Evaluation of mechanical properties, rheology, and environmental impact of alkali-activated ternary pastes using waste glass as a precursor

Authors

  • Ivo Carvalho Universidade Federal do Ceará https://orcid.org/0000-0002-4588-1011
  • André Chaves Universidade Federal do Ceará
  • Cledson Lucena Universidade Federal do Ceará
  • Heloina Costa Universidade Federal do Ceará
  • Antônio Eduardo Cabral Universidade Federal do Ceará

Keywords:

Pasta álcali-ativada, Resíduo de vidro, Módulo de sílica, Reologia, Impacto ambiental

Abstract

O estudo de materiais álcali-ativados como substituto do cimento Portland tem crescido nos últimos anos devido a natureza sustentável desse tipo de material. Apesar disso, pastas álcali-ativadas ternárias utilizando resíduo de vidro como precursor foram insuficientemente estudadas em relação as propriedades reológicas, mecânicas e microestruturais e em relação ao impacto ambiental desse tipo de mistura. Esse artigo busca estudar o efeito do teor do resíduo de vidro (GP) como precursor e o efeito do modulo de sílica (Ms) em pastas ternárias álcali-ativadas utilizando metacaulim, Basic Oxygen Furnace slag e GP. As soluções ativadoras de NaOH e Na₂SiO₃ foram utilizados na produção das pastas. A razão água/ligante foi mantida fixa em 0.3 e dosagem de álcalis foi fixada em 12% Na2O. Os parâmetros de reologia, resistência a compressão para 1 e 28 dias, impacto ambiental e microestrutura foram analisados.

References

ABNT NBR 13279: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos–Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Associação Brasileira de Normas Técnicas: São Paulo.

ASTM, A. C109/C109M: Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens). ASTM International, West Conshohocken.

DELGADO-PLANA, P.; RODRÍGUEZ-EXPÓSITO, A.; BUENO-RODRÍGUEZ, S.; et al. Effect of Activating Solution Modulus on the Synthesis of Sustainable Geopolymer Binders Using Spent Oil Bleaching Earths as Precursor. Sustainability: Science Practice and Policy, v. 13, n. 13, p. 7501, 2021. Multidisciplinary Digital Publishing Institute.

DUXSON, P.; FERNÁNDEZ-JIMÉNEZ, A.; PROVIS, J. L.; et al. Geopolymer technology: the current state of the art. Journal of Materials Science, v. 42, n. 9, p. 2917–2933, 2007.DOI: 10.1007/s10853-006-0637-z

GHASEMZADEH MOUSAVINEJAD, S. H.; SAMMAK, M. An assessment of the effect of Na2SiO3/NaOH ratio, NaOH solution concentration, and aging on the fracture properties of ultra-high-performance geopolymer concrete: The application of the work of fracture and size effect methods. Structures, v. 39, p. 434–443, 2022.

HASNAOUI, A.; GHORBEL, E.; WARDEH, G. Optimization approach of granulated blast furnace slag and metakaolin based geopolymer mortars. Construction and Building Materials, v. 198, p. 10–26, 2019.

KASTIUKAS, G.; ZHOU, X. Effects of waste glass on alkali-activated tungsten mining waste: composition and mechanical properties. Materials and Structures, v. 50, n. 4, p. 194, 2017.

LONGHI, M. A.; ZHANG, Z.; RODRÍGUEZ, E. D.; KIRCHHEIM, A. P.; WANG, H. Efflorescence of alkali-activated cements (geopolymers) and the impacts on material structures: A critical analysis. Frontiers of materials science, v. 6, 2019. doi: 10.3389/fmats.2019.00089

LU, C.; ZHANG, Z.; SHI, C.; et al. Rheology of alkali-activated materials: A review. Cement and Concrete Composites, v. 121, p. 104061, 2021. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104061

LU, J.; POON, C. Use of waste glass in alkali activated cement mortar. Construction and Building Materials, 2018.

MAHMOODI, O.; SIAD, H.; LACHEMI, M.; DADSETAN, S.; ŞAHMARAN, M. Optimized application of ternary brick, ceramic and concrete wastes in sustainable high strength geopolymers. Journal of cleaner production, v. 338, p. 130650, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130650

MANIKANDAN, P.; NATRAYAN, L.; DURAIMURUGAN, S.; VASUGI, V. Influence of Waste Glass Powder as an Aluminosilicate Precursor in Synthesizing Ternary Blended Alkali-Activated Binder. Silicon Chemistry, v. 14, n. 13, p. 7799–7808, 2022. https://doi.org/10.1007/s12633-021-01533-2

MOCHARLA, I. R.; SELVAM, R.; GOVINDARAJ, V.; MUTHU, M. Performance and life-cycle assessment of high-volume fly ash concrete mixes containing steel slag sand. Construction and Building Materials, v. 341, p. 127814, 2022.

XIAO, R.; MA, Y.; JIANG, X.; et al. Strength, microstructure, efflorescence behavior and environmental impacts of waste glass geopolymers cured at ambient temperature. Journal of cleaner production, v. 252, p. 119610, 2020.

Published

2024-01-15

How to Cite

Carvalho, I., Chaves, A., Lucena, C., Costa, H., & Cabral, A. E. (2024). Evaluation of mechanical properties, rheology, and environmental impact of alkali-activated ternary pastes using waste glass as a precursor. SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO CIMENTO, 1(00), 1–5. Retrieved from https://eventos.antac.org.br/index.php/sbcc/article/view/3655

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