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

Abstract

Cómo citar este artículo: MEJÍA J. M.; RODRÍGUEZ, E. D. y MEJÍA DE GUTIÉRREZ, R. Utilización potencial de una ceniza volante de baja calidad como fuente de aluminosilicatos en la producción de geopolimeros. Ingeniería y Universidad. 2014, vol. 18, no. 2, pp. 309-327. http ResumenEste 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 SiO 2 /Al 2 O 3 y Na 2 O/SiO 2 , 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 SiO 2 / Al 2 O 3 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. Palabras claveGeopolímeros; ceniza volante; escoria granulada de alto horno; calorimetría; cementos no convencionales AbstractThis article presents the synthesis of a geopolymeric material based on a Colombian fly ash (FA). Geopolymers with different total molar SiO 2 /Al 2 O 3 and Na 2 O/SiO 2 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 SiO 2 / Al 2 O 3 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. KeywordsGeopolymers; fly ash; granulated blast furnace slag; isothermal calorimetry; unconventional cements 311 Utilización potencial de una ceniza volante de baja calidad como fuente de aluminosilicatos en la producción de geopolimeros ...

Alkali-activated concretes based on fly ash and blast furnace slag: Compressive strength, water absorption and chloride permeability

“…The X-ray diffractograms, after 28 days of normal curing of the FA/GBFS and GBFS/OPC systems are presented in Figure 3. The presence of the crystalline phases associated with the original materials, which were not affected by the alkaline solutions, was observed (Mejía, Rodríguez, and Mejía de Gutiérrez, 2014). Hydration products such as gehlenite, hydrotalcite, and a crystalline portion of C-S-H gel were identified in the GBFS/OPC system, the latter of which was also found in the diffractogram of the FA/GBFS system.…”

Estado del arte:

“…During combustion, processes of vaporization, precipitation, nucleation and coalescence take place, as shown in ( Figure 1). In this case, the organic and inorganic parts of the fuel undergo chemical and physical transformations at high temperatures (Mejía et al, 2014); (Melissari, 2012).…”

Zeolitas LTA y FAU obtenidas a partir de cenizas volantes y su aplicación en remoción de Cromo

“…En general, tal como se muestra en la Tabla 4, se observó aparte de la formación de zeolitas, la alta proporción de fase amorfa que puede ser referida a la presencia de geopolímeros [1,12]. Específicamente, los geopolímeros pueden ser identificados como el equivalente amorfo de estructuras cristalinas de aluminosilicatos que coinciden en composición química con las zeolitas, pero que presentan una estructura desordenada a diferencia de la estructura ordenada propia de las zeolitas [13].…”

“…Particularmente en Colombia se generan alrededor de 600 kt/año de (FA) de cenizas volantes [1], las cuales en su mayoría no se aprovechando debidamente. Dada la problemática ambiental How to cite: Arroyave-Manco, J.C., Arboleda, J.C., Hoyos-Ayala, D.A.…”