Exploration of Clay and Shale Deposits in Ontario for Use as Supplementary Cementitious Materials
Notice bibliographique
Résumé
To address the increasing shortage of conventional supplementary cementitious materials (SCMs) and promote sustainable concrete practices in Ontario, this study investigates the potential of various clay and shale deposits across Ontario for use as SCMs. These deposits include two kaolinitic clays from the Mattagami Formation in Northern Ontario and an illitic shale from the Georgian Bay Formation in Toronto. This study first evaluates the chemical reactivity of three common clay minerals, i.e., illite, kaolinite, and montmorillonite, when calcined at various temperatures. Their reactivity, along with interactions with limestone (calcite), was assessed using the rapid, relevant, and reliable (R3) test methods in accordance with ASTM C1897. The results indicate that the R3 reactivity of calcined clay minerals is directly proportional to the number of hydroxyl groups in their original mineral structures, with kaolinite showing the highest reactivity, followed by montmorillonite, and illite showing limited reactivity upon calcination. Furthermore, calcite particles not only contribute to the formation of monocarbonate (C4AcH11) but also promote its uniform distribution within the system. Two Hudson Bay Lowlands clay samples were collected from the Lower Mattagami River in Northern Ontario. The clays, composed of approximately 60-70 wt% kaolinite, exhibited enhanced R3 reactivity when calcined between 600 ºC and 900 ºC. The calcined clays are suitable for use in limestone calcined clay cement (LC3), as demonstrated by the higher compressive strengths of their LC3 mortar mixtures relative to the control mixture. The Georgian Bay shale sample was collected from a shaft excavation in Toronto. The shale, composed of approximately 67 wt% illite, was processed by calcination and by mechanochemical activation using an energy-intensive attrition mill. The mechanochemically activated shale exhibited a noticeable increase in R3 reactivity compared to the calcined shale. When incorporated into mortar mixtures, it had less negative impact on workability, primarily due to its re-adsorbed surface moisture, which offset the increased water demand in blended cements. These mortar mixtures also developed higher compressive strengths compared to the control mixture. The illitic shale activated using the attrition mill highlights its great potential as an SCM for future industrial applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».