Titulo:
Evaluación mecánica y mineralógica de un cemento de metacaolín utilizando el método de superficie de respuesta.
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Sumario:
En este trabajo, un cemento alcalino con base en metacaolín colombiano (MK) es desarrollado. Los activadores usados: 15 % en masa de Na2SiO3 y Na(OH) y Ca(OH)2 se variaron en diferentes concentraciones molares siguiendo un diseño experimental estadístico con modelo de superficie de respuesta. La variable respuesta, resistencia mecánica a compresión, se evaluó en especímenes de pasta cilíndricos a 7 y 14 días de curado a 40 °C. Los ensayos de difracción de rayos X identificaron las fases mineralógicas y cementantes presentes en la pasta producto de la síntesis alcalina. Los resultados analizados mediante software estadísticos permitieron, a través de la ANOVA, identificar un alto nivel de significancia en el factor Na(OH) así como el efecto... Ver más
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1794-1237
2463-0950
17
2020-02-03
33009 pp. 1
12
Revista EIA - 2020
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
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Evaluación mecánica y mineralógica de un cemento de metacaolín utilizando el método de superficie de respuesta. Mechanical and mineralogical evaluation of a metakaolin cement using the surface response method En este trabajo, un cemento alcalino con base en metacaolín colombiano (MK) es desarrollado. Los activadores usados: 15 % en masa de Na2SiO3 y Na(OH) y Ca(OH)2 se variaron en diferentes concentraciones molares siguiendo un diseño experimental estadístico con modelo de superficie de respuesta. La variable respuesta, resistencia mecánica a compresión, se evaluó en especímenes de pasta cilíndricos a 7 y 14 días de curado a 40 °C. Los ensayos de difracción de rayos X identificaron las fases mineralógicas y cementantes presentes en la pasta producto de la síntesis alcalina. Los resultados analizados mediante software estadísticos permitieron, a través de la ANOVA, identificar un alto nivel de significancia en el factor Na(OH) así como el efecto creciente en la variable respuesta, mientras que el Ca(OH)2 presentó un efecto de curvatura en la región explorada. Las resistencias mecánicas logradas del orden de 34 MPa dan cuenta de la formación de fases cementantes al igual que la presencia de zeolitas tipo A (Na2Al2Si11,85O7,7 5,1(H2O)) en los resultados DRX. In this work, an alkaline cement based on Colombian metakaolin (MK) is developed. The activators used: 15% by mass of Na2SiO3 and Na(OH) and Ca(OH)2 were varied in different molar concentrations following a statistical experimental design with response surface model. The variable response, mechanical resistance to compression, was evaluated in cylindrical paste specimens at 7 and 14 days of curing at 40 ° C. The X-ray diffraction tests identified the mineralogical and cementing phases present in the pulp product of the alkaline synthesis.The results analyzed through statistical software allowed, through the ANOVA, to identify a high level of significance in the Na(OH) factor as well as the increasing effect in the response variable, while the Ca(OH)2 presented a curvature effect in the explored region. Mechanical strengths in the order of 34 MPa account for the formation of cementing phases as well as the presence of type A zeolites (Na2Al2Si11,85O7,7 5,1(H2O)) in the result DRX. Díaz-Villamil, Carlos Arturo Alzate-Ramirez, Albert Leonard Arias-Jaramillo, Yhan Paul Activación alcalina relaciones molares cementos metacaolín DOE. Alkaline activation molar ratios cements metakaolin DOE 17 33 Artículo de revista Journal article 2020-02-03 00:00:00 2020-02-03 00:00:00 2020-02-03 application/pdf Fondo Editorial EIA - Universidad EIA Revista EIA 1794-1237 2463-0950 https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/view/1336 10.24050/reia.v17i33.1336 https://doi.org/10.24050/reia.v17i33.1336 spa https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 Revista EIA - 2020 Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0. 