Production of low-silica zeolites from colombian kaolin

En este artículo se presenta un estudio de la producción de zeolita sintética A de baja sílice por medio de la síntesis hidrotermal a partir de un caolín colombiano. La técnica Metodología de Superficie de Respuesta se emplea con el fin de encontrar las condiciones óptimas de proceso (como las relaciones molares Na2O/SiO2 y H2O/Al2O3, tiempo y temperatura) que garanticen la calidad de las zeolitas obtenidas. El grado de cristalinidad y la capacidad de intercambio catiónico, se usaron como variables de respuesta. La capacidad de intercambio catiónico se determinó a partir de la Norma NTC 5167. La composición mineralógica y la microestructura de las zeolitas producidas se caracterizaron a través de técnicas como microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y resonancia magnética nuclear. Los resultados indican que sí es posible la obtención de zeolitas sintéticas a partir del caolín colombiano evaluado. Zeolita tipo A con capacidad de intercambio catiónico 442 cmol/Kg (valor mayor al obtenido con una zeolita comercial importada empleada en la industria colombiana, 408 cmol/Kg) se obtuvo bajo las siguientes condiciones óptimas de procesamiento: relaciones molares Na2O/SiO2 de 2.7, H2O/Al2O3 de 150, temperatura de 66 °C y tiempo de procesamiento de 8 horasThis paper presents a study of the production of a synthetic zeolite of low-silica content by hydrothermal synthesis from Colombian kaolin. The statistical technique Response-Surface Methodology was used to find the optimum process conditions (i.e., molar ratios Na2O/SiO2 and H2O/Al2O3, time and temperature) and to ensure the quality of the zeolites obtained. The cation exchange capacity and the degree of crystallinity were used as response variables. The cation exchange capacity was determined following Standard NTC 5167. The mineralogical composition and microstructure of the zeolites produced were characterized through the application of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and nuclear magnetic resonance. The results indicate that it is possible to obtain a good quality synthetic zeolite from the Colombian kaolin evaluated. A zeolite type A with a cation exchange capacity of 442 cmol/Kg, a value higher than that exhibited by the same type of zeolite imported for applications in the Colombian industry (i.e., 408 cmol/Kg), was obtained with the following processing conditions: molar ratios Na2O/SiO2 of 2.7, H2O/Al2O3 of 150, at temperature 66 °C and processing time of 8 hours; yielde

Determinación del rendimiento óptimo y la calidad de un producto final elaborado con almidón agrio de yuca.

La producción y consumo de almidón agrio de yuca, es una actividad de gran importancia en el país, ya que este es la materia prima de diversos productos que requieren de su principal propiedad: El poder de expansión. A pesar de esto, actualmente tanto los rallanderos como los consumidores primarios (panaderos e industrias harineras), no están conformes con este indicador. En el presente investigación se espera corroborar que la capacidad de absorción es un indicativo de calidad, y que interactúa con el poder de expansión, es decir, explicar porqué dos almidones de igual poder de expansión no presentan el mismo rendimiento. Para este fin, se utilizó dos metodologías estadísticas: Superficie de respuestas y el método de Taguchi

Optimization of friction stir welding of aluminum alloy aa 6261-t5 through application of response surface methodology

En este artículo se reportan los resultados de la aplicación de la metodología de superficie de respuestas para evaluar la resistencia a la tensión en juntas obtenidas por el proceso de soldadura por fricción-agitación (SFA), en función de la velocidad de rotación de la herramienta y la velocidad de soldadura. Las uniones fueron soldadas con una máquina fresadora convencional DECKEL FP4M con capacidad de 3 HP y un pin cilíndrico roscado. Las uniones soldadas se realizaron variando la velocidad de rotación y la velocidad soldadura de la herramienta con el fin de analizar el efecto de estos parámetros sobre la microestructura y la resistencia a tensión de las juntas. En las imágenes microscópicas se aprecia claramente el efecto de la recristalización dinámica en la Zona Agitada (ZA). Los perfiles de microdureza presentan la típica forma de W y revelan junto con la metalografía realizada a las muestras ensayadas a tensión que la Zona Afectado por el Calor (ZAC) es la más débil de las zonas microestructurales de la junta. La mayor resistencia a la tensión de las juntas soldadas de la aleación de aluminio AA 6261-T5 por SFA fue obtenida utilizando el pin cilíndrico roscado, (191,63 MPa) a una velocidad de soldadura 315 mm/min y una velocidad de rotación de 1600 rpmThis article reports the results of applying the response surface methodology to evaluate the tensile strength in joints obtained by the process of friction-stir welding (SFA), depending on the speed of rotation of the tool and welding speed. The joints were welded with a conventional milling machine capable DECKEL FP4M 3 HP and a threaded cylindrical pin. In the microscopic images clearly shows the effect of the dynamic recrystallization in the stirred zone (ZA). Microhardness profiles show the typical shape of W and with metallography performed on samples tested at tension that Heat Affected Zone (HAZ) is the weakest microstructural areas of the join. The greater tensile strength of the welded joints of the aluminum alloy AA 6261-T5 by SFA (191.63 MPa) was obtained using the threaded cylindrical pin, a welding speed 315 mm / min and a rotation speed of 1600 rp

