Desempeño de mezclas cementicias binarias y ternarias basadas en metacaolín y humo de sílice

The effects of metakaolin and silica fume onvarious properties of mortars were evaluated andcompared in this study. Mortars were cast with 0,5 and 10 percent cement replaced by metakaolin(MK) and/or silica fume (SF). The compressivestrength and durability properties, such asabsorption and porosity, chloride permeabilityand sulphate attack resistance, were evaluated.Corrosion of steel reinforcement into these mortarswas studied using the techniques of half-cellpotential, linear polarization resistance and Tafelslopes. Mixtures containing 10% SF and 5% MKreported a compressive strength 40% higher thanthe mortar without addition and an excellentperformance in the presence of chlorides andsulphates. The mixture containing 10% MK and10% SF presented the best performance to steelcorrosion.El presente trabajo reporta los resultados del estudiode la acción conjunta que produce la incorporaciónde adiciones de metacaolín (MK) y humo desílice (HS) a morteros de cementos portland enlas propiedades mecánicas, fisicoquímicas y decorrosión del acero de refuerzo. Para la realizaciónde este estudio se produjeron morteros de OPCcon diferentes porcentajes de adición de HS yMK con respecto a la cantidad total de cemento.Se evaluaron las propiedades de resistencia a lacompresión y de durabilidad tales como absorcióny porosidad, permeabilidad a cloruros y resistenciaal ataque de sulfatos. La corrosión de los acerosde refuerzo se estudio mediante las técnicas depotencial de media celda, resistencia a la polarizaciónlineal y pendientes tafel. Mezclas con contenidosdel 10% MK y 5% HS presentan una resistenciaa la compresión un 40% superior y un excelentedesempeño en presencia de cloruros y sulfatos.Desde el punto de vista del análisis de corrosiónde los aceros la mezcla óptima, aún a condicionesaceleradas y en presencia de cloruros, es la mezclade OPC adicionado con 10% de MK y 10% de H

Utilización potencial de una ceniza volante de baja calidad como fuente de aluminosilicatos en la producción de geopolímeros

This article presents the synthesis of a geopolymeric material based on a Colombian fly ash (FA). Geopolymers with different total molar SiO2/Al2O3 and Na2O/SiO2 ratios and the inclusion of two source of calcium (a national granulated blast furnace slag and ordinary Portland cement) were evaluated. The reaction kinetic of FA alkali activation was monitored by isothermal calorimetry, which shows the systems with highest alkalinity exhibit higher release of heat and higher dissolution degree of FA. Replacing a percentage of FA by a calcium source (OPC or GBFS) modifies the kinetic and reaction products. A higher SiO2/ Al2O3 molar ratio leads to the production of materials with higher compressive strength up to ∼ 77 %. Overall, the addition of a calcium source contributes significantly to the acquisition of a higher mechanical performance. The results show the potential use of this FA with unprofitable physical and chemical characteristics as a raw material to produce non-conventional cementitious with compressive strength up to 50 MPa at 28 days of curing time.Este artículo presenta la síntesis de materiales geopolimé-ricos a partir de una ceniza volante de origen colombiano (FA). Se evaluaron diferentes condiciones de activación de esta ceniza mediante el ajuste de los módulos totales de SiO2/Al2O3 y Na2O/SiO2, así como el efecto de la incorporación de dos fuentes de calcio: una escoria granulada de alto horno (GBFS) y un cemento Portland tipo I (OPC). La cinética de las reacciones desarrolladas después de la activación alcalina de la FA se evaluó realizando una calorimetría isotérmica, según la cual los sistemas de mayor alcalinidad exhiben una mayor liberación de calor y un mayor grado de disolución de la fuente primaria. La incorporación de la fuente de calcio modifica la cinética de reacción y el tipo y características de los productos formados tras la activación. El incremento en la relación molar SiO2/ Al2O3 del sistema condujo a obtener materiales con una resistencia a la compresión superior hasta en ∼77 %. En términos generales, la incorporación de una fuente de calcio al sistema contribuye a la adquisición de un mejor desempeño mecánico en todas las edades de curado en estudio. Los resultados evidencian el potencial aprovechamiento de esta FA para producir cementos no convencionales con resistencias a 28 días de curado superiores a los 50 MPa

Mechanical and thermal performance of a geopolymeric and hybridmaterial based on fly ash

