Formulation of a sustainable geopolymeric binder based on pulp mill fly ash for subgrade stabilization

ABSTRACT: In this study, an inorganic geopolymer binder based on non-hazardous pulp mill fly ash was developed for sustainable soil stabilization using alkali-silicate activation method. The formulation of fly ash-geopolymer was optimized in terms of maximum strength development, with considering key influencing parameters such as ash dosage, activator chemistry (NaOH molarity, and NaOH/Na2SiO3 ratio), activator/ash ratio, and curing period. The optimum conditions for achieving higher rate of fly ash geopolymerization was determined to be 20% ash and 5 molar NaOH in 1:1 activator/ash and NaOH/ Na2SiO3 ratios. Microstructural examination using SEM-EDS analysis revealed the formation of uniform and dense geopolymer network on soil surface and pores with high calcium and silica concentration, causing significant subgrade strength improvement.

RÉSUMÉ: Dans cette étude, un liant géopolymère inorganique basé sur les cendres volantes non dangereuses des usines de pâte à papier a été développé pour une stabilisation durable du sol en utilisant une méthode d'activation alcaline-silicate. La formulation du géopolymère de cendres volantes a été optimisée en termes de développement de résistance maximale, en tenant compte des paramètres d'influence clés tels que le dosage des cendres, la chimie de l'activateur (molarité NaOH et rapport NaOH/Na2SiO3), le rapport activateur/cendres et la période de durcissement. Il a été déterminé que les conditions optimales pour atteindre un taux plus élevé de géopolymérisation des cendres volantes étaient de 20% de cendres et 5 molaires de NaOH dans des rapports 1:1 activateur / cendres et NaOH/Na2SiO3. L'examen microstructural à l'aide de SEM-EDS a révélé la formation d'un réseau géopolymère uniforme et dense sur la surface du sol et les pores avec une concentration élevée en calcium et en silice, entraînant une amélioration significative de la résistance du sol.