Potential Utilization of a Low Quality-Fly Ash as an Aluminosilicate Source in the Production of Geopolymers

El presente estudio tiene por objeto la síntesis de materiales geopolimericos a partir de una ceniza volante de origen colombiano (FA) cuyas características fisicoquímicas no son aptas para su utilización como adición puzolánica en la producción de concretos, particularmente por su alto nivel de perdida al fuego (14,8%). Se evaluó diferentes condiciones de activación de la ceniza volante mediante el ajuste de los módulos totales de SiO2/Al2O3 y Na2O/SiO2, así como el efecto de la incorporación de dos diferentes tipos de 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 fue evaluada mediante la realización de una calorimetría isotérmica, la cual revela que los sistemas de mayor alcalinidad exhiben una mayor liberación de calor y por tanto un mayor grado de disolución de la fuente primaria. Por su parte la incorporación de la fuente de calcio, modifica la cinética de reacción y por tanto el tipo y características de los productos formados tras la activación. El incremento en la relación molar SiO2/Al2O3 del sistema condujo a la obtención de materiales con una resistencia a la compresión superior hasta en ~77%. En términos generales, la incorporación de una fuente de calcio al sistema contribuye significativamente con la adquisición de un mejor desempeño mecánico a todas las edades de curado en estudio. Los resultados revelan el potencial aprovechamiento de esta FA para la producción de cementos no convencionales con resistencias a 28 días de curado superiores a los 50 MPa. This article presents the synthesis of a geopolymeric materialbased on a Colombian fly ash (FA). Geopolymers withdifferent total molar SiO2/Al2O3 and Na2O/SiO2 ratios andthe inclusion of two source of calcium (a national granulatedblast furnace slag and ordinary Portland cement) wereevaluated. The reaction kinetic of FA alkali activationwas monitored by isothermal calorimetry, which showsthe systems with highest alkalinity exhibit higher releaseof heat and higher dissolution degree of FA. Replacinga 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 withhigher compressive strength up to ~ 77 %. Overall, theaddition of a calcium source contributes significantly to theacquisition of a higher mechanical performance. The resultsshow the potential use of this FA with unprofitable physicaland chemical characteristics as a raw material to producenon-conventional cementitious with compressive strengthup to 50 MPa at 28 days of curing time