Desenvolvimento de geopolímero a partir do uso de metacaulim

Abstract

No contexto atual a comunidade científica tenta desenvolver ligantes alternativos ao cimento Portland, uma vez que a sua produção está associada à intensa emissão de gases, tal como CO2, na natureza. Por esta razão, o cimento geopolimérico é uma alternativa interessante que vem ganhando atenção nos últimos anos por ser ambientalmente “amigável”, que garante a redução dessas emissões ao meio ambiente. Os geopolímeros são materiais constituídos por aluminossilicatos na forma amorfa ou semi-cristalina que são ativadas via solução alcalina e cujo processamento pode ser realizado à temperatura ambiente. Nesta pesquisa o metacaulim foi usado como fonte de aluminossilicato, enquanto o hidróxido de sódio (NaOH) foi utilizado como solução ativadora alcalina. A composição química e estrutural do metacaulim foi avaliada pela fluorescência e difração de raios-x, respectivamente. Pastas geopoliméricas com diferentes concentrações do ativador (8, 9 e 10M), combinados com diferentes razões sólido/líquido (1,2; 1,3 e 1,4 g/g) foram avaliadas no estado fresco (reologia em 0 e 30 min) e no estado endurecido (resistência a compressão, absorção de água, densidade aparente, porosidade aberta e microestrutura aos 28 dias). Os resultados confirmaram que a presença de fases cristalinas no metacaulim é um fator fundamental para o processo de geopolimerização e resultados das propriedades estudadas. No ensaio de reologia as amostras com relação sólido/líquido 1,2 apresentaram menor viscosidade, independente da concentração do ativador alcalino. Aos 30 minutos de ensaio reológico, as amostras apresentaram maior viscosidade quando comparados ao início do teste. Os resultados da resistência à compressão das pastas com 9M de NaOH apresentaram os melhores desempenhos, os quais foram confirmados através da micrografia e da caracterização física.

In the current context, the cientific comunity attempts to develop alternative solutions for Portland cement, like binders, once an intense gas emissions (such as CO2) is inherent to the cement production. Therefore, the geopolymer cement is a viable solution, which has gained importance recently, mainly because it is environmentally friendly, ensuring reductions in these gas emissions. Geopolymers consist of amorphous or semi-crystalline aluminosilicates form, which are activated through alkaline solution, this process can be performed at room temperature. In this research, the metakaolin was used as a source of aluminosilicate, while sodiun hydroxide (NaOH) was used as an alkaline activator solution. The chemical and structural composition of the metakaolin were measured respectively by fluorescend and x-ray diffration. Three different concentrations of geopolymer paste (8, 9 and 10M), combined with three solid/liquid ratios (1.2, 1.3 and 1.4 g/g) were evaluated on the fresh state (rheology at 0 and 30 minutes) and on the hardened state (compressive strength, water absorption, density,porosity and microstructure after 28 days). The results confirmed that the presence of crystalline phases inside the metakaolin is a critical factor of the geopolymerization process, and an outcome of the studied properties. In the rheology test, samples with solid / liquid ratio of 1.2 had lower viscosity, regardless of the alkaline activator. At 30 minutes of rheological test, the samples showed higher viscosity when compared to initial condiction. The results of compressive strength of the pastes with a concentration of 9M of NaOH showed the best performance, all of which were confirmed by the micrograph and physical characterization.