33009 pp. 1 12 Alonso S., & Palomo A. (2000). Alkaline activation of mettakaolin and calcium hydroxide mixtures: influence of temperature, activator concentration and solids ratio. MATERIALS LETTERS. Bell, F. (1996). Lime stabilization of clay minerals and soils. Engineering Geology, 223-237. Bernal S.A., Mejía R., Provis J.L., & Rose V. (2010). Effect of silicate modulus and metakaolin incorporation on the carbonation of alkali silicate-activated slags. Cement and Concrete Research. Caro, F. (3 de 05 de 2017). Estadistica. (C. A. Villamil, Entrevistador) Criado, M. S. (2007). Nuevos materiales cementantes basados en la activación alcalina de cenizas volantes. Caracterización de geles N-A-S-H en función del contenido de Sílice soluble. Efecto del Na2SO4. Madrid, España: UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID. Davidovits, J. (1991). GEOPOLYMERS: INORGANIC POLYMERIC NEW MATERIALS. Geopolymer Instute 1997, 1633-1656. De Silva, P., Sagoe-Crenstil, K., & Sirivivathanon, V. (2007). Kinetics of geopolymerization: Role of Al2O3 and SiO2. Cement and Concrete Research, 512-518. Diamond, S. (1982). ON THE GLASS PRESENT IN LOW-CALCIUM. School of Civil Engineering- Purdue University, West Lafayette, Indiana, 459-464. Duxson, P., Fernández-Jiménez, A., Provis, J., Lukey, G., Palomo, A., & van Deventer, J. (2007). Geopolymer technology: the current state of the art. Journal of material science, 2917-2933. Fernández-Jiménez, A., Palomo, A., & Criado, M. (2006). Alkali activated fly ash blinder. A comparative study between sodium and potassium activators. Materiales de Construcción, 51-65. Gutiérrez Pulido, H., & de la Vara Salazar, R. (2008). Análisis y diseño de experimentos. México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana. Hoyos Montilla, A., Arias Jaramillo, Y., & Tobón, J. (2018). Evaluation of cements obtained by alkali-activated coal ash with NaOH cured at low temperatures. Materiales de construcción,, V.68. INSUMOS INDUSTRIALES CORONA. (12 de OCTUBRE de 2013). ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO. METACAOLIN DE ALTA REACTIVIDAD PUZOLÁNICA. MEDELLIN, ANTIOQUIA, COLOMBIA: . Khale, D., & Chaudhary, R. (2007). Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development: a review. Journal of Materials Science, 729-746. Komnitsas Kostas, & Zaharaki Dimitra . (2007). Geopolymerisation: A review and prospects for the minerals industry. Science Direct, 1261-1277. Lecomte, I., Liégeois, M., Rulmont, A., & Cloots, R. (2003). Synthesis and characterization of new inorganic polymeric composites based on kaolin or white clay and on ground-granulated blast furnace slag. Journal of Materials Research , 2571-2579. Li, C., Sun, H., & Li, L. (2010). A review: The comparison between alkali-activated slag (Si+Ca) and metakaolin (Si+Al) cements. Cement and Concrete Research, 1341. Liew Yun-Ming, Heah, C.-Y., Mohd, M., & Kamarudin, H. (2016). Structure and properties of clay-based geopolymer cements: A. Progress in Materials Science, 595-629. Nagaraj, H., Rajesh, A., & Sravan, M. (2016). Influence of soil gradation, proportion and combination of admixtures on the properties and durability of CSEBs. Construction and Building materials, 135-144. Nagaraj, H., Sravan, M., Arun, T., & Jadadish, K. (2014). Role of lime with cement in long-term strength of compressed stabilized earth blocks. international journal of sustainable built environment, 54-61. Palomo, A., Krivenko, P., Garcia-Lodeiro, I., Kavalerova, E., Maltseva, O., & Fernández-Jiménez A. (2014). A revie on alkaline activation: new analytical perspectives. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. Palomo, A., Macias, A., Blanco, M., & Puertas, F. (1992). Physical chemical and mechanical characterization of geopolymers. 