Metakaolin and red ceramic based geopolymers production

Azevedo, A. G. de S.; Strecker, K.; Lombardi, C. T.

doi:10.1590/0366-69132018643712420

A. G. de S. Azevedo

Universidade Federal de São João del-Rei, Pç. Frei Orlando 170, 36307-352, São João del-Rei, MG, Brasil

K. Strecker

Universidade Federal de São João del-Rei, Pç. Frei Orlando 170, 36307-352, São João del-Rei, MG, Brasil

C. T. Lombardi

Universidade Federal de São João del-Rei, Pç. Frei Orlando 170, 36307-352, São João del-Rei, MG, Brasil

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Figura 1:
Curva de distribuição granulométrica da cerâmica vermelha utilizada na produção dos geopolímeros.

Figure 1:
Particle size distribution curve of red ceramic used to produce the geopolymers.

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Figura 2:
Difratogramas de raios X do metacaulim e da cerâmica vermelha (CV) utilizados na produção dos geopolímeros. Q - quartzo (SiO2), M - muscovita [KAl₂Si₃AlO₁₀(OH,F)₂], A - analcita (NaAlSi₂O₆.H₂O), C - caulinita [Al₂Si₂O₅(OH)₄] e G - goethita [FeO(OH)].

Figure 2:
X-ray diffraction patterns of metakaolin and red ceramic (RC) used to produce the geopolymers. Q - quartz, M - muscovite, A - analcite, C - kaolinite, and G - goethite.

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Figura 3:
Espectros no infravermelho do metacaulim e da cerâmica vermelha utilizados na produção dos geopolímeros.

Figure 3:
Infrared spectra of metakaolin and red ceramic used to produce the geopolymers.

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Figura 4:
Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura das amostras de cerâmica vermelha (a) e metacaulim (b) utilizados como fonte de aluminossilicato nas reações de obtenção dos geopolímeros.

Figure 4:
SEM micrographs of the samples of red ceramic (a) and metakaolin (b) used as sources of aluminosilicate in the reactions for obtaining the geopolymers.

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Figura 5:
Resistência à compressão dos geopolímeros à base de MK e CV após diferentes dias de cura.

Figure 5:
Compression strength of GPMK and GPMK-RC after different curing times.

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Figura 6:
Espectros no infravermelho do MK e dos produtos geopoliméricos (a) e do MK, CV e dos produtos geopoliméricos após diferentes dias de cura (b).

Figure 6:
FTIR spectra of MK and geopolymeric products (a), and MK, RC and geopolymeric products after different curing times (b).

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Figura 7:
Difratogramas de raios X dos produtos geopoliméricos GPMK (a) e GPMK-CV (b) após diferentes dias de cura. Q - quartzo (SiO₂), M - muscovita [KAl₂Si₃AlO₁₀(OH,F)₂], C - caulinita [Al₂Si₂O₅(OH)₄] e A - analcita (NaAlSi₂O₆.H₂O).

Figure 7:
X-ray diffraction patterns of GPMK (a) and GPMK-CV (b) geopolymeric products after different curing times. Q quartz, M - muscovite, C - kaolinite, and A - analcite.

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Figura 8:
Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura das matrizes geopoliméricas produzidas pela ativação do MK com a solução alcalina (a) e com a adição de cerâmica vermelha (b) após 28 dias de cura.

Figure 8:
SEM micrographs of the geopolymeric samples made using MK activated with alkaline solution (a), and with red ceramic (b) after 28 days of curing.

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Tabela I -
Composição e propriedades físicas do silicato alcalino, fornecidas pelo fabricante.

Table I -
Composition and physical properties of alkaline silicate (data provided by the manufacturer).

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Tabela II -
Composição das misturas dos geopolímeros à base de MK e cerâmica vermelha.

Table II -
Mixture composition of metakaolin and red ceramic based geopolymers.

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Tabela III -
Composição química das amostras de MK e CV utilizadas para a produção dos geopolímeros.

Table III -
Chemical composition of MK and CV samples use to produce the geopolymers specimens.

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Tabela IV -
Absorção de água, porosidade aparente e densidade dos geopolímeros fabricados com metacaulim e cerâmica vermelha após 3 e 28 dias de cura.

Table IV -
Water absorption, apparent porosity and density of metakaolin and red ceramic based geopolymers after 3 and 28 days of curing.

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(A)

Tabela I - Composição e propriedades físicas do silicato alcalino, fornecidas pelo fabricante.

Composição			Sólidos totais	Umidade	Densidade a 25 °C (g/cm³ )	Viscosidade (cP)
Na₂ O	SiO₂	SiO₂ /Na₂ O
14,985%	33,574%	2,40	48,559%	51,441%	1,589	1,350

Tabela II - Composição das misturas dos geopolímeros à base de MK e cerâmica vermelha.

Amostra	NaOH 8 mol.L^-1 (% massa)	Na₂ SiO₃ (% massa)	MK (% massa)	CV (% massa)	H₂ O extra (g)
GPMK	50	50	100	0	130
GPMK-CV	50	50	50	50	0

Tabela III - Composição química das amostras de MK e CV utilizadas para a produção dos geopolímeros.

Amostra	SiO₂	Al₂ O₃	Fe₂ O₃	K₂ O	CaO	TiO₂	MgO	PF*
Metacaulim	54,2%	42,5%	0,4%	0,8%	0,1%	0,4%	-	1,6%
CV	57,7%	17,0%	11,1%	5,8%	4,5%	-	3,9%	-

Tabela IV - Absorção de água, porosidade aparente e densidade dos geopolímeros fabricados com metacaulim e cerâmica vermelha após 3 e 28 dias de cura.

Amostra	Tempo de cura (dia)	Absorção de água (%)	Porosidade aparente (%)	Densidade (g/cm³ )
GPMK	3	6,8	12,4	1,3
GPMK	28	5,4	10,1	1,3
GPMK-CV	3	36,2	46,1	2,1
GPMK-CV	28	37,8	47,3	1,9

[TFN1] * - perda ao fogo.

Brasil

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Metakaolin and red ceramic based geopolymers production

Abstract