Abstract This study investigated the feasibility of synthesizing sodium silicate from rice husk ash (RHA) and its application to produce geopolymers. Samples were prepared at different SiO2/Al2O3 molar ratios (3.0, 3.5, and 4.0) for both sodium silicates (commercial and from RHA). They were underwater cured at 60 ºC for 1 h and then at room temperature (25 ºC in the air) until the time of the tests (7 and 28 days). The results showed that the compressive strength significantly increased along with the SiO2/Al2O3 ratio for both silicates. Geopolymers produced with sodium silicate from RHA showed higher compressive strengths for most studied samples. The highest compressive strength (6.33±0.23 MPa) was obtained for samples with SiO2/Al2O3 ratio of 4.0 at 7 days, representing a 40% increase in average values compared to commercial sodium silicate under the same conditions. XRD data and FTIR spectrum confirmed that it was possible to synthesize a geopolymer with sodium silicate using RHA.

Resumo O silicato de sódio é a fonte complementar utilizada na reação de geopolimerização. Entretanto, esse reagente é produzido em alta temperatura ou em autoclave a alta pressão, o que gera muito impacto ambiental. Visando a produção de geopolímeros mais ecológicos, produziu-se um silicato de sódio alternativo (ASW) a partir da dissolução da sílica presente na cinza de casca de arroz (CCA). Foram preparados geopolímeros nas razões molares SiO2/Al2O3 de 3,0, 3,5 e 4,0 e com concentrações de NaOH de 8 e 10 M. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de resistência à compressão (7 e 28 dias), FTIR e DRX. O desempenho mecânico dos geopolímeros produzidos com ASW foi semelhante aos produzidos com silicato de sódio comercial. A análise do comportamento mecânico e dos espectros de infravermelho sugeriu que ocorreu maior dissolução da CCA com o aumento da relação molar SiO2/Al2O3 e da concentração do álcali.

Abstract Sodium silicate is a complementary source used in the geopolymerization reaction. However, this reagent is produced at high temperature or in an autoclave at high pressure, which generates a significant environmental impact. Aiming the production of greener geopolymers, an alternative sodium silicate (ASW) from the dissolution of silica present in rice husk ash (RHA) was produced. Geopolymers were prepared at SiO2/Al2O3 molar ratios of 3.0, 3.5, and 4.0, and concentrations of 8 and 10 M NaOH. The specimens were subjected to compressive strength (7 and 28 days), FTIR and XRD tests. The mechanical performance of ASW-produced geopolymers was similar to those made with commercial sodium silicate. Analysis of the mechanical behavior and infrared spectra suggested that there was a greater dissolution of RHA with increasing SiO2/Al2O3 molar ratio and alkali concentration.

ResumoHoje em dia a diversidade de materiais disponíveis para uso em engenharia é muito grande, há um aumento de materiais específicos para cada tipo de aplicação. Os geopolímeros têm sido estudados há décadas; são polímeros inorgânicos que podem proporcionar características de cimentação, que surgem como uma nova classe de materiais de alto desempenho, capazes de substituir total ou parcialmente o cimento Portland em várias aplicações. Neste trabalho foi estudada a influência da adição de diatomita em pastas geopoliméricos baseadas em metacaolinita. A utilização de uma nova matéria-prima abundante na natureza e de baixo valor, como a diatomita, é uma outra alternativa como fonte de sílica para produzir geopolímeros. A diatomita foi usada como um aditivo para melhorar algumas propriedades importantes das pastas de cimento com base em geopolímeros. O efeito da adição de diatomita nas propriedades das pastas geopoliméricas foi avaliado por comparação com as propriedades do geopolímero com base em metacaulim. Para analisar os efeitos de concentrações de diatomita em pastas geopoliméricas, foram realizados testes de filtrado, tempo de espessamento e resistência à compressão. Também são apresentados os resultados de difração de raios X e microscopia electrónica de varredura a fim de reunir informação para uma melhor compreensão da microestrutura do cimento geopolimérico. Os resultados mostraram que a adição de diatomita mudou drasticamente microestrutura e propriedades mecânicas de pastas geopoliméricas. Com o aumento na concentração de diatomita o volume do filtrado diminui, independente da temperatura.

AbstractToday, the diversity of available materials for use in engineering is very large, resulting in an increasing of specific materials for each type of application. The geopolymers have been studied for various decades. They are inorganic polymers that can provide cementing characteristics that emerge as a new class of high performance materials, capable of totally or partially replace the Portland cement in various applications. In this work, we studied the influence of the addition of diatomite on geopolymeric pastes based on metakaolin. The use of a new raw material abundant in nature and low value like the diatomite is another alternative as silica source to produce geopolymers. The diatomite is an amorphous silica and in this work it was used as an additive to improve some important properties in cement pastes based in geopolymers. The effect of adding of the diatomite the geopolymeric properties of the slurries was evaluated by comparing them with the properties of the geo-polymer based on metakaolin. To analyze the effects of diatomite concentrations in geopolymeric pastes, filtrate tests were performed, thickening time and compressive strength. Also presents the results of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) in order to gather information for a better understanding of the geopolymers cement microstructure. The results showed that the addition of diatomite changed drastically the microstructure and mechanical properties of geopolymer pastes. With the increasing in the concentration of diatomite, the filtrate volume decreases, independent on the temperature.