9th International congress on the chemestry of cement, (págs. 505-511). New Delhi. Penman, A. (1989). Dams, In Civil engineer´s Reference Book. Butterworth - Heinemann: LS Blake. Provis, J., Lukey, G., & Deventer, J. (2005). Do geopolymers actually contain nanocrystalline zeolites? Chemical Mater, 3075-3085. Provis, J., Palomo, A., & Shi, C. (2015). Advances in understanding alkali-activated materials. Cement and Concrete Research, 110-125. Reig, L., Soriano, L., Borrachero, M., Monzó, J., & Payá, J. (2014). Influence of the activator concentration and calcium hidroxide addition on the properties of alkali-actived porcelain waste. Constrution and building materials, 214-222. Rowshanzamir, M., & Askari, A. (2010). An investigation on the strength anisotropy of compacted clays. Applied Clay Science, 520-524. Tripura, D., & Konjengbam, D. (2015). Axial load-capacity of rectangular cement stabilized rammed earth. Engineering Structures, 402-412. Venkatarama Reddy, B., & Latha, M. (2014). Retrieving clay minerals from stabilised soil compacts. Applied Clay Science, 362-368. Villa, C., Pecina, E., Torres, R., & Gómez, L. (2010). Geopolymer synthesis using alkaline activation of natural zeolite. Construction and Building Materials, 2084-2090. Xu H, & Van Deventer, J. (2001). Geopolymerisation of aluminosilicate minerals. Melboure, Australia: Department of Chemical Engineering, University of Melbourne. Yip C.K., Lukey G.C., & van Deventer J.S.J. (2004). The coexistence of geopolymeric gel and calcium silicate hydrate at the early stage of alkaline activation. Cement and Concrete Research. https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/download/1336/1278 info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1 http://purl.org/redcol/resource_type/ART info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Text Publication |
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En este trabajo, un cemento alcalino con base en metacaolín colombiano (MK) es desarrollado. Los activadores usados: 15 % en masa de Na2SiO3 y Na(OH) y Ca(OH)2 se variaron en diferentes concentraciones molares siguiendo un diseño experimental estadístico con modelo de superficie de respuesta. La variable respuesta, resistencia mecánica a compresión, se evaluó en especímenes de pasta cilíndricos a 7 y 14 días de curado a 40 °C. Los ensayos de difracción de rayos X identificaron las fases mineralógicas y cementantes presentes en la pasta producto de la síntesis alcalina.
Los resultados analizados mediante software estadísticos permitieron, a través de la ANOVA, identificar un alto nivel de significancia en el factor Na(OH) así como el efecto creciente en la variable respuesta, mientras que el Ca(OH)2 presentó un efecto de curvatura en la región explorada. Las resistencias mecánicas logradas del orden de 34 MPa dan cuenta de la formación de fases cementantes al igual que la presencia de zeolitas tipo A (Na2Al2Si11,85O7,7 5,1(H2O)) en los resultados DRX.
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In this work, an alkaline cement based on Colombian metakaolin (MK) is developed. The activators used: 15% by mass of Na2SiO3 and Na(OH) and Ca(OH)2 were varied in different molar concentrations following a statistical experimental design with response surface model. The variable response, mechanical resistance to compression, was evaluated in cylindrical paste specimens at 7 and 14 days of curing at 40 ° C. The X-ray diffraction tests identified the mineralogical and cementing phases present in the pulp product of the alkaline synthesis.The results analyzed through statistical software allowed, through the ANOVA, to identify a high level of significance in the Na(OH) factor as well as the increasing effect in the response variable, while the Ca(OH)2 presented a curvature effect in the explored region. Mechanical strengths in the order of 34 MPa account for the formation of cementing phases as well as the presence of type A zeolites (Na2Al2Si11,85O7,7 5,1(H2O)) in the result DRX.
