Resum
La present tesi avalua l'efectivitat de diversos materials actius basats en SiO2 per a la seua utilització com a materials suplementaris en sistemes tradicionals de ciment Pòrtland o com a font addicional de sílice en sistemes conglomerantes no convencionals d'activació alcalina, amb el propòsit d'obtindre materials amb un millor exercici, prolongada vida útil i de menor afectació ambiental

El fum de sílice és l'addició puzolánica de major ús per a la producció de formigons d'elevat exercici. No obstant això, la seua comercialització en el seu estat densificat comporta una disminució en el grau de reactivitat com a conseqüència de la falta de disgregació i dispersió dels aglomeras durant el pastat dels components del formigó. L'aplicació d'un tractament d'ultrasons d'elevada freqüència millora el grau de dispersió del fum de sílice conduint a un increment en la resistència a compressió i refinament de la xarxa de porus als morters. Açò és atribuït a una millora en la reactivitat puzolánica aconseguida per mitjà de la dispersió de les micropartícules de SiO2, per a promoure un major consum de portlandita durant el curat i formació de gels de C-S-H, amb un major grau de reticulació i de cadenes més llargues. Açò suggerix que la utilització de fum de sílice sonicat com a addició puzolánica en sistemes tradicionals de ciment Pòrtland pot reduir la quantitat d'addició mineral requerida per a aconseguir un exercici específic, amb l´avantatge addicional d'obtindre una estructura altament densificada, una estructura de porus refinada i menor permeabilitat, contribuint així a un increment tant en l'exercici mecànic del material com a unes millors propietats de durabilitat, especialment quan és sotmés a ambients agressius. Addicionalment, l'activació del fum de sílice per mitjà de tractaments de sonicació conduïx a l'obtenció de volums elevats de partícules amb diàmetres inferiors a una 1 µm i l'eficàcia d´aquesta addició puzolánica és significativament major enfront d'altres nano o micromaterials actius basats en SiO2.

En aquest treball s'ha demostrat que tant el fum de sílice junt amb un altre tipus de materials d'elevada reactivitat basats en SiO2, com ara cendra de corfa d'arròs, microsílice i dispersions col·loïdals de nano-partícules de sílice poden ser utilitzats satisfactòriament com a font addicional de SiO2 junt amb una solució d'hidròxid en la producció de conglomerantes d'activació alcalina. Estos activadors alcalins alternatius poden substituir les solucions de silicats comercials, que estan associades a una significativa afectació ambiental, com a conseqüència de l'elevada demanda d'energia i emissió de gasos hivernacle per a la seua producció. Per tant, la producció d'activadors basats en una font addicional de SiO2, que al mateix temps són residus y/o subproductes industrials o un altre tipus de materials són una alternativa atractiva per al desenrotllament de materials amb un major criteri de sostenibilitat.

La present tesi avalua l'efecte de l'ús d'activadors alternatius basats en un font alternativa de sílice modificada químicament amb una solució d'hidròxid (SiO2/MOH; M=K+ o Na+) sobre l'exercici de conglomerants preparats a partir d'una cendra volant activada alcalinament. Els conglomerants produïts amb el silicat comercial exhibixen un major grau de reacció, associat a un increment en el gel del geopolímer, no obstant aquestos geopolímers produïts amb els activadors alcalins alternatius van presentar una menor demanda d'aigua i una reduïda permeabilitat, independentment del tipus de catió alcalí empleat.

Els geopolímers basats a Na van produïr una major resistència mecànica i una permeabilitat reduïda, comparat amb aquells constituïts amb K. Es va identificar la formació de fases cristal·lines de naturalea zeolítica com a productes de reacció. Es va observar la formació d'un ampli rang de zeolites amb la utilització de silicats comercials, comparat amb els activadors alternatius. Aquestos resultats suggerixen que hi ha variacions en la disponibilitat del Si en el sistema i conseqüentment en l'alcalinitat, depenent de la font de silicat en l'activador, la qual cosa és important en la determinació de la nanoestructura del gel geopolmèric. Els resultats revelen el gran potencial dels activadors alternatius per a la seua utilització en la producció de ciments d'activació alcalina, gràcies a l'obtenció de resistències mecàniques i propietats de durabilitat equivalents o en alguns casos superiors als seus corresponents sistemes basats en silicats comercials.