pH, profil kontaminasi (jika ada)
3. Rancang campuran percobaan dengan 3 bahan pengikat × 3 dosis alkanolamin × 2 tingkat gipsum=18 kombinasi campuran minimum
4. Sembuh pada 20 derajat dan 95% RH; uji UCS pada 7, 28, dan 90 hari
5. Jika penerapan S/S: jalankan juga uji pelindian TCLP atau EN 12457 pada spesimen yang berumur 28 hari
6. Pilih campuran optimal berdasarkan kriteria UCS, lindi, dan biaya

⚠️ Kendala utama yang harus diperiksa

• f-CaO content: if >8%,-perlakukan terlebih dahulu terak dengan penuaan uap atau batasi kandungan terak untuk menghindari pemuaian
• Organic content of soil: if >5%, bahan organik mengganggu reaksi semen - tambahkan kapur sebelum-langkah pengolahan
• Lingkungan-sensitif terhadap sulfat: jika kadar sulfat air tanah tinggi, gunakan campuran terak yang tahan sulfat-untuk menghindari ekspansi terkait ettringit-
• Batas dosis alkanolamin: di atas 3% pada berat terak, kekuatan bertambah stabil dan kemampuan kerja menurun - jangan melebihi-dosis

−75%

CO₂ yang terkandung

vs semen Portland dengan kandungan pengikat yang sama (terak=~50 kg CO₂/t; PC=~800 kg CO₂/t)

0kg

Bahan baku primer

Terak baja adalah produk limbah industri - yang menggunakannya sebagai bahan pengikat menggantikan ekstraksi bahan utama seluruhnya

EN 14227

Jalur regulasi

Standar UE untuk pengikat jalan hidraulik menerima material berbasis-terak; peraturan kerangka limbah nasional biasanya mengizinkan pengolahan S/S untuk remediasi brownfield

🚜 Stabilisasi in-situ (pencampuran dalam)

Untuk perbaikan tanah lunak menggunakan peralatan pencampur dalam (alat pencampur-sumbu tunggal atau-multi-sumbu), alkanolamin telah dicampur sebelumnya-dengan bubur terak di pabrik batch sebelum disuntikkan. Rasio air bubur/pengikat biasanya 0,6–0,8. Alkanolamin meningkatkan fluiditas dan kemampuan kerja bubur, mengurangi tekanan injeksi dan meningkatkan penetrasi ke lapisan tanah liat lunak. Diameter kolom minimum: 500 mm; kedalaman pemasangan tipikal: 5–20 m.

🔄 Stabilisasi ex-situ (pencampuran pugmill)

Tanah galian dicampur dengan terak kering + larutan alkanolamin (atau aktivator cair yang telah dicampur sebelumnya) dalam pugmill atau pug mixer. Campuran yang diaktifkan kemudian dikembalikan ke penggalian atau ditempatkan di sel perawatan yang ditunjuk. Pendekatan ini memungkinkan pengendalian kualitas desain campuran yang lebih tepat dan lebih disukai untuk remediasi S/S pada tanah terkontaminasi heterogen dimana distribusi kontaminan tidak teratur.

⏱️ Waktu kerja dan masa pakai pot

Campuran terak aktif alkanolamin-memiliki waktu kerja (waktu hingga pengerasan awal) 2–6 jam pada suhu 20 derajat , dibandingkan dengan 0,5–2 jam untuk campuran yang didominasi semen Portland-. Waktu kerja yang diperpanjang ini merupakan keuntungan operasional dalam-pekerjaan stabilisasi area yang luas. Pada suhu di atas 30 derajat , waktu kerja dipersingkat menjadi 1–3 jam - rencanakan pengelompokan dan penempatan sesuai kebutuhan.

💧 Pengelolaan air dan kelembapan

Reaksi hidrolik terak membutuhkan air - tetapi kelembapan yang berlebihan akan melemahkan bahan pengikat dan mengurangi kekuatan. Kelembapan perlakuan optimal biasanya adalah OMC (kadar air optimal) + 0–3%. Jika kelembapan alami tanah melebihi ini, disarankan-pengeringan awal atau penambahan kapur kering (untuk mengonsumsi air bebas dan menaikkan suhu) sebelum penambahan terak. Aktivator alkanolamin ditambahkan sebagai larutan encer (konsentrasi 5–15%) untuk memfasilitasi pemerataan selama pencampuran.

T: Apakah terak baja aktif alkanolamin-disetujui untuk digunakan dalam proyek remediasi yang diatur?

Di sebagian besar yurisdiksi, teknologi S/S yang menggunakan formulasi pengikat baru diizinkan asalkan bahan yang diolah memenuhi kriteria kinerja yang disyaratkan (UCS, konsentrasi lindi, daya tahan) yang ditentukan dalam desain remediasi. Alkanolamin adalah bahan pembantu pemrosesan pada konsentrasi rendah - ia bukan merupakan unsur pengikat utama. Penerimaan peraturan biasanya memerlukan: (1) studi ketertelatan yang menunjukkan kepatuhan TCLP atau kepatuhan lindi yang setara; (2) Demonstrasi UCS pada 28 hari; (3) karakterisasi material terak termasuk dokumentasi kepatuhan REACH; (4) di beberapa yurisdiksi, klasifikasi terak sebagai produk (bukan limbah) berdasarkan peraturan kerangka limbah yang berlaku. Konsultasikan dengan regulator lingkungan regional Anda dan konfirmasikan klasifikasi limbah/produk terak baja pada awal proyek.

