Effect of Metakaolin on Strength and Efflorescence Quantity of Cement‐Based Composites

Abstract

This study investigated the basic mechanical and microscopic properties of cement produced with metakaolin and quantified the production of residual white efflorescence. Cement mortar was produced at various replacement ratios of metakaolin (0, 5, 10, 15, 20, and 25% by weight of cement) and exposed to various environments. Compressive strength and efflorescence quantify (using Matrix Laboratory image analysis and the curettage method), scanning electron microscopy, and X-ray diffraction analysis were reported in this study. Specimens with metakaolin as a replacement for Portland cement present higher compressive strength and greater resistance to efflorescence; however, the addition of more than 20% metakaolin has a detrimental effect on strength and efflorescence. This may be explained by the microstructure and hydration products. The quantity of efflorescence determined using MATLAB image analysis is close to the result obtained using the curettage method. The results demonstrate the best effectiveness of replacing Portland cement with metakaolin at a 15% replacement ratio by weight.

The Effect of Variation of Molarity of Alkali Activator and Fine Aggregate Content on the Compressive Strength of the Fly Ash: Palm Oil Fuel Ash Based Geopolymer Mortar

“…The use of industrial by-product such as FA, silica fume (SF), ground granulated blast furnace slag (GGBS), metakaolin, bottom ash, and quarry fines, in the development of sustainable materials has substantially reduced pollution [16][17][18][19][20]. In southeast Asian countries such as Malaysia, Thailand, and Indonesia, the abundance of waste materials such as RHA, POFA, FA, GGBS, oil palm shell (OPS), and palm oil clickers has given right platform for researchers to explore the possibility of converting these wastes into potential construction materials [21][22][23][24][25][26].…”

Uma revisão da literatura sobre ensaios acelerados para avaliação da formação de eflorescencias em argamassas

“…Visando avaliar o impacto do tempo de cura e do tempo de exposição ao ensaio acelerado na formação de eflorescência, Yao et al [20] Weng et al [8] moldaram CPs de 150x150x30mm e, devido à incerteza da melhor maneira de acelerar a formação de eflorescência, submeteram estes CPs a outras três diferentes condições de ensaio e perceberam que houve maior aparecimento de eflorescências em temperaturas baixas (condição c). a) Condição 1: ambiente com 25ºC e 85% de umidade; b) Condição 2: ambiente com 100% de saturação de dióxido de carbono, 100ºC e 90% de umidade; c) Condição 3: ambiente com temperatura entre -5ºC e 0ºC e 20% de umidade.…”

“…Outros autores, como Farreira e Bergmann [26], Vázquez et al [27] , Weng et al [8] e Kang e Kwon [22], quantificaram a formação de eflorescência utilizando softwares de análise de imagem, como Image Tools 3.0, Geojars-10, METLAB e Paint.net, respectivamente.…”

“… A utilização de temperaturas baixas tende a aumentar a formação de eflorescência, conforme observado por Weng et al [8]. Isso possivelmente ocorre devido ao fato de que o hidróxido de cálcio apresenta uma maior solubilidade em baixas temperaturas, conforme Helene e Pereira [28].…”

“…Frente ao exposto, percebe-se que a eflorescência se trata de um problema crônico. Com foco em reduzir a incidência desta manifestação patológica, alguns autores [8][9] realizaram experimentos com adições de pozolanas, visto que estas possuem a propriedade de consumir hidróxido de cálcio durante a sua reação [10][11][12][13]. Contudo, a realização de ensaios com foco em avaliar a formação de eflorescência é complexa, visto a morosidade da formação de eflorescência em sua condição não acelerada e da possibilidade que nesta condição se forme criptoflorescências, ou seja, de a florescência se formar no interior da matriz cimentícia e não na superfície.…”