This article presents an evaluation of the thermal behavior of a hybrid (FA/OPC) and geopolymer (FA100) material. The FA100 system is based on fly ash (FA), which has an elevated content of unburned material (14.8%). The FA/OPC system is comprised of a mixture of fly ash and ordinary Portland cement (OPC) at a proportion of 80/20. The thermal performance was evaluated by several tests, such as exposure to high temperatures (up to1000°C) and direct flame resistance. In addition, the effect of cyclic exposure was studied at 700°C for 10 cycles. FA/OPC hybrid material retains 92% of its initial strength and FA100 retains 113.3% of its initial strength at 700°C. Both materials can withstand 10 exposure cycles with a strength loss of less than 45%. In direct flame exposure, a temperature gradient of about 500°C was observed. These results indicate that these types of materials could possibly be used as fire-resistant materials in civil structures.Este artículo presenta la evaluación del comportamiento térmico de un material hibrido (FA/OPC) y un geopolimero (FA100). El sistema FA100 está basado en ceniza volante (FA) con un alto contenido de material orgánico (14,8%). El sistema FA/OPC se compone de la mezcla de FA y cemento portland (OPC) en proporción de 80/20. El desempeño térmico se evaluó mediante diferentes ensayos, exposición a altas temperaturas (hasta 1000°C) y resistencia a la llama directa. Adicionalmente se estudió el efecto de la exposición cíclica del material a temperatura de 700°C durante 10 ciclos. FA/OPC y FA100 retienen el 92%y el 113,3% respectivamente de su resistencia inicial a 700°C. Ambos materiales soportaron 10 ciclos y reportan una pérdida de resistencia menor del 45%. Respecto a la llama directa, se identificó un gradiente del orden de 500°C. Estos resultados indican que este tipo de materiales pueden ser utilizados en estructuras civiles resistentes al fuego

Desempeño de mezclas cementicias binarias y ternarias basadas en metacaolín y humo de sílice

The effects of metakaolin and silica fume onvarious properties of mortars were evaluated andcompared in this study. Mortars were cast with 0,5 and 10 percent cement replaced by metakaolin(MK) and/or silica fume (SF). The compressivestrength and durability properties, such asabsorption and porosity, chloride permeabilityand sulphate attack resistance, were evaluated.Corrosion of steel reinforcement into these mortarswas studied using the techniques of half-cellpotential, linear polarization resistance and Tafelslopes. Mixtures containing 10% SF and 5% MKreported a compressive strength 40% higher thanthe mortar without addition and an excellentperformance in the presence of chlorides andsulphates. The mixture containing 10% MK and10% SF presented the best performance to steelcorrosion.El presente trabajo reporta los resultados del estudiode la acción conjunta que produce la incorporaciónde adiciones de metacaolín (MK) y humo desílice (HS) a morteros de cementos portland enlas propiedades mecánicas, fisicoquímicas y decorrosión del acero de refuerzo. Para la realizaciónde este estudio se produjeron morteros de OPCcon diferentes porcentajes de adición de HS yMK con respecto a la cantidad total de cemento.Se evaluaron las propiedades de resistencia a lacompresión y de durabilidad tales como absorcióny porosidad, permeabilidad a cloruros y resistenciaal ataque de sulfatos. La corrosión de los acerosde refuerzo se estudio mediante las técnicas depotencial de media celda, resistencia a la polarizaciónlineal y pendientes tafel. Mezclas con contenidosdel 10% MK y 5% HS presentan una resistenciaa la compresión un 40% superior y un excelentedesempeño en presencia de cloruros y sulfatos.Desde el punto de vista del análisis de corrosiónde los aceros la mezcla óptima, aún a condicionesaceleradas y en presencia de cloruros, es la mezclade OPC adicionado con 10% de MK y 10% de H

Desempeño de mezclas cementicias binarias y ternarias basadas en metacaolín y humo de sílice

The effects of metakaolin and silica fume onvarious properties of mortars were evaluated andcompared in this study. Mortars were cast with 0,5 and 10 percent cement replaced by metakaolin(MK) and/or silica fume (SF). The compressivestrength and durability properties, such asabsorption and porosity, chloride permeabilityand sulphate attack resistance, were evaluated.Corrosion of steel reinforcement into these mortarswas studied using the techniques of half-cellpotential, linear polarization resistance and Tafelslopes. Mixtures containing 10% SF and 5% MKreported a compressive strength 40% higher thanthe mortar without addition and an excellentperformance in the presence of chlorides andsulphates. The mixture containing 10% MK and10% SF presented the best performance to steelcorrosion.El presente trabajo reporta los resultados del estudiode la acción conjunta que produce la incorporaciónde adiciones de metacaolín (MK) y humo desílice (HS) a morteros de cementos portland enlas propiedades mecánicas, fisicoquímicas y decorrosión del acero de refuerzo. Para la realizaciónde este estudio se produjeron morteros de OPCcon diferentes porcentajes de adición de HS yMK con respecto a la cantidad total de cemento.Se evaluaron las propiedades de resistencia a lacompresión y de durabilidad tales como absorcióny porosidad, permeabilidad a cloruros y resistenciaal ataque de sulfatos. La corrosión de los acerosde refuerzo se estudio mediante las técnicas depotencial de media celda, resistencia a la polarizaciónlineal y pendientes tafel. Mezclas con contenidosdel 10% MK y 5% HS presentan una resistenciaa la compresión un 40% superior y un excelentedesempeño en presencia de cloruros y sulfatos.Desde el punto de vista del análisis de corrosiónde los aceros la mezcla óptima, aún a condicionesaceleradas y en presencia de cloruros, es la mezclade OPC adicionado con 10% de MK y 10% de H

