Resistance to salts of lime and pozzolan mortars

International RILEM Workshop on Repairs Mortars for Historic Masonry, Technical University of Delft, 2009

Characterization and properties of elephant grass ashes as supplementary cementing material in pozzolan/Ca(OH)(2) pastes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

New method to assess the pozzolanic reactivity of mineral admixtures by means of pH and electrical conductivity measurements in lime:pozzolan suspensions

A very simple method based on electrical conductivity and pH measurements was proposed for assessing reactivity of pozzolans. Calcium hydroxide: pozzolan water suspensions were monitored by means of measurements of electrical conductivity and pH values. In these suspensions, Ca(OH)(2) in solid state was initially present, being them, thus, saturated in this reagent. Three testing temperatures were selected (40, 50 and 60 degrees C). In the experiments carried out, calcium hydroxide was suspended in deionized water for yielding a lime saturated suspension. The addition of siliceous pozzolan (two types of rice husk ash RHA and two types of densified silica fume DSF were tested) to the saturated lime suspension can produce the unsaturation of the system, depending on the testing time, testing temperature and reactivity of pozzolan. When unsaturation was reached, the loss of electrical conductivity was higher than 30% and the variation of pH was higher than 0.15 units. These threshold values were selected for characterizing the reactivity of pozzolans by means of a proposed template, classifying the pozzolan in three different reactivity levels.

Engineering properties of alkali-activated natural pozzolan concrete

The development of alkali-activated binders with superior engineering properties and longer durability has emerged as an alternative to ordinary portland cement (OPC). It is possible to use alkali-activated natural pozzolans to prepare environmentally friendly geopolymer cement leading to the concept of sustainable development. This paper presents a summary of an experimental work that was conducted to determine mechanical strength, modulus of elasticity, ultrasonic pulse velocity, and shrinkage of different concrete mixtures prepared with alkali-activated Iranian natural pozzolans—namely Taftan andesite and Shahindej dacite, both with and without calcining. Test data were used for Taftan pozzolan to identify the effects of water-binder ratios (w/b) and curing conditions on the properties of the geopolymer concrete, whereas the influence of material composition was studied by activating Shahindej pozzolan both in the natural and calcined states. The results show that alkali-activated natural pozzolan (AANP) concretes develop moderate-to-high mechanical strength with a high modulus of elasticity and a shrinkage much lower than with OPC.

Effect of adding mineral additives to alkali-activated natural pozzolan paste

Natural pozzolans are raw materials from geological deposits with a range of chemical compositions that when combined with suitable alkali activators can be converted to geopolymer cement for concrete production. In this paper the concept of adding mineral additives to enhance the properties of geopolymer cement is introduced. Taftan andesite, a natural Iranian pozzolan, was used to study the effect of adding mineral additives such as kaolinite, lime and other calcined pozzolans on the compressive strength of geopolymer cement under both normal and autoclave curing. Scanning electron microscopy (SEM)/energy dispersive X-ray (EDX) was used to determine the composition of the gel phase in both alkali-activated Taftan pozzolan with and without mineral additions. The work has shown that deficiencies in SiO2, Al2O3 and CaO content in the raw natural pozzolan can be compensated for by adding mineral additives for enhanced properties.

Oxygen and Chloride Permeability of Alkali-Activated Natural Pozzolan Concrete

One of the important factors in the use of portland cement concrete is its durability, and most of the situations where durability is lacking have been identifi ed and strategies to manage durability have been implemented. Geopolymer concrete, made from an alkali-activated natural pozzolan (AANP), provides an important opportunity for the reduction of carbon dioxide (CO2) emissions associated with the manufacture of concrete but has a limited history of durability studies. Until its different properties are well understood there is no desire to adopt this new technology of unknown provenance by the concrete industry. This paper presents an experimental study of oxygen and chloride permeability of AANP concrete prepared by activating Taftan andesite and Shahindej dacite (Iranian natural pozzolans), with and without calcining, and the correlations between these properties and compressive strength. The results show that compared to ordinary portland cement (OPC) concrete, AANP concrete has lower oxygen permeability at later ages; but it shows moderate to high chloride ion penetrability.

Alkali-Activated Natural Pozzolan Concrete as New Construction Material

In the near future, geopolymers or alkali-activated cementitious materials will be used as new high-performance construction materials of low environmental impact with a reasonable cost. This material is a good candidate to partially replace ordinary portland cement (OPC) in concrete as a major construction material that plays an outstanding role in the construction industry of different structures. Geopolymer materials are inorganic polymers based on alumina and silica units; they are synthesized from a wide range of dehydroxylated alumina-silicate powders condensed with alkaline silicate in a highly alkaline environment. Geopolymeric materials can be produced from a wide range of alumina-silica, including natural products--such as natural pozzolan and metakaolin--or coproducts--such as fly ash (coal and lignite), oil fuel ash, blast furnace or steel slag, and silica fume--and provide a route toward sustainable development. Using lesser amounts of calcium-based raw materials, lower manufacturing temperature, and lower amounts of fuel result in reduced carbon emissions for geopolymer cement manufacture up to 22 to 72% in comparison with portland cement. A study has been done by the authors to investigate the intrinsic nature of different types of Iranian natural pozzolans to determine the activators and methods that could be used to produce a geopolymer concrete based on alkali-activated natural pozzolan (AANP) and optimize mixture design. The mechanical behavior and durability of these types of geopolymer concrete were investigated and compared with normal OPC concrete mixtures cast by the authors and also reported in the literature. This paper summarizes the main conclusions of the research regarding pozzolanic activity, activator properties, engineering and durability properties, applications and evaluation of carbon footprint, and cost for AANP concrete.

