CHARACTERIZATION OF A BINARY ALKALI-ACTIVATED SYSTEM BASED ON CERAMIC WASTE AND METAKAOLIN

Abstract

The red ceramic industry generates a substantial amount of solid waste, which can be reutilized in the construction sector, contributing to the reduction of natural resource consumption and CO₂ emissions from the Portland cement industry. However, the use of red ceramic waste as a precursor for alkali-activated materials remains insufficiently investigated. This study aimed to evaluate a binary mixture of red ceramic waste (RCW) and metakaolin (MK) for the production of alkali-activated cements. Four pastes with varying RCW and MK proportions were prepared. In the fresh state, mini-slump, setting time and bulk density tests were performed. In the hardened state, compressive strength was assessed at 7, 28, and 91 days, and water absorption was measured. Finally, scanning electron microscopy (SEM) analysis was conducted. The paste with 100% RCW exhibited the greatest spread (94.5 mm), while the mixture containing 75% MK and 25% RCW achieved the highest compressive strength, reaching 42.79 MPa at 7 days. SEM analysis revealed the formation of binding gels, indicating effective geopolymerization. These findings confirm the feasibility of producing alkali-activated cements from RCW and MK for cementitious paste applications.

A indústria da cerâmica vermelha é uma grande geradora de resíduos sólidos, que podem ser reaproveitados na construção civil, reduzindo o consumo de recursos naturais e a emissão de CO₂ pela indústria do cimento Portland. No entanto, a aplicação de resíduos de cerâmica vermelha como precursor de materiais álcali-ativados ainda é pouco explorada. Este estudo tem o objetivo de avaliar a mistura binária de resíduo de cerâmica vermelha (RCV) e metacaulim (MK) para obtenção de cimentos álcali-ativados. Foram produzidas quatro pastas com proporções variadas do RCV e MK. No estado fresco, realizaram-se ensaios de mini-slump, tempo de pega e massa específica. No estado endurecido, analisaram-se a resistência à compressão, nas idades de 7, 28 e 91 dias, e a absorção de água. Por fim, foi feito o ensaio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A pasta com 100% RCV apresentou maior espalhamento de 94,5 mm e a composição com 75% MK e 25% RCV apresentou a maior resistência à compressão, com 42,79 MPa aos 7 dias. A formação de géis aglomerantes foi observada no MEV. Dessa forma, confirma-se a viabilidade do cimento álcaliativado com RCV e MK para pastas cimentícias.

La industria de la cerámica roja es una gran generadora de residuos sólidos, los cuales pueden ser reutilizados en la construcción civil, reduciendo el consumo de recursos naturales y la emisión de CO₂ por parte de la industria del cemento Portland. Sin embargo, la aplicación de residuos de cerámica roja como precursor de materiales alcaliactivados aún es poco explorada. Este estudio tiene como objetivo evaluar la mezcla binaria de residuo de cerámica roja (RCR) y metacaolín (MK) para la obtención de cementos alcaliactivados. Se produjeron cuatro pastas con proporciones variables de RCR y MK. En estado fresco, se realizaron ensayos de mini-slump, tiempo de fraguado y masa específica. En estado endurecido, se analizaron la resistencia a la compresión, a las edades de 7, 28 y 91 días, y la absorción de agua. Por último, se realizó el ensayo de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). La pasta con 100% de RCR presentó el mayor esparcimiento, con 94,5 mm, y la composición con 75% de MK y 25% de RCR presentó la mayor resistencia a la compresión, con 42,79 MPa a los 7 días. La formación de geles aglomerantes fue observada en el MEB. De esta forma, se confirma la viabilidad del cemento alcaliactivado con RCR y MK para pastas cementicias.