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Alonso S., & Palomo A. (2000). Alkaline activation of mettakaolin and calcium hydroxide mixtures: influence of temperature, activator concentration and solids ratio. MATERIALS LETTERS. Bell, F. (1996). Lime stabilization of clay minerals and soils. Engineering Geology, 223-237. Bernal S.A., Mejía R., Provis J.L., & Rose V. (2010). Effect of silicate modulus and metakaolin incorporation on the carbonation of alkali silicate-activated slags. Cement and Concrete Research. Caro, F. (3 de 05 de 2017). Estadistica. (C. A. Villamil, Entrevistador) Criado, M. S. (2007). Nuevos materiales cementantes basados en la activación alcalina de cenizas volantes. Caracterización de geles N-A-S-H en función del contenido de Sílice soluble. Efecto del Na2SO4. Madrid, España: UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID. Davidovits, J. (1991). GEOPOLYMERS: INORGANIC POLYMERIC NEW MATERIALS. Geopolymer Instute 1997, 1633-1656. De Silva, P., Sagoe-Crenstil, K., & Sirivivathanon, V. (2007). Kinetics of geopolymerization: Role of Al2O3 and SiO2. Cement and Concrete Research, 512-518. Diamond, S. (1982). ON THE GLASS PRESENT IN LOW-CALCIUM. School of Civil Engineering- Purdue University, West Lafayette, Indiana, 459-464. Duxson, P., Fernández-Jiménez, A., Provis, J., Lukey, G., Palomo, A., & van Deventer, J. (2007). Geopolymer technology: the current state of the art. Journal of material science, 2917-2933. Fernández-Jiménez, A., Palomo, A., & Criado, M. (2006). Alkali activated fly ash blinder. A comparative study between sodium and potassium activators. Materiales de Construcción, 51-65. Gutiérrez Pulido, H., & de la Vara Salazar, R. (2008). Análisis y diseño de experimentos. México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana. Hoyos Montilla, A., Arias Jaramillo, Y., & Tobón, J. (2018). Evaluation of cements obtained by alkali-activated coal ash with NaOH cured at low temperatures. Materiales de construcción,, V.68. INSUMOS INDUSTRIALES CORONA. (12 de OCTUBRE de 2013). ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO. METACAOLIN DE ALTA REACTIVIDAD PUZOLÁNICA. MEDELLIN, ANTIOQUIA, COLOMBIA: . Khale, D., & Chaudhary, R. (2007). Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development: a review. Journal of Materials Science, 729-746. Komnitsas Kostas, & Zaharaki Dimitra . (2007). Geopolymerisation: A review and prospects for the minerals industry. Science Direct, 1261-1277. Lecomte, I., Liégeois, M., Rulmont, A., & Cloots, R. (2003). Synthesis and characterization of new inorganic polymeric composites based on kaolin or white clay and on ground-granulated blast furnace slag. Journal of Materials Research , 2571-2579. Li, C., Sun, H., & Li, L. (2010). A review: The comparison between alkali-activated slag (Si+Ca) and metakaolin (Si+Al) cements. Cement and Concrete Research, 1341. Liew Yun-Ming, Heah, C.-Y., Mohd, M., & Kamarudin, H. (2016). Structure and properties of clay-based geopolymer cements: A. Progress in Materials Science, 595-629. 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Do geopolymers actually contain nanocrystalline zeolites? Chemical Mater, 3075-3085. Provis, J., Palomo, A., & Shi, C. (2015). Advances in understanding alkali-activated materials. Cement and Concrete Research, 110-125. Reig, L., Soriano, L., Borrachero, M., Monzó, J., & Payá, J. (2014). Influence of the activator concentration and calcium hidroxide addition on the properties of alkali-actived porcelain waste. Constrution and building materials, 214-222. Rowshanzamir, M., & Askari, A. (2010). An investigation on the strength anisotropy of compacted clays. Applied Clay Science, 520-524. Tripura, D., & Konjengbam, D. (2015). Axial load-capacity of rectangular cement stabilized rammed earth. Engineering Structures, 402-412. Venkatarama Reddy, B., & Latha, M. (2014). Retrieving clay minerals from stabilised soil compacts. Applied Clay Science, 362-368. Villa, C., Pecina, E., Torres, R., & Gómez, L. (2010). Geopolymer synthesis using alkaline activation of natural zeolite. 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