ECO-betão com adição de resíduo da indústria petrolífera

Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações

Contribuição para o conhecimento das propriedades pozolânicas da fracção fina resultante da produção de areia de origem granítica

O presente estudo diz respeito a um trabalho de pesquisa no âmbito de uma Tese de Mestrado incluída no segundo ciclo de estudos do curso de Engenharia Geotécnica e Geoambiente, realizado sobre as condições de desidroxilação para a obtenção de metacaulino com propriedades cimentíceas, a partir da fracção argilosa proveniente dos finos residuais da produção de areias de natureza granítica. O produto resultante da alteração e desintegração dos feldspatos constituintes dos granitos são ricos em caulinite. Na natureza e em particular no Norte de Portugal, existem significativos depósitos cauliníticos com características potenciadoras para a produção de metacaulino. O metacaulino utilizado neste estudo foi obtido de uma amostra de argila submetida a 750oC, por um período de tempo de 30 minutos, processo que permitiu a desidroxilação quase total da matéria-prima, transformando esta numa fase amorfa e irreversível, com propriedades pozolânicas. Os metacaulinos, também conhecidos por geopolímeros, são produtos de fácil produção utilizando uma matéria-prima abundante e proporcionam a obtenção de novos produtos que permitem a substituição parcial do cimento Portland normal na composição das pastas de betão, com vantagens significativas no comportamento mecânico e na resistência aos agentes atmosféricos. Neste estudo são apresentados os resultados dos ensaios de caracterização da matéria-prima, das condições de calcinação e do produto resultante da desidroxilação, nomeadamente a determinação da pozolanicidade e das características fundamentais para a aplicabilidade do produto. No âmbito da especialidade de Georrecursos, consideramos que este trabalho está perfeitamente adequado, já que, para além do estudo para o conhecimento das propriedades da matéria-prima, foi possível, através das alterações introduzidas com o tratamento térmico, obter um novo produto, cuja utilização terá importantes reflexos na sustentabilidade dos recursos naturais e sua utilização.

Contribuição para o conhecimento sobre o efeito da utilização de material pozolânico no fabrico de betão

O presente trabalho, realizado no âmbito da Tese de Mestrado, tem como principal objectivo estudar as características pozolânicas dos materiais da zona de Arganil para substituição parcial do cimento Portland com o objectivo de intensificar certas qualidades devido à diminuição da porosidade do betão. Estas qualidades são interessantes quando se procura maior durabilidade. Para tal, foram realizados diversos ensaios para a caracterização física, química e mineralógica dos produtos. Os metacaulinos utilizados foram obtidos de amostras de argila submetidas a calcinação (750oC, durante uma hora), processo que permitiu a desidroxilação quase total da matéria-prima, transformando esta numa fase amorfa e irreversível, com propriedades pozolânicas. São apresentados os resultados dos ensaios de caracterização da matéria-prima, das condições de calcinação e do produto resultante da desidroxilação, nomeadamente a determinação da pozolanicidade e superfície específica e das características fundamentais para a aplicabilidade do produto. Descreve ainda o emprego do metacaulino em betões de resistência convencional. Estudou-se a influência do emprego do metacaulino (15% de substituição de cimento, em massa) na resistência à flexão e à compressão (aos 28 dias) em argamassas e o emprego de metacaulino (10%, 15% e 20% de substituição de cimento, em massa) na resistência à compressão (3, 7 e 28 dias) no betão.

Incorporação de resíduo da indústria petrolífera em argamassas de cal hidráulica para a reabilitação de edifícios

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Estudo de Argamassas com Cinza de Casca de Amêndoa

Perante o elevado consumo de materiais naturais no processo e produtos na área da construção civil, o reaproveitamento de resíduos é uma das soluções a ser estudada. As cinzas agroindustriais têm lugar de destaque entre estes resíduos, pois têm a possibilidade de aplicação em materiais cimentícios, reduzindo assim o consumo de cimento de Portland. O presente estudo debruça-se sobre a substituição parcial (1,5% e 5%) de cimento de Portland por cinzas de casca de amêndoa. Realizaram-se provetes com diferentes tipos de argamassas: (i) uma de controlo sem substituição de cimento (ARF); (ii) uma com 1,5% de substituição parcial de cimento por cinzas de casca de amêndoa (CCA 1,5%); (iii) e uma com 5% de substituição parcial de cimento por cinza de casca de amêndoa (CCA 5%). Executaram-se ensaios para resistências mecânicas aos 3, 7, 14, 28 e 41 dias de idade. A nível químico pode-se concluir que esta cinza de casca de amêndoa não apresentou qualquer potencial pozolânico. A trabalhabilidade na generalidade diminui ligeiramente, contendo cinza de casca de amêndoa, mas ainda assim considerando-se de fácil manuseamento. Em relação às resistências mecânicas, pode-se concluir que o ideal é a substituição parcial de cimento com 1,5%, pois as resistências diminuem com o uso de uma maior percentagem de substituição, ou seja, o ideal é substituir em pequenas percentagens. Com os dados obtidos, conclui-se que as cinzas testadas não apresentam características necessárias para serem consideradas pozolanas e se será viável a sua utilização mesmo como filer.

Viability of ceramic residues in lime-based mortars

3rd Historic Mortars Conference, 11-14 September 2013, Glasgow, Scotland

Evaluation of Pozzolanic Reactivity of Artificial Pozzolans

Materials Science Forum Vols. 730-732 (2013) pp 433-438

The influence of brick residues in the behaviour of lime mortars

XXXVI IAHS World Congress on Housing - National Housing Programs-New Visions, November 03–07, 2008, Kolkata, India