Evaluación de la corrosión del acero embebido en concreto AAS, expuesto a carbonatación mediante un experimento factorial con medidas repetidas

En este artículo se presentan las técnicas de evaluación de la corrosión, tales como potencial de corrosión, resistencia lineal a la polarización y pulso galvanostático a los concretos de activación alcalina (AAS) y Portland tipo I (OPC). El estudio se realizó por medio de modelos de análisis de varianza, aplicando un experimento factorial con tres factores, uno de ellos medida repetida, debido a que sobre la misma unidad experimental (concreto armado AAS y OPC) se ensayaron varias muestras para medirlas en el tiempo (0 h=1, 350 h=2, 700 h=3, 1050 h=4, 1700 h=5 y 2600 h=6), lo que hace que las observaciones no sean independientes; los otros dos factores corresponden al cementante (ce: 1=escoria activada alcalinamente [AAS] y 2=concreto Portland ordinario [OPC]) y la condición de exposición (ca: 1=exposición ambiente y 2=carbonatación acelerada), los cuales se discutieron en función de los resultados de las propiedades electroquímicas, donde se establecieron las diferencias en los materiales usados como recubrimiento del acero, concretos OPC y AAS. Los especímenes de concreto OPC exhibieron un potencial de reposo, y una resistencia de polarización y óhmica (condición CO2), superiores a los obtenidos en el concreto armado AASThis article presents various techniques for assessing corrosion, the linear polarization resistance and galvanostatic pulse, the analysis was performed using analysis of variance models using a factorial experiment with three factors, one repeated measure, because on the same experimental unit (reinforced concrete), it experienced several samples to be measured in time (0 h=1, 350 h=2, 700 h=3, 1050 h=4, 1700 h=5 y 2600 h=6). This makes the observations are not independent, the other two factors relate to, the binder (ce: 1 = activated slag [AAS] and 2 = ordinary Portland concrete [OPC]) and the exposure condition (ca: 1 = y 2 = environmental exposure accelerated carbonation). These factors were discussed according to the results of the electrochemical properties. Initially performed the statistical processing of each of the variables in relation to the properties and analyzed the interaction between them. Where they established the differences in materials used as coating steel, concrete, OPC and AAS. OPC concrete specimens, exhibited a resting potential, polarization resistance and ohmic (CO2 condition) than those obtained for reinforced concrete in AA

Geopolymeric concretes based on fly ash with high unburned content

This study used fly ash (FA) with a high amount of unburned content (21%) to produce simple (Geo FA) and binary (Geo FA/granulated blast furnace slag [GBFS]) geopolymeric concretes. The effect on the mechanical strength of the SiO2/Al2O3 and Na2O/SiO2 molar ratios and the percentage of GBFS (% GBFS) added to the blend were determined. Using the optimal parameters of alkaline activation, concretes with strengths up to 48 MPa were obtained after 28 days of curing at room temperature (25 °C). The results of this study are complemented by the microstructural characterisation of the geopolymeric pastes using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM) technique

Influence of masonry residue (RM) as supplementary cementitious material in the production of Mortars

