Study on sugar cane straw ash (SCSA) in alkali-activated binders
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Data
2017-11-13
Autores
Moraes, João Claudio Bassan de [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Aglomerantes ativados alcalinamente (AAA) são obtidos da combinação de um precursor solido (geralmente um aluminosilicato) e uma solução alcalina de alta concentração. As vantagens de utilizar este novo tipo de aglomerante comparado ao cimento Portland, um aglomerante convencional, são as menores emissões de CO2, menor consumo de energia e a possibilidade de utilizar matérias prima renováveis e/ou resíduos. Neste sentido, este trabalho apresenta um novo resíduo da indústria da cada de açúcar: a folha de cana de açúcar. A folha apresenta um poder calorífico interessante; portanto, ela pode ser utilizada como biomassa para produzir energia através um processo de queima. Depois deste procedimento, é gerado um novo resíduo: a cinza de folha de cana de açúcar (CF). Esta cinza não apresenta uma destinação correta, então este trabalho tem como intenção utilizar esta cinza como material prima em AAA. A CF foi avaliada de duas formas: como precursor solido e como matéria prima para produzir a solução alcalina. No primeiro modo, a CF foi utilizada em sistemas combinados com a escória de alto forno (EAF) ativado com ambas soluções de NaOH e NaOH/silicato de sódio. No segundo modo, a CF foi utilizada como fonte de sílica para produzir a solução alcalina com o NaOH em AAA baseados em EAF. Os sistemas foram estudados através da resistência a compressão de argamassas e pelo estudo da microestrutura de pastas. Ensaios realizados para avaliar a microestrutura foram a difração de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (EITF), análise termogravimétrica (ATG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM). Resultados dos ensaios mostraram que a CF melhorou as propriedades mecânicas dos AAA baseados em EAF nos dois modos, como precursor solido e como fonte de silício para a solução ativadora. Estes resultados permitem concluir que a CF pode ser utilizada em AAA, dando uma destinação ao resíduo.
Alkali-activated binders (AAB) are obtained from a combination of a solid precursor (generally an aluminosilicate) and a high concentrated alkaline solution. The advantages of using this new type of binder compared to the Portland cement, a conventional binder, are the less CO2 emissions, lower energy consumption and the possibility of using renewable and/or residues as raw materials. In this way, this work presents a new residue from the sugar cane industry: the sugar cane straw. The straw presents an interesting calorific value; therefore, it can be utilised as biomass to produce energy by a burning process. After this procedure, it is generated another waste: the sugar cane straw ash (SCSA). This ash does not have an appropriate destination, then this work intends to utilise this ash as raw material in AAB. SCSA was evaluated in both ways: as solid precursor and as raw material to produce the alkaline solution. In the first way, SCSA was utilised in combined systems with blast furnace slag BFS activated with both NaOH and NaOH/sodium silicate solutions. In the second one, the SCSA was utilised as silica source to produce the alkaline solution with NaOH in BFS-based systems. These systems were assessed by the compressive strength of mortars and by microstructural studies on pastes. Tests carried out to assesses their microstructure were X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and mercury intrusion porosimetry (MIP). Results of the tests showed that the SCSA improved the mechanical properties of BFS-based AAB in both methods, as solid precursor and as silica source to produce the activating solution. These results allow to conclude that the SCSA can be utilised in AAB, giving it a suitable destination.
Alkali-activated binders (AAB) are obtained from a combination of a solid precursor (generally an aluminosilicate) and a high concentrated alkaline solution. The advantages of using this new type of binder compared to the Portland cement, a conventional binder, are the less CO2 emissions, lower energy consumption and the possibility of using renewable and/or residues as raw materials. In this way, this work presents a new residue from the sugar cane industry: the sugar cane straw. The straw presents an interesting calorific value; therefore, it can be utilised as biomass to produce energy by a burning process. After this procedure, it is generated another waste: the sugar cane straw ash (SCSA). This ash does not have an appropriate destination, then this work intends to utilise this ash as raw material in AAB. SCSA was evaluated in both ways: as solid precursor and as raw material to produce the alkaline solution. In the first way, SCSA was utilised in combined systems with blast furnace slag BFS activated with both NaOH and NaOH/sodium silicate solutions. In the second one, the SCSA was utilised as silica source to produce the alkaline solution with NaOH in BFS-based systems. These systems were assessed by the compressive strength of mortars and by microstructural studies on pastes. Tests carried out to assesses their microstructure were X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and mercury intrusion porosimetry (MIP). Results of the tests showed that the SCSA improved the mechanical properties of BFS-based AAB in both methods, as solid precursor and as silica source to produce the activating solution. These results allow to conclude that the SCSA can be utilised in AAB, giving it a suitable destination.
Descrição
Palavras-chave
Material alternativo, Material sustentável, Resistência à compressão, Estudos microestruturais, Alternative material, Sustainable material, Compressive strength, Microstructural studies