Geopolímeros de metakaolin basados en potasio: papel de la relación K/Al y del curado en agua o con vapor a diferentes temperaturas
DOI:
https://doi.org/10.3989/mc.2016.03115Palabras clave:
Geopolímero basado en potasio, Curado con vapor, Distribución de tamaño de partículas, Resonancia Magnética Nuclear (RMN)Resumen
Se prepararon geopolímeros por reacción de metacaolín con disoluciones alcalinas con diferentes contenidos de potasio. Se realizó un curado con agua a temperatura ambiente y a 80 °C, y con vapor de agua a 150 y 180 °C. La formación de las diferentes fases así como la microestructura y entornos del Al y Si se estudiaron mediante DRX, TEM y espectroscopia de RMN MAS de 27Al y 29Si. Los aluminosilicatos amorfos fueron predominantes en aquellos geopolímeros sometidos a curado de hasta 28 días a temperatura ambiente o a 80 °C. Los aluminosilicatos amorfos persistieron tras el tratamiento hidrotermal a 150 °C/48 horas e incluso a 180 °C/30 h. Sin embargo, las muestras curadas hidrotermalmente a 180 °C/48 h revelaron la formación de fases cristalinas de silicatos de aluminio y potasio, así como de chabazita. Los entornos de Al no resultaron afectados significativamente por el aumento de la relación K/Al de hasta 1.55, ni por las temperaturas de curado. Por otro lado, la reacción de geopolimerización aumentó cuando el curado se realizó a 80 °C o con curado a vapor a 150 y 180 °C.
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1. Gao, X.X.; Michaud, P.; Joussein, E.; Rossignol, S. (2013) Behavior of metakaolin-based potassium geopolymers in acidic solutions. J. Non-Cryst. Solids 380, 95–102. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.09.002
2. Duxson, P.; Provis, J.L.; Lukey, G.C.; Mallicoat, S.W.; Kriven, W.M.; Van Deventer, J.S.J. (2005) Understanding the relationship between geopolymer composition, microstructure and mechanical properties. Colloids Surf., A 269 [1–3], 47–58. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2005.06.060
3. Steveson, M.; Sagoe-Crentsil, K. (2005) Relationships between composition, structure and strength of inorganic polymers. Part I. Metakaolin-derived inorganic polymers. Mater. Sci. 40 [8], 2023–2036. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-005-1226-2
4. Weng, L.; Sagoe-Crentsil, K. (2007) Dissolution processes, hydrolysis and condensation reactions during geopolymer synthesis. Part I. Low Si/Al ratio systems. Mater. Sci. 42 [9], 2997–3006. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-006-0820-2
5. Duxson, P.; Fernandez-Jimenez, A.; Provis, J.L.; Lukey, G.C.; Palomo, A.; Van Deventer, J.S.J. (2007) Geopolymer technology: the current state of the art. J. Mater. Sci. 42 [9], 2917–2933. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-006-0637-z
6. Mu-iz-Villarreal, M.S.; Manzano-Ramírez, A.; Sampieri- Bulbarela, S.; Ramón Gasca-Tirado, J.; Reyes-Araiza, J.L.; Rubio-Ávalos, J.C.; Pérez-Bueno, J.J.; Apatiga, L.M.; Zaldivar-Cadena, A; Amigó-Borrás, V. (2011) The effect of temperature on the geopolymerization process of a metakaolin-based geopolymer. Mater. Lett. 65 [6], 995–998. http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2010.12.049
7. Mustafa Al Bakria, A.M.; Kamarudina, H.; Bin Hussain, M.; Khairul Nizar, I.; Zarina, Y.; Rafiza, A.R. (2011) The effect of curing temperature on physical and chemical properties of geopolymers. Phys. Procedia 22, 286–291. http://dx.doi.org/10.1016/j.phpro.2011.11.045
8. Lancellotti, I.; Catauro, M.; Ponzoni, C.; Bollino, F.; Leonelli, C. (2013) Inorganic polymers from alkali activation of metakaolin: Effect of setting and curing on structure. J. Solid State Chem. 200, 341–348 . http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2013.02.003
9. Khater, H.M. (2013) Effect of silica fume on the characterization of the geopolymer materials. Int. j. adv. struct. eng. 5, 12.
10. Barbosa V.F.F., MacKenzie K.J.D. (2003) Synthesis and thermal behavior of potassium sialategeopolymers. Mater. Lett. 57 [9–10], 1477–82. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-577X(02)01009-1
11. White, C.L.; Provis, J.L.; Proffen, T.; Van Deventer, J.S.J. (2010) The effects of temperature on the local structure of metakaolin-based geopolymer binder: a neutron pair distribution function investigation. J. Am. Ceram. Soc. 93 [10], 3486–3492. http://dx.doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03906.x
12. Barbosa, V.F.F.; MacKenzie, K.J.D.; Thaumaturgo, C. (2000) Synthesis and Characterization of Materials Based on Inorganic Polymers of Alumina and Silica: Sodium Polysialate Polymers. Int. J. Inorg. Mater. 2, 309–317. http://dx.doi.org/10.1016/S1466-6049(00)00041-6
13. MacKenzie, K.J.D.; Smith, M.E. (2002) Multinuclear Solid State NMR of Inorganic Materials, Pergamon Materials Series Vol. 6, Pergamon/Elsevier, Oxford. PMid:12231171
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