Abstract Fly ash is one of the main precursors for alkali-activated cement.However, the combined use of fly ash and bottom ash is not common and little information is present.Therefore, this paper focuses on investigating the fresh and hardened properties of alkali-activated pastes with the addition of fly ash and bottom ash. In the fresh state, setting time, fluidity and plasticity were evaluated. In the hardened state, mechanical, chemical, and microstructural properties were evaluated.The incorporation of bottom ash up to 50% improves the workability of the pastes, in addition to acting as a retardant for setting. Mechanical strength tends to decrease with increasing ash content.However, the paste containing 100% bottom ash was 14.4 MPa, indicating potential for application. The main reaction product was identified in chemical and microstructural analyses as the N-A-S-H gel.In general, the blend based on bottom ash and fly ash has the potential for alkali activation, so a higher valorization of these by-products can be obtained, especially of the bottom ash.

Resumo A cinza volante é um dos principais precursores para cimentos álcali-ativados. Contudo, o uso combinado de cinza volante e cinza pesada não é comum e são poucas as informações disponíveis. Portanto, o foco deste artigo é investigar as propriedades no estado fresco e no estado endurecido de pastas álcali-ativadas com adição de cinza volante e cinza pesada. No estado fresco foram avaliados o tempo de pega, a fluidez e a plasticidade. No estado endurecido foram avaliadas propriedades mecânicas, químicas e microestruturais. Os resultados indicam que a incorporação de cinza pesada em até 50% melhora a trabalhabilidade das pastas, além de atuar como retardador de pega. A resistência mecânica tende a diminuir com o aumento do teor de cinza pesada. Contudo, a pasta contendo 100% de cinza pesada alcançou 14,4 MPa, indicando potencial de aplicação. O gel N-A-S-H foi identificado nas análises químicas e microestruturais como principal produto de reação. De modo geral, a mistura à base de cinza pesada e cinza volante tem potencial para a álcali-ativação, portanto, pode-se obter uma maior valorização desses subprodutos, principalmente da cinza pesada.

Abstract Geopolymers are a potential alternative substitute for Portland cement binders in some applications. However, there are many unexplored research topics to be conducted on this subject. Thus, this study aimed to investigate the rheological and mechanical properties of geopolymer pastes based on Class F fly ash activated by a solution of NaOH and Na 2 SiO 3 , with activator/precursor ratios of 0.5, 0.6 and 0.7, by mass. Furthermore, microstructural and chemical analyses. Rheological properties were determined from flow tests with shear rates between 0 s -1 and 100 s -1 at 25°C. Mechanical analysis was performed from simple compressive strength tests on the hardened pastes. The results of simple compression indicated better strength values for lower activator/precursor ratios. In flow tests, the material behaved as a pseudoplastic fluid, and, with the increase of the activator/precursor ratio, there was a reduction of apparent viscosity values. Therefore, by evaluating the mechanical and rheological results, it was noticed that the paste that presented the best properties was the one with activator/precursor ratio 0.6.

Resumo Os geopolímeros figuram como uma alternativa potencial aos ligantes de cimento Portland em algumas aplicações. Contudo, existem muitas lacunas de pesquisa a serem preenchidas dentro dessa temática. Assim, este estudo teve como objetivo investigar as propriedades reológicas e mecânicas de pastas geopoliméricas à base de cinza volante Classe F ativadas por uma solução de NaOH e Na2SiO3, com relações ativador/precursor de 0,5, 0,6 e 0,7, em massa. Além disso, foram realizadas análises microestruturais e químicas. As propriedades reológicas foram determinadas a partir de ensaios de fluxo com taxas de cisalhamento variando de 0 s-1 a 100 s-1 a 25 ºC. A análise mecânica foi realizada a partir de ensaios de resistência à compressão simples nas pastas endurecidas. Os resultados de resistência à compressão simples indicaram melhores valores para menores relações de ativador/precursor. Nos ensaios de fluxo, o material comportou-se como um fluido pseudoplástico e, com o aumento da relação ativador/precursor, houve redução dos valores de viscosidade aparente. Assim, avaliando-se os resultados mecânicos e reológicos, percebeu-se que a pasta que apresentou melhores propriedades foi a de relação ativador/precursor 0,6.

RESUMO A aplicação de materiais álcali-ativados em obras de engenharia ainda é limitada, principalmente, porque alguns precursores necessitam de cura térmica para que ocorra a ativação alcalina. Nessa perspectiva, o objetivo desta pesquisa é avaliar o comportamento no estado fresco e no estado endurecido de argamassas álcali-ativadas à base de cinza volante, curadas em temperatura ambiente. Para a produção das argamassas, utilizou-se um ativador alcalino composto de silicato e hidróxido de sódio, variou-se a relação entre solução ativadora e precursor (s/p) em 0,45, 0,55 e 0,65. Os produtos da reação de álcali-ativação foram identificados por espectroscopia de infravermelho (FTIR) e análises térmicas. No estado fresco foram executados os ensaios Flow Table e Squeeze Flow e no estado endurecido foram realizados ensaios de resistência à compressão e resistência à tração na flexão. Os resultados indicam a formação do gel N-A-S-H (aluminossilicato de sódio hidratado) como principal produto de reação. A trabalhabilidade e a resistência mecânica das argamassas álcali-ativadas foram influenciadas pela quantidade de solução alcalina e água adicional. Os resultados foram satisfatórios, registrou-se resistências à tração entre 5,4 MPa e 11,1 MPa e resistências à compressão entre 11,1 MPa e 33,3 MPa, aos 28 dias.

ABSTRACT Knowledge and technology in alkali-activated materials has grown in recent years. However, the application in engineering works is still limited, mainly because some precursors require thermal curing for alkaline activation to occur. In this perspective, the objective of this research is to evaluate the behavior in the fresh state and in the hardened state of alkali-activated mortars based on fly ash, cured at ambient temperature. For the production of mortars, an alkaline activator composed of silicate and sodium hydroxide was used, the ratio between activator solution and precursor (s/p) was varied in 0.45, 0.55 and 0.65. Additionally, a conventional mortar was produced for comparison. The products of the alkali-activation reaction were identified by infrared spectroscopy (FTIR) and thermal analysis. In the fresh state, the Flow Table and Squeeze Flow tests were carried out and in the hardened state, tests of compressive strength and tensile strength in bending were carried out. The results indicate the formation of N-A-S-H gel (hydrated sodium aluminum silicate) as the main reaction product. The workability and mechanical strength of alkali-activated mortars were influenced by the amount of alkaline solution and additional water. The results were satisfactory, with tensile strengths between 5.4 MPa and 11.1 MPa and compressive strengths between 11.1 MPa and 33.3 MPa, at 28 days. These values increased as the s/p ratio increased and the additional water decreased. The conventional mortar presented flexural tensile strength of 3.3 MPa and compressive strength of 18.5 MPa. Therefore, alkali-activated mortars based on fly ash have characteristics and properties that enable their application in loco in civil construction.