T: Apakah alkanolamin itu sendiri terlepas dari tanah yang diolah dan menimbulkan risiko lingkungan?

Pada dosis tipikal (1–3% berat terak, setara dengan 0,1–0,6% berat tanah kering), konsentrasi alkanolamin dalam lindi air pori sangat rendah - biasanya di bawah 1 mg/L dalam uji pelindian batch standar. Baik NBEA maupun DMEA secara inheren mudah terurai secara hayati (DMEA mudah terurai secara hayati menurut OECD 301B), yang berarti setiap alkanolamin yang terlindih akan dimetabolisme oleh mikroorganisme tanah. Penilaian lingkungan terhadap alkanolamin oleh Health Canada (2013) dan data registrasi REACH mengkonfirmasi tidak adanya risiko perairan atau darat yang signifikan pada konsentrasi ini. Alkanolamin juga menjadi terikat sebagian dalam struktur gel C-S-H seiring berjalannya waktu, sehingga semakin mengurangi mobilitasnya.

T: Bisakah teknologi ini mengatasi-tanah yang terkontaminasi arsenik?

Arsenik menghadirkan tantangan imobilisasi yang berbeda dari kebanyakan logam berat. Pada pH tinggi (di atas 10), arsenat (As(V)) membentuk endapan kalsium arsenat yang tidak larut - yang dihasilkan oleh pengikat terak basa. Namun, arsenit (As(III), bentuk yang lebih mudah bergerak dan beracun) kurang efektif diimobilisasi pada pH tinggi dan mungkin memerlukan pengolahan tambahan. Untuk lokasi yang terkontaminasi arsenik, disarankan untuk menambahkan besi sulfat (FeSO₄) ke dalam campuran. Curah hujan - besi-arsenik bersama-menghasilkan besi arsenat yang tidak larut pada pH berapa pun. Kombinasi terak teraktivasi alkanolamin-(untuk kekuatan mekanik dan imobilisasi logam berat lainnya) ditambah besi sulfat (untuk pengolahan spesifik arsenik) merupakan pendekatan mekanisme ganda yang efektif yang didokumentasikan dalam literatur.

T: Bagaimana kinerja terak teraktivasi alkanolamine-di zona seismik atau area yang rentan terhadap siklus pembasahan/pengeringan?

Untuk aplikasi seismik, kriteria utamanya adalah material yang distabilkan tidak boleh rapuh - material tersebut harus berubah bentuk tanpa terjadi kegagalan mendadak. Pengikat terak teraktivasi alkanolamine-, ketika diawetkan menjadi UCS pada kisaran 500–800 kPa, menunjukkan rasio regangan-terhadap-kegagalan yang lebih tinggi dibandingkan tanah yang distabilkan semen Portland-pada UCS yang setara, sehingga cocok untuk stabilisasi seismik pada tanah yang dapat dicairkan. Dalam hal ketahanan terhadap pembasahan/pengeringan, pengikat berbasis terak-umumnya mempunyai kinerja yang sebanding dengan semen Portland - gel C-S-H stabil dengan adanya air. Kerentanan utama adalah serangan sulfat jika kandungan sulfat air tanah tinggi (di atas 1.500 mg/L SO₄²⁻) - sulfat-campuran terak tahan sulfat atau semen terak Portland (PSC) harus digunakan di lingkungan yang kaya sulfat-.

T: Di mana saya dapat memperoleh terak baja untuk digunakan dalam proyek stabilisasi?

Terak baja tersedia langsung dari pabrik baja terintegrasi (terak BOF, terak EAF) dan fasilitas pembuatan baja sekunder. Di sebagian besar negara, limbah tersebut diklasifikasikan sebagai{1}}produk sampingan dan bukan limbah, artinya limbah dapat dijual secara komersial tanpa izin pengelolaan limbah. Persyaratan spesifikasi utama untuk penggunaan geoteknik: Kehalusan Blaine Lebih dari atau sama dengan 280 m²/kg; f-Konten CaO Kurang dari atau sama dengan 8%; MgO Kurang dari atau sama dengan 10%; kerugian penyalaan Kurang dari atau sama dengan 3%. Produsen baja Tiongkok, Jepang, dan Eropa adalah pemasok terbesar terak baja yang diproses dan bersertifikat kualitas-untuk aplikasi konstruksi. Sinolook Chemical memasok aktivator alkanolamine (NBEA, DMEA) untuk digunakan dengan terak baja dari pemasok mana pun - hubungi kami untuk protokol desain campuran yang direkomendasikan dan jumlah sampel untuk studi ketertelatan Anda.