Effects of fly ash characteristics and alkaline activator components on compressive strength of fly ash-based geopolymer mortar

Abstract

The compressive strength of fly ash-based geopolymer mortar (FBGM) made from five different sources of fly ash was examined. The weight ratio of alkaline activator to fly ash content (AL/FA), the weight ratio of sodium silicate to sodium hydroxide (Na 2 SiO 3 /NaOH) and concentration of the NaOH were considered the main parameters. A total of 180 FBGM mixes were prepared and tested for compressive strength. The results indicated that the optimum AL/FA ratio for activating fly ashes was in the range of 0.5 and 0.6. The compressive strength of the FBGM that were mixed with different fly ashes exhibited different response to the increase of the Na 2 SiO 3 /NaOH ratio and NaOH concentration. Fly ashes with a high content of fine particles and amorphous components such as SiO 2 and Al 2 O 3 activated at a low dosage of Na 2 SiO 3 /NaOH ratio and NaOH. While the activation of fly ashes with a low content of fine particles and amorphous components required a high dosage of Na 2 SiO 3 /NaOH ratio and NaOH. An artificial neural network was developed and the analytical results showed high performance in predicting the compressive strengths of the FBGM.

Influence of Activators on Mechanical Properties of Modified Fly Ash Based Geopolymer Mortars

“…Obtained results of compressive and flexural strengths for alkali-activated mortars comprise a wide range of results presented by other authors (compressive strength from 2 MPa to more than 120 MPa, flexural strength from below 0.5 MPa to 9 MPa) [65][66][67][68][69][70][71][72]. The lower mechanical properties are either caused by the wrong sand/fly ash ratio [65] or by using only one alkaline activator [66].…”

Influence of some additives on the properties of fly ash based geopolymer cement mortars

“…Haidi et al [15] reported that lower amounts of Si 4+ and Na + affect adversely the formation of the coherent structure that consequently reduces the compressive strength. Even if the amount of silicate was higher (300 g), the geopolymerization was not complete at room temperature in 12 h. Thus with the increase of silicate concentration and curing temperature, the compressive strength increased in all the cases (Fig.…”

Evaluación Mecánica y Ambiental del Uso de Ceniza Volante con Activación Alcalina como Alternativa de Reemplazo Total del Cemento en la Elaboración de Tabletas Prefabricadas

“…Esto se puede atribuir a que la adecuada incorporación de Na2SiO3 en el sistema genera un aporte de sílice adicional (SiO2) lo que conduce a formación de más enlaces Si-O-Si(Azevedo y Strecker, 2017;Lǎzǎrescu et al, 2017). Cuando la proporción Na2SiO3/NaOH es de 2 y 2,50 la resistencia a la compresión disminuye porque el exceso de Na2SiO3 produce más iones de silicio (Si 4+ ) y de sodio (Na + ) de los requeridos, lo que puede saturar la matriz con iones libres produciendo una inadecuada geopolimerización(Hadi et al, 2018). De igual modo, cuando el Si 4+ y el Na + se reduce en el sistema la formación de la estructura geopolimérica se afecta negativamente, lo que genera disminución en la resistencia a la compresión(Hadi et al, 2018), tal como se evidencia en la relación Na2SiO3/NaOH de 1.Las relaciones AA/CV representan el peso total de las soluciones alcalinas (Na2SiO3/NaOH) sobre el peso de la ceniza volante.…”

“…Cuando la proporción Na2SiO3/NaOH es de 2 y 2,50 la resistencia a la compresión disminuye porque el exceso de Na2SiO3 produce más iones de silicio (Si 4+ ) y de sodio (Na + ) de los requeridos, lo que puede saturar la matriz con iones libres produciendo una inadecuada geopolimerización(Hadi et al, 2018). De igual modo, cuando el Si 4+ y el Na + se reduce en el sistema la formación de la estructura geopolimérica se afecta negativamente, lo que genera disminución en la resistencia a la compresión(Hadi et al, 2018), tal como se evidencia en la relación Na2SiO3/NaOH de 1.Las relaciones AA/CV representan el peso total de las soluciones alcalinas (Na2SiO3/NaOH) sobre el peso de la ceniza volante. Los resultados mostraron que se obtuvo una mayor resistencia a la compresión cuando se utilizó relación AA/CV 0,45 tal como sucedió en la mezcla optima hallada (GB6-24h).…”

“…Las relaciones AA/CV 0,50 y 0,60 tienen mejor trabajabilidad de la mezcla por la cantidad excesiva de activador alcalino que conduce a geopolímeros más porosos(Jiménez y Sánchez, 2007). En consecuencia, es probable que el aumento de activador alcalino inhiba el proceso de geopolimerización y repercuta en la disminución de la resistencia a la compresión(Hadi et al, 2018).LaFig. 7muestra las resistencias a la compresión de la mezcla óptima de ceniza volante (GB6) curada a diferentes edades comparadas con las resistencias a la compresión obtenidas por el cemento Portland.…”