Developing a novel building material for sustainable rammed earth construction using wood ash-geopolymer as an alternate binder

ABSTRACT: This paper presents the formulation of eco-friendly building material using wood-based pulp mill fly ash (PFA) as a low carbon binder in stabilized rammed earth (RE). An efficient geopolymer binder was synthesized from the PFA precursor using alkali-silicate activation method. Based on the preliminary compaction test results, different design mixtures of PFA-geopolymer based RE were cast into cylindrical specimens, cured, and subjected to mechanical, microstructural, and toxicological analysis. The results of mechanical and microstructural studies showed that the PFA activation by alkali-silicate treatment dramatically improved the strength of RE as a function of time and activator chemistry due to long-term physicochemical reactions. The leachate study revealed that the geopolymer gel and calcium-based crystalline products formed in the stabilized RE encapsulated toxic heavy metals, making it an environmentally safe product for construction.

RÉSUMÉ: Cet article présente la formulation d'un matériau de construction respectueux de l'environnement utilisant des cendres volantes d'usine de pâte à papier (PFA) à base de bois comme liant à faible teneur en carbone dans de la terre battue stabilisée (RE). Un liant géopolymère efficace a été synthétisé à partir du précurseur PFA en utilisant la méthode d'activation alcali-silicate. Sur la base des résultats des tests de compactage préliminaires, différents mélanges de conception de RE à base de PFA-géopolymère ont été coulés dans des échantillons cylindriques, durcis et soumis à une analyse mécanique, microstructurale et toxicologique. Les résultats des études mécaniques et microstructurales ont montré que l'activation du PFA par traitement alcali-silicate a considérablement amélioré la résistance des RE en fonction du temps et de la chimie de l'activateur en raison de réactions physico-chimiques à long terme. L'étude du lixiviat a révélé que le gel géopolymère et les produits cristallins à base de calcium formés dans le RE stabilisé encapsulaient des métaux lourds toxiques, ce qui en faisait un produit de construction sans danger pour l'environnement.