Influencia de proporción Na₂SiO₃/NaOH y porcentaje de cal en elaboración de geopolímeros sin curado térmico, basados en cenizas y catalizador gastado
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Date
2023
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo. Fondo Editorial
Abstract
La presente investigación tiene la finalidad de determinar y evaluar la influencia que tiene la relación
en volumen de Na₂SiO₃/NaOH y el porcentaje en masa de cal en la resistencia a la compresión de
geopolímeros a base de cenizas y catalizador gastado de craqueo catalítico, curados al ambiente sin
necesidad de la activación térmica. Con la eliminación de esta etapa, se evita el consumo de energía
eléctrica, haciendo más sencilla, asequible y sostenible su elaboración, como material estructural.
Las cenizas fueron suministradas por la empresa TRUPAL S.A. y constan de una mezcla de 40% de
cenizas de bagazo de caña y 60% de cenizas volantes de carbón; mientras que el catalizador,
proviene de la planta de refinación de Petroperú S.A en Talara. Las cenizas fueron sometidas a
precalcinación a 650°C con la finalidad de eliminar el porcentaje de inquemados. Posteriormente,
tanto las cenizas como el catalizador fueron activados mecánicamente, en un molino de bolas,
durante 2 horas. Luego se procedió a la elaboración de geopolímeros, para lo cual se usó un
porcentaje de catalizador constante y se varió el porcentaje de cenizas añadiendo 2%, 4% y 6% de
cal, y como activantes alcalinos se utilizó Na₂SiO₃ (MS: 2.5) y NaOH 12 M con relaciones en volumen
de Na₂SiO₃/NaOH de 65/35 y 69/31. Las probetas cúbicas fueron curadas al ambiente durante 14 y
28 días para posteriormente ser ensayadas en su resistencia a la compresión. Adicionalmente, se
realizó un análisis de Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) a los
especímenes que alcanzaron las resistencias a la compresión más altas para comprobar si se llevó
a cabo la reacción de geopolimerización. Se observó que la proporción de Na₂SiO₃/NaOH=65/35 fue
la que más altos valores de resistencia generó, asimismo, se evidenció que el incremento del
porcentaje de cal en la mezcla produjo una disminución en la resistencia; siendo 23.40 MPa el valor
más alto de resistencia obtenido. Los análisis demostraron que se logró la geopolimerización de los
materiales precursores a temperatura ambiente.
ABSTRACT
The purpose of this research is to determine and evaluate the influence of the volume ratio of
Na₂SiO₃/NaOH and the percentage by mass of lime on the compressive strength of, fly ash and spent
fluid catalytic cracking catalyst based geopolymers, ambient cured without the need for thermal
activation. The elimination of this step avoids the consumption of electrical energy, and makes the
elaboration of geopolymer easier, more affordable and more sustainable, as a structural material. The
ashes were supplied by TRUPAL S.A. and consist of a mixture of 40% sugarcane bagasse ash and
60% coal fly ash, while the catalyst comes from the refining plant of Petroperú S.A. in Talara. The
ashes were subjected to precalcination at 650°C in order to eliminate the percentage of unburned
carbon. Subsequently, ashes and catalyst were mechanically activated for 2 hours in a ball mill. The
geopolymeric mixtures consisted of a constant 25% catalyst percentage while the ash percentage was
varied by adding 2%, 4% and 6% lime. Na₂SiO₃ (MS: 2.5) and 12M NaOH were used as alkaline
activators in two volume ratios of Na₂SiO₃/NaOH: 65/35 and 69/31. The cubic specimens were
ambient cured for 14 and 28 days and then tested for compressive strength. In addition, an FTIR
analysis was carried out to verify the geopolymerization reaction in the specimens that reached the
highest compressive strengths to check if the geopolymerization reaction took place. For this
investigation it is observed that the proportion of Na₂SiO₃/NaOH=65/35 was the one that generated
the highest resistance values, and the increase in the percentage of lime in the mixture produced a
decrease in resistance; being 23.40 MPa the highest value of resistance to compression obtained.
Analyses proved that the precursor materials achieved geopolymerization at room temperature
Description
Keywords
TECHNOLOGY::Geopolímero, cenizas volantes, cenizas de bagazo de caña azúcar, catalizador gastado de craqueo catalítico, cal, solución alcalina activante, curado ambiental, resistencia a la compresión