Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jul 2021)
Metakaolin and demolition wastes in eco-based sand consolidated concrete
Abstract
This study was undertaken to valorize naturally occurring silica sand in the synthesis of new consolidated concrete materials. The mixtures of silica sand, calcium sulphate, commercial metakaolin, demolition materials were designed to propose sulphate and sodium silicate/NaOH activate concretes and geopolymers, respectively. Three raw silica sand samples were collected from various locations in Tunisia. The obtained new materials were characterized by SEM and mechanical properties were investigated.The calcium sulphate-based concretes displayed good technological properties with a compressive strength close to 15 MPa and 40–56% of water adsorption. When, metakaolin and demolition reject were added the mechanical resistance decreased due to the lower pozzolanic properties of these materials.Concerning the geopolymer-based sand concrete, lower compressive strength values were registered. Moreover, by incorporating demolition materials, the mechanical resistance decreased in all consolidated products. The effect of the metakaolin reactivity is more significant when it is activated with a alkaline solution. However, the sodium silicate/NaOH activation of metakaolin governs the reaction when it is highly reactive.Finally raw silica sand from Tunisia provided good consolidated concrete materials in the presence of calcium sulphate. As well, the silica sand provided good geopolymers in the presence of metakaolin and alkaline solution. Resumen: Este estudio se realizó para valorizar la arena de sílice natural en la síntesis de nuevos materiales de hormigón consolidado. Las mezclas de arena de sílice, sulfato de calcio y metacaolín comercial, materiales de demolición se diseñaron para proponer sulfatos y silicatos de sodio/NaOH activan concretos y geopolímeros, respectivamente. Se recogieron tres muestras de arena de sílice en bruto de varios lugares en Túnez. Los nuevos materiales obtenidos se caracterizaron por SEM y se investigaron las propiedades mecánicas.Los hormigones a base de sulfato de calcio mostraron buenas propiedades tecnológicas, con una resistencia a la compresión cercana a 15 MPa y con el 40-56% de adsorción de agua. Cuando se agregaron metacaolín y rechazo de demolición, la resistencia mecánica disminuyó debido a las propiedades puzolánicas más bajas de estos materiales.Con respecto al hormigón de arena a base de geopolímero, se registraron valores de resistencia a la compresión más bajos. Además, al incorporar materiales de demolición, la resistencia mecánica disminuyó en todos los productos consolidados. El efecto de la reactividad del metacaolín es más significativo cuando se activa con una solución alcalina. Sin embargo, la activación de silicato de sodio/NaOH del metacaolín gobierna la reacción cuando es altamente reactivo.Finalmente, la arena de sílice cruda de Túnez proporcionó buenos materiales de hormigón consolidado en presencia de sulfato de calcio. Además, la arena de sílice proporcionó buenos geopolímeros en presencia de metacaolín y solución alcalina.