Evaluación de las características de toxicidad de dos residuos industriales valorizados mediante procesos de geopolimerización

El presente trabajo evalúa la toxicidad asociada a dos residuos industriales, ceniza volante (FA) y catalizador de craqueo catalítico gastado (FCC), una vez son implementados en procesos de geopolimerización. Inicialmente los residuos se caracterizaron utilizando técnicas tales como FRX, DRX, SEM y granulometría láser. Se estudiaron dos sistemas geopoliméricos producidos a partir de FA-100% y FCC-100%, con relaciones molares SiO2/Al2O3 de 6,0 y 2,4 y Na2O/SiO2 de 0,20 y 0,25 respectivamente. Para evaluar la toxicidad se aplicó la técnica de TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) y se analizaron los elementos Cr, V, Zn, Ni, As, Ba, Sr, Pb y Cd. Los resultados indican que las concentraciones de los metales pesados lixiviados (excepto V y As) son bajas en comparación con lo establecido por la legislación ambiental, por lo tanto se considera el proceso de geopolimerización efectivo en cuanto a la inmovilización de los contaminantes presentes en FA y FCC

Preparation of glass–ceramic materials from coal ash and rice husk ash: Microstructural, physical and mechanical properties

Wastes such as coal and rice husk ashes, which are widely available in Colombia, were successfully used to synthesize glass-ceramics in the (Na2O)–CaO–Al2O3–SiO2 system, which are obtained from thermally treating the parent glasses. The raw materials were mechanically conditioned, and the glasses were designed based on the CaO/SiO2 molar ratio, which was varied between 0.25 and 0.39. The glasses were obtained by melting the powders at 1450 °C for 2 h, and the melted powder was then poured into water. To obtain the glass–ceramic material, the temperature of the glass thermal treatment, which was generally lower than 1000 °C in all cases, was determined by differential thermal analysis. The glass-ceramics obtained were microstructurally, physically and mechanically characterized. In addition, the durability was determined in acidic and alkaline environments (HCl and NaOH solutions). Glass–ceramics with densities of 2607–2739 kg/m3, water absorption below 0.1%, Vickers hardness above 600 MPa and elastic modulus of ∼96 GPa were obtained. The fracture toughness Kic was in the range of 0.39–0.59 MPa m1/2. The chemical durability was considered excellent (with mass losses of ∼0.5 mg/cm2), therefore these glass–ceramics can be good candidates for different applications in the construction sector. Resumen: Residuos sólidos como ceniza de carbón y ceniza de cascarilla de arroz, los cuales se encuentran disponibles en grandes cantidades en Colombia, se emplearon para la síntesis (a partir de vidrios parental) de materiales vitrocerámicos dentro del sistema SiO2–Al2O3–CaO(Na2O). Las materias primas se acondicionaron mecánicamente y los vidrios se diseñaron basados en la relación molar CaO/SiO2, la cual varió entre 0,25 y 0,29. Los vidrios se obtuvieron por fusión a 1.450 °C por 2 h y el material fundido se enfrió en agua. Para obtener la vitrocerámica, el vidrio fue analizado por análisis térmico diferencial para identificar la temperatura de cristalización, que fue menor de 1.000 °C para todos los vidrios en estudio. Las vitrocerámicas obtenidas fueron caracterizadas microestructural, física y mecánicamente. Además, la durabilidad fue determinada en ambiente ácidos y básicos en soluciones de HCl y NaOH. Se obtuvieron vitrocerámicas con densidades entre 2.607 y 2.739 kg/m3, con absorción de agua menor al 0,1%, dureza Vickers de 600 MPa y módulo de elasticidad de ∼96 GPa. La tenacidad a la fractura Kic estuvo en el rango de 0,39-0,59 MPa m1/2 y la durabilidad química fue considerada como muy buena debido a las pérdidas de masa de tan solo ∼0,5 mg/cm2. Con estos resultados, las vitrocerámicas obtenidas se consideran buenas candidatas para aplicaciones en el sector de la construcción