Potential use of ceramic sanitary ware waste as pozzolanic material

Abstract

This paper evaluated the pozzolanic activity of ceramic sanitary ware (CSW) waste when blended with Portland cement (PC). CSW waste units were broken, crushed and milled to reduce their particle size. These particles were characterized by scanning electron microscopy (SEM-EDX), laser granulometry, X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction tests (XRD), and were then used to replace 0–50 wt.% PC CEM I 42.5R in pastes and mortars. Workability of the fresh mortars was assessed by the flow-table spread test, and the mechanical properties and microstructure (thermogravimetry, SEM-EDX, XRD and Fourier transform infrared spectroscopy tests) were investigated in samples cured at 20 °C for up to 365 days. No significant workability variations were observed with increasing waste contents and, although pozzolanic activity of CSW was relatively slow, it improved with the curing time, and mortars prepared with up to 25 wt.% ceramic waste satisfied the requirements established for other pozzolanic materials, such as fly ash. Resumen: En este artículo se evaluó la actividad puzolánica de residuos de cerámica sanitaria (CSW) en mezclas con cemento Portland (PC). Para reducir su tamaño de partícula se rompieron, trituraron y molieron piezas residuales de cerámica sanitaria. Las partículas resultantes fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX), granulometría láser, fluorescencia de rayos X (XRF) y difracción de rayos X (XRD), utilizándose posteriormente para reemplazar entre un 0 y un 50% de cemento CEM I 42.5R en pastas y morteros. La trabajabilidad de los morteros frescos se evaluó mediante el método de la mesa de sacudidas, y las propiedades mecánicas y microestructura (análisis termogravimétricos, SEM-EDX, XRD y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier) se investigaron en muestras curadas a 20 °C hasta 365 días. No se observaron variaciones significativas en la trabajabilidad al incrementar el contenido de residuo cerámico y, aunque la actividad puzolánica de la CSW fue relativamente lenta, mejoró con el tiempo de curado. Así, los morteros desarrollados con hasta un 25% en peso del residuo cerámico cumplieron con los requisitos normativos establecidos para otros materiales puzolánicos, como las cenizas volantes.

Keywords

• Residuo cerámico
• Cemento Portland
• Actividad puzolánica
• Microestructura
• Resistencia a compresión