K-based geopolymer binder was prepared by reacting metakaolin with alkaline solutions having different potassium contents and by water curing at room temperature and 80 °C as well as steam curing at 150 and 180 °C. The phase formation, microstructure and Al and Si nearest neighbor environments were studied using XRD, TEM and 27 Al and 29 Si MAS NMR spectroscopy, respectively. The results revealed that amorphous alumino-silicates were predominant in geopolymer prepared by curing up to 28 days at room temperature or at 80 °C. The amorphous alumino-silicates persisted after hydrothermal treatment at 150 °C/48 hrs and even at 180 °C/30 hrs. However, the samples cured hydrothermally at 180 °C/48 hrs revealed formation of crystalline potassium aluminum silicate and chabazite phases. The Al nearest neighbor environments was not significantly affected by increasing the K/Al ratio up to 1.55 or by the curing temperatures. On the other hand, the geopolymer reaction appears to have increased when cured at 80 °C or steam cured at 150° and 180 °C and crystalline aluminosilicates resulted when the geopolymer sample was hydrothermally treated at 180 °C/48 hrs.
RESUMEN: Geopolímeros de metakaolin basados en potasio: papel de la relación K/Al y del curado en agua o con vapor a diferentes temperaturas.Se prepararon geopolímeros por reacción de metacaolín con disoluciones alcalinas con diferentes contenidos de potasio. Se realizó un curado con agua a temperatura ambiente y a 80 °C, y con vapor de agua a 150 y 180 °C. La formación de las diferentes fases así como la microestructura y entornos del Al y Si se estudiaron mediante DRX, TEM y espectroscopia de RMN MAS de 27 Al y 29Si. Los aluminosilicatos amorfos fueron predominantes en aquellos geopolímeros sometidos a curado de hasta 28 días a temperatura ambiente o a 80 °C. Los aluminosilicatos amorfos persistieron tras el tratamiento hidrotermal a 150 °C/48 horas e incluso a 180 °C/30 h. Sin embargo, las muestras curadas hidrotermalmente a 180 °C/48 h revelaron la formación de fases cristalinas de silicatos de aluminio y potasio, así como de chabazita. Los entornos de Al no resultaron afectados significativamente por el aumento de la relación K/Al de hasta 1.55, ni por las temperaturas de curado. Por otro lado, la reacción de geopolimerización aumentó cuando el curado se realizó a 80 °C o con curado a vapor a 150 y 180 °C.PALABRAS CLAVE: Geopolímero basado en potasio; Curado con vapor; Distribución de tamaño de partículas; Resonancia Magnética Nuclear (RMN)