La producción del cemento portland es responsable de aproximadamente el 5% de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2) en todo el mundo. Una importante contribución a la sostenibilidad de esta industria es el empleo de puzolanas que disminuyan el contenido de cemento portland para la elaboración de concreto, y más si el material que se utiliza proviene de un residuo como son los de construcción y demolición; por ello se propone el empleo de residuos de mampostería como material alternativo a las puzolanas. En este artículo se presentan los resultados experimentales de la caracterización de un residuo de mampostería (RM) y su evaluación puzolánica. El RM en primera instancia se sometió a un estudio de molienda y posterior análisis mediante las técnicas de fluorescencia de rayos X (FRX), difracción de rayos X (DRX), análisis termo-gravimétrico (TG) y microscopía electrónica de barrido (MEB). Adicionalmente se evaluó el efecto de la incorporación de RM en la resistencia a la compresión en morteros de cemento portland mediante el reemplazo de este en un rango de 0 a 50% a diferentes edades de curado (7; 28; 65 y 90 días), así como las propiedades de densidad y porosidad a 28 días de curado. Los resultados exhiben que este residuo (RM) presenta un comportamiento puzolánico y su porcentaje óptimo de reemplazo en morteros de cemento portland es de 20%.Portland cement production is responsible for approximately 5% of global emissions of carbon dioxide (CO2) around the world. An Important contribution to the sustainability of this industry is the use of pozzolans that reduce the content of Portland cement for concrete Manufacturing, and more if the material used comes from a residue like construction and demolition; for that reason it is proposed the use of masonry waste as an alternative material to pozzolans. This article presents the experimental results of the characterization of a Masonry residue (RM) and its pozzolanic evaluation. The MRI in the first instance was submitted to a Milling and subsequent analysis using the techniques of X-ray fluorescence (FRX), X-ray diffraction (XRD), Thermo-gravimetric (TG) analysis and electron microscopy (SEM). In addition, the effect of Incorporation of RM in the compressive strength in Portland cement mortars by replacing This in a range of 0 to 50% at different curing ages (7, 28, 65 and 90 days), as well as the properties of density and Porosity at 28 days of curing. The results show that this residue (RM) presents a pozzolanic behavior and their optimum percentage of replacement in Portland cement is 20

Mechanical Strength Optimization of Alkali-Activated MK/GBFS Binary Cements Through the Response Surface Methodology

The present article shows the compressive strength modeling and optimization for a non-conventional binder free of clinker, which was produced by the alkali activation of a binary mixture of metakaolin (MK) and a granulated blast furnace slag (GBFS). A GBFS/(GBFS+MK) ratio between 0,0 and 0,8; and the overall SiO2⁄Al2O3 molar ratio from 2,8 to 4,2 were considered as the main factor of this study. Sodium hydroxide and sodium silicate were used as alkali activator. The overall SiO2⁄Al2O3 molar ratio corresponds to the silica and alumina contribution from the precursor (MK+GBFS), as well as the alkali activator used. The statistical assessment through response surface methodology (MSR) showed a considerable effect between the SiO2⁄Al2O3 molar ratio, GBFS content and the compressive strength. Complementary, a microstructural characterization of the materials produced through X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) was performed. The GBFS inclusion leads to an increasing of reaction kinetic and the formation of a more compact structure. These new reaction products gives to the material a higher mechanical performance than those based on a 100% of MK. The study shows the performance prediction in materials with 7 days of curing through the adjustment of some design criteria in order to obtain a binder with a particular mechanical performance.El presente artículo muestra la modelación y optimización de la resistencia a la compresión de un conglomerante no convencional libre de cemento Portland, el cual fue producido a partir de la activación alcalina de una mezcla binaria de un metacaolín (MK) y una escoria siderúrgica de alto horno (GBFS). Como factores de estudio se consideró una relación GBFS/(GBFS/MK) entre 0,0-0,8 y una relación molar total SiO2⁄Al2O3 entre 2,8-4,2. La relación SiO2⁄Al2O3 fue ajustada a través de la contribución del precursor (MK+GBFS) y el activador alcalino. La evaluación estadística mediante la metodología de superficie de respuesta (MSR) mostró un efecto significativo entre la relación molar SiO2=Al2O3 y el contenido de GBFS sobre la resistencia a compresión. Complementariamente se desarrolló una caracterización microestructural a través de difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. La incorporación de GBFS incrementó la cinética de reacción y la formación de una estructura más densa y compacta. Estos nuevos productos de reacción le otorgaron al material un mayor desempeño mecánico comparado con los constituidos con un 100% de MK

Valorization and optimization of residue of masonry for the production of self-compacting concrete

El empleo de diferentes materiales cementicios suplementarios (MCS) en la elaboración de concretos autocompactantes (CACs) es una práctica cada vez más frecuente. En este artículo se presentan resultados de una investigación acerca de la utilización del residuo de mampostería (RM) como MCS. El material se caracterizó utilizando la prueba de Frattini, índice de actividad de resistencia y termogravimetría. La influencia del RM en las propiedades del CAC se evaluó reemplazando el cemento Portland en porcentajes de 0 a 50% en volumen. Las propiedades en estado fresco de los CAC se evaluaron mediante los ensayos de flujo de asentamiento con cono de Abrams, caja en L y embudo en V. Los resultados muestran que el RM presenta actividad puzolánica y puede ser empleado como MCS. El CAC elaborado con RM presentó buen comportamiento en términos de autocompactabilidad; sin embargo, el RM, al presentar baja reactividad a edades tempranas, mostró disminución en la resistencia a la compresión en forma directamente proporcional al porcentaje de reemplazoThe use of different supplementary cementitious materials (SCM) in the production of self-compacting concretes (SCCs) is an increasingly common practice. In this paper, results of a research about the use of residue of masonry (RM) as SCM are presented. Frattini test, resistance activity index and thermogravimetry testing were carried out. The influence of RM on the fresh and hardened properties of the SCC was studied by replacing the Portland cement in percentages of 0 to 50% by volume. The fresh properties of the SCCs were measured by slump flow test, L-box and V-funnel. The test results showed that the RM has pozzolanic activity and can be used as SCM. The SCC manufactured with RM presented good performance in terms of self-compactability; however, the RM, because of its low reactivity at early ages, showed a decrease in the compressive strength, that was directly proportional to the percentage of replacemen

