Abstract The incorporation of alternative materials in partial replacement of clinker is studied to reduce the CO2 emissions that occur in the production of Portland cement. The influence of using mesquite ash as an alternative filler in LC3 cement pastes was analyzed. The alkali content of the system was adjusted by washing the ash, thus reducing the potassium content. The filler was replaced at 0, 25%, 50%, 75%, and 100% washed ash, and the same for unwashed ash. Subsulfation was corrected by adding an extra gypsum percentage. Paste performance was assessed by rheology and compressive strength, supported by hydration kinetics and microstructural development. Mesquite ash is a potential alternative filler for application in LC3. Washed ash makes the system purer, contributing to hydration and mechanical performance, however, natural ash also brings promising results.

Resumo A incorporação de materiais alternativos em substituição parcial ao clínquer é estudada afim de diminuir a emissão de CO2 que ocorre na produção do cimento Portland. Analisou-se a influência do uso da cinza de algaroba como fíler alternativo em pastas de cimento LC3. O teor de álcali do sistema foi ajustado lavando a cinza e, assim, reduzindo o teor de potássio. O fíler foi substituído em 0, 25%, 50%, 75% e 100% de cinza lavada e o mesmo para cinza não lavada. A subsulfatação foi corrigida adicionando-se uma porcentagem de gesso extra. O desempenho da pasta foi avaliado pela reologia e resistência à compressão, sustentada pela cinética de hidratação e desenvolvimento microestrutural. A cinza de algaroba é um potencial fíler alternativo para aplicação em LC3. A cinza lavada torna o sistema mais puro, contribuindo na hidratação e desempenho mecânico, entretanto, a cinza natural também traz resultados promissores.

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 uso de materiais alternativos, em substituição ao clínquer, tem sido amplamente estudado, a fim de reduzir custos e minimizar os danos ambientais causados pela produção do cimento Portland. Investigou-se a influência do uso da cinza de algaroba (Prosopis juliflora), material rico em carbonato de cálcio, nos mecanismos de hidratação e formação das principais fases hidratadas do cimento Portland. As características físicas e químicas das matérias-primas foram avaliadas. Composições com 5%, 10% e 15% de cinza de algaroba foram analisadas e comparadas com o cimento Portland comercial com fíler calcário (6-10%), CPII-F. A cinza de algaroba é um potencial fíler alternativo para aplicação em sistemas cimentícios de base Portland, atuando de forma semelhante ao fíler calcário em termos de nucleação da fase C-S-H, estabilização da etringita e tendência à formação de carboaluminatos.

Abstract The use of alternative materials to substitute clinker has been widely studied to reduce costs, as well as to minimize environmental damage caused by the Portland cement production. It was evaluated the influence of the calcium-rich algaroba (Prosopis juliflora) ash on the Portland cement hydration mechanism, and its main hydrated phases. The physical and chemical characteristics of the raw materials have been evaluated. Compositions containing 5%, 10%, and 15% of algaroba ash were analyzed and compared with commercial Portland cement with limestone filler (6-10%), CPII-F. The algaroba ash is a potential alternative filler for application in Portland-based cement systems. It acted similarly to the limestone filler regarding the C-S-H nucleation, ettringite stabilization and the tendency to form carboaluminates.

Resumo Atualmente, há uma severa escassez de jazimentos de feldspato de boa qualidade. Por outro lado, o diopsídio vem se mostrando um fundente alternativo para a indústria cerâmica, mas ainda pouco estudado. Assim, este trabalho avaliou o efeito da substituição parcial do feldspato pelo diopsídio em formulações para grés sanitário. Substituiu-se de 2 a 20% da massa total de feldspato por diopsídio. As matérias-primas foram caracterizadas e as reologias das suspensões analisadas. Os corpos de prova foram conformados por colagem e queimados a 1160, 1180 e 1200 ºC. As características reológicas não foram prejudicadas quando do uso de diopsídio, podendo-se substituir até 20% do feldspato por diopsídio. Com o emprego do diopsídio, houve formação de anortita e redução na temperatura de sinterização de 1200 para 1160 ºC. Nas massas com mais de 10% do feldspato substituído por diopsídio obtiveram-se maiores valores de resistência e menores de absorção de água e porosidade aparente.

Abstract There is a current severe shortage of good quality feldspar deposits. Nonetheless, diopside has been proved to be an alternative flux for the ceramic industry but still little studied. This work evaluated the effect of partial replacement of feldspar with diopside in formulations for sanitary ware. Replacement ratios ranged from 2 to 20% of the total mass of feldspar. Raw materials were characterized and rheology of suspensions was analyzed. The specimens were formed by slip casting and fired at 1160, 1180 and 1200 0C. Rheological characteristics were not impaired by using diopside, and up to 20% of feldspar could be replaced with diopside. Using diopside, it was noted anorthite formation and reduction of sintering temperature from 1200 to 1160 0C. Masses with over 10% of diopside replacement resulted in higher values for strength and smaller ones for water absorption and apparent porosity.

Resumo Neste artigo propõe-se a obtenção de cal hidratada a partir da cinza de lenha de algaroba (Prosopis juliflora), biomassa rica em cálcio. Devido à concentração expressiva de potássio na cinza de algaroba, uma etapa de lavagem se fez necessário uma vez que age como um fundente, impedindo a formação de estruturas de óxido de cálcio reativas na temperatura de decomposição do carbonato de cálcio. Assim, o processo de beneficiamento consistiu na coleta, peneiramento em malha ANBT NBR n° 200 (0,074 mm), lavagem em água quente (100 °C) para redução da concentração do potássio, calcinação e hidratação. A cal de cinza de algaroba produzida foi caracterizada pelas seguintes técnicas: análise granulométrica por difração a laser, fluorescência de raios X, difração de raios X e análise termogravimétrica TG/DTG. Após caracterização, os resultados da cal de cinza de algaroba foram comparados com os da cal CHI comercial e a norma ABNT. Os resultados obtidos evidenciaram que a cal de cinza de algaroba produzida apresentou propriedades físico-químicas e mineralógicas correspondentes às da cal comercial e composição química com 78% de hidróxido de cálcio (CaOH2), além de atender às especificações químicas e finura recomendada pela ABNT, sendo classificada assim como uma cal CHI do tipo cálcica.

Abstract In this paper, it is proposed to obtain hydrated lime from the woody ash of algaroba (Prosopis juliflora), rich in calcium. Due to the expressive concentration of potassium in the algaroba ash, a washing step became necessary since it acts as a flux, preventing the formation of reactive calcium oxide structures at the decomposition temperature of the calcium carbonate. Thus, the beneficiation process consisted in the collection, sieving in ANBT NBR mesh n° 200 (0.074 mm), washing in hot water (100 °C) to reduce the concentration of potassium, calcination and hydration. The lime produced from algaroba ash was characterized by the following techniques: granulometry analysis by laser diffraction, X-ray fluorescence, X-ray diffraction and TG/DTG thermogravimetric analysis. After characterizations, the results of the algaroba lime were compared to the commercial CHI lime and the ABNT standard. The results showed that the lime of algaroba had physical-chemical and mineralogical properties corresponding to commercial lime, chemical composition with 78% of calcium hydroxide (CaOH2), and chemical specifications and fineness recommended by the ABNT standard, thus being classified as a CHI lime of the calcitic type.