Strength and Microstructural Properties of Mortar Containing Soluble Silica from Sugarcane Bagasse Ash

Abstract

Sugarcane bagasse is among the abundantly available waste in agriculture industry. The proportion of siliceous ashes after the incineration process is one of the attractive features in sugarcane bagasse. However, its low bulk density would result in an additional issue for further use as cement replacement material, since higher replacement volume will bring more hydrophilic particles of sugarcane bagasse ash into the mixture. Therefore this research aims to extract the reactive silica from sugarcane bagasse ash and increase its bulk density by converting it into soluble form. The process was divided into three stages, which were pre-treatment and incineration of sugarcane bagasse, conversion into soluble form, and production of mortar specimen. Soluble silica from sugarcane bagasse ash was used to partially replace cement content in mortar, hence its effect on the hydration process can be evaluated. Compression test and scanning electron microscope analysis were performed to observe its effect on the strength and microstructural development of mortar framework. The results show that the inclusion of soluble silica would enhance the early hydration rate and improve the consolidation of cement matrix via additional calcium silicate hydrate formation, which would increase the capability of internal mortar framework to distribute loads and achieve higher strength.

Phytochemicals Derived from Agricultural Residues and Their Valuable Properties and Applications

“…In fact, one metric ton of sugarcane generates 280 kg of bagasse. Sugarcane bagasse is one of the most abundant agro-food by-products and is a very promising raw material available at low cost for recovering bioactive substances [ 18 , 19 ]. Sugarcane bagasse consists mainly of cellulose (35–50%), hemicellulose (26–41%), lignin (11–25%), but also some amount of plant secondary metabolites (PSM), mainly anthocyanins and mineral substances [ 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 ].…”

Utilização de cinzas do bagaço de cana-de-açúcar como material de preenchimento estrutural ou pozolânico para a produção de argamassas cimentícias: uma revisão

“…Geralmente, algumas etapas de preparação são realizadas como lavagem, secagem e peneiração para remoção de materiais orgânicos, impurezas, umidade e desagregação de partículas [43,47,62] para, posteriormente, serem submetidos a tratamentos distintos. Cada método de tratamento é utilizado separadamente ou em conjunto com outras técnicas para conferir melhores propriedades para o resíduo, visando obter materiais mais pozolânicos [29,40,41,63,68].…”

“…Através do teste de Chapelle Modificado identificaram um maior consumo de portlandita nas cinzas tratadas, fator que intensificou a pozolanicidade das cinzas, em comparação as amostras não tratadas. KUSBIANTORO, EMBONG, AZIZ [40] converteram as sílicas das cinzas do bagaço de cana-de-açúcar em sílica solúvel por meio de tratamento com NaOH e HCl. Os resultados indicaram um aumento na resistência à compressão das argamassas com amostras de cinzas tratadas, atribuída à maior solubilidade do gel silicioso que está diretamente envolvido na reação pozolânica e na amorficidade de partículas nanométricas.…”

“…Tendo em vista o grande volume de resíduos gerados, alguns trabalhos [38][39][40][41] têm sido realizados para propor novas alternativas de aproveitamento do bagaço e das cinzas de cana-de-açúcar. O empenho para o desenvolvimento de tecnologias que reintegrem esses materiais à cadeia produtiva é notável, especialmente por colaborar com a redução do impacto ambiental da indústria sucroalcooleira, bem como de eventuais custos relacionados ao tratamento e descarte adequados dos resíduos e, por fim, gerar riquezas [16,42].…”

“…Resíduos de cinzas do bagaço de cana-de-açúcar são caracterizados por apresentarem grandes quantidades de SiO 2 e outros óxidos (Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, dentre outros) em pequenas quantidades [14,19,40,45]. A porcentagem de sílica presente nestas cinzas pode ser proveniente da absorção das raízes, na forma de ácido monossilícico, como do quartzo (SiO 2 ) presente na areia residual, oriunda da lavoura que não foi totalmente removida durante a lavagem da cana-de-açúcar [46][47][48].…”