Cementos híbridos basados en la activación alcalina de subproductos del carbón

Este estudio se propuso la producción de un material cementicio alternativo de bajo impacto ambiental a partir de la evaluación de dos subproductos de la combustión del carbón. Se elaboraron dos cementos híbridos basados en la activación alcalina de una ceniza volante (FA) y una escoria de parrilla (BS) y adicionados con cemento portland (OPC) hasta en un 30%. FA y BS contienen hasta un 16% de inquemados. Para la optimización de la resistencia a la compresión se utilizó la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR). El geopolímero BS alcanzo alta resistencia a la compresión (>100 MPa a 28 días) y el geopolímero FA reporto 30 MPa al aplicar curado térmico. La adición de OPC contribuyo a modificar el método de curado. En el caso del hibrido basado en FA (HFA), se observó un incremento significativo en la resistencia a niveles hasta de 65 MPa a 28 días sin aplicar el curado térmic0This study focuses on the production of an alternative cementitious material with low environmental impact through the evaluation of two-coal combustion by-products. Hybrid cements based on the alkali activation of fly ash, (FA) and boiler slag (BS) blend with a proportion of Portland cement (OPC) up to 30% were produced. FA and BS contain an unburned material up to 16%. Response Surface Methodology (RSM) was used to optimize the compressive strength. BS geopolymer achieved high compressive strength (>100 MPa at 28 days) and FA geopolymer reached 30 MPa with thermal curing. The addition of OPC helped modify the curing method. In the case of hybrid based on FA (HFA), there was a significant increase in the compressive strength with levels ranging up to 65 MPa at 28 days without requiring a thermal curin

Ternary mixture of Portland cement, blast furnace slag and limestone: mechanical Strength and Durability

Los cementantes compuestos, basados en la sustitución parcial del cemento por otros minerales y/o subproductos industriales, surgen como una alternativa sostenible técnica y ambientalmente. Se basan en la introducción de dos o más adiciones para obtener mejores propiedades finales a través de los efectos sinérgicos de sus componentes. El presente trabajo estudia el efecto en las propiedades de desempeño de un cemento portland cuando se incorpora adición de caliza (hasta 20%) y escoria siderúrgica de alto horno (hasta 30%), para generar una mezcla ternaria. Las propiedades evaluadas fueron resistencia a la compresión, absorción y porosidad, succión capilar, permeabilidad a cloruros, y resistencia química de los morteros expuestos a sulfatos. Los resultados indican que la resistencia mecánica a compresión de los cementos ternarios es hasta un 35% superior con relación al mortero de referencia y a su vez presentan menores coeficientes de succión capilar, confirmando la acción tanto de carácter físico como químico de los materiales de adición. Respecto a la resistencia al ataque por sulfatos el mejor comportamiento lo presento la mezcla con menor porcentaje de caliza; en este caso se determinaron los productos de reacción formados utilizando difracción de rayos X y microscopía electrónica de barridoThe blended cements based on partial replacement of cement by other minerals and / or industrial by-products arise as a technically and environmentally sustainable alternative. These cements are based on the introduction of two or more additions for better final properties through the synergistic effects of its components. The present research examines the effect on the performance properties of Portland cement with addition of limestone (up to 20%) and blast furnace slag (up to 30%), to generate a ternary mixture. The compressive strength, absorption and porosity, capillary suction, chloride permeability, and chemical resistance of mortars exposed to sulfates were evaluated. The results show that the compressive strength of the cements ternary is up to 35% higher with respect to the reference mortar and in turn have lower coefficients of capillary suction, confirming the action of both physical and chemical nature of the materials addition. The best performance of resistance to sulfates attack was found in mixture with minor proportion of limestone. The characterization of the reaction products was performed using X-ray diffraction and scanning electron microscop