Evaluation of the rheological and mechanical behavior of the synthesized geopolymer with residue waste

The sustainable construction of the future, besides low energy consumption and greenhouse gas emissions must also adopt the principle of reusing wastes generated by the production chain that impact the environment. One of the most impacting wastes generated by the aluminum production chain is fly ash. Geopolymers are cementitious materials with a three-dimensional structure formed by chemical activation of aluminosilicates. According to studies some ashes have proven to be suitable sources of Al and Si for the geopolymerization reaction. One of the most important aspects in the commercializing these products is their behavior in a plastic state. The workability of fresh geopolymer paste can be measured using several common tests used for Portland cement concrete, such as flow and slump; however, a more in-depth characterization of their rheology is essential for understanding their basic setting mechanisms. The objective of this work was to evaluate the rheological behavior of the Davidovits (SiO2/Al2O3) geopolymer paste at 2.65; 3.04 and 4.11. The mechanical resistance to compression at 24 hours, 7 days and 28 days of geopolymer cure was also evaluated. The geopolymerization reaction was conducted at ambient temperature of 28°C and 15 Molar sodium hydroxide (NaOH) and 10 Molar sodium silicate (Na2SiO3), were used as the activator. Fly ash and metakaolin were used as source of Al and Si was used. XRD, XRF, SEM techniques were used in the characterization of raw materials and geopolymers. The geopolymer with a lower Davidovits ratio of 2.65 presented better workability in its fresh state and higher mechanical strength at 40.80 MPa compression with 28 days cure at ambient temperature. The Herchel Bulkley rheological model was the one that was best adjusted to the geopolymers.A construção sustentável do futuro, além de ter baixo consumo de energia e emissões de gases de efeito estufa também deve adotar o princípio do reaproveitamento de resíduos impactantes ao meio ambiente gerado pela cadeia produtiva. A cadeia produtiva do alumínio tem como um dos principais resíduos impactante ao meio ambiente a geração de cinza volante. Os geopolímeros são materiais cimentícios com estrutura tridimensional formados por ativação química de aluminossilicatos. De acordo com estudos algumas cinzas vêm se mostrando adequadas como fonte de Al e Si na reação de geopolimerização. Um dos aspectos mais importantes para a comercialização desses produtos é o comportamento deles em estado plástico. A trabalhabilidade da pasta de geopolímero fresco pode ser medida com vários testes comuns usados para concreto de cimento Portland, como fluxo e queda. No entanto, uma caracterização mais aprofundada de sua reologia é essencial para entender seus mecanismos básicos de configuração. O trabalho de pesquisa tem como objetivo avaliar o comportamento reológico da pasta de geopolimero com razão de Davidovits (SiO2/Al2O3) de 2,65; 3,04 e 4,11. Foi avaliado também a resistência mecânica a compressão com 24 horas, 7 dias e 28 dias de cura de geopolímero. A reação de geopolimerização foi conduzida a temperatura ambiente de 28°C e como ativador utilizou-se hidróxido de sódio (NaOH) 15 Molar e silicato de sódio (Na2SiO3) alcalino 10 Molar. Como fonte de Al e Si utilizou-se cinza volante e metacaulim. Técnicas de DRX, FRX, MEV foram utilizadas na caracterização das matérias primas e dos geopolímeros. O geopolímero com menor razão de Davidovits 2,65 apresentou melhor trabalhabilidade no seu estado fresco e maior resistência mecânica a compressão de 40,80 MPa com 28 dias de cura a temperatura ambiente. O modelo reológico Herchel Bulkley foi o que melhor se ajustou aos geopolímeros.UFPA - Universidade Federal do Par