Desenvolvimento de geopolímeros com a incorporação do lodo de estações de tratamento de água

Abstract

O cimento Portland é amplamente utilizado na construção civil em todo o mundo, porém sua produção gera uma grande quantidade de CO2. Neste cenário, se faz necessária a busca por outras opções mais sustentáveis em relação ao cimento Portland. Os geopolímeros têm chamado a atenção por emitirem menos gases poluentes em sua produção e apresentarem propriedades mecânicas próximas ao do cimento. As matrizes geopoliméricas são uma composição de aluminosilicatos semi-cristalinos ou amorfos ativados por solução alcalina. O metacaulim é utilizado como fonte de sílica e alumina, enquanto o hidróxido de sódio como solução ativadora. O metacaulim, pode ser substituído de forma total ou parcial, por um material ou resíduo que contenha um quantidade significativa de sílica e alumina na forma amorfa à semi-cristalina. Portanto, essa pesquisa se concentrou em analisar as características físicas, químicas e mecânicas de argamassas com a presença de lodo de estações de tratamento de água, como fonte de aluminosilicatos em substituição parcial do metacaulim, como também, utilizando o lodo como forma de adição. As formulações tiverem relação sólido/líquido de 1,5 e relação silicato/solução de 50%/50%. Foram testadas amostras com substituição do metacaulim por lodo com 0%, 10%, 15%, 20%, 25% e 30% e com adição de 0%, 10%, 15% e 20%. Concluiu-se que, no estado fresco, a incorporação do lodo reduz significativamente a trabalhabilidade da argamassa geopolimérica. No estado endurecido, após os 28 dias de cura, quando o lodo é adicionado em forma de substituição existe uma redução da resistência à compressão e flexão em relação a formulação de referência, sendo que a formulação com maior resistência à compressão foi com 25% de substituição, atingindo 33,25 MPa, redução de 25,39%. No caso de adição, todas as amostras apresentaram um aumento da resistência à compressão e flexão, sendo que a formulação com 15% de adição de lodo obteve 52,46 MPa de resistência à compressão, acréscimo de 17,73%. Com a incorporação do lodo a densidade aparente e a porosidade reduziram e a absorção teve valores variados, aumentando em alguns casos e reduzindo em outros.

Portland cement is widely used in civil construction worldwide, its production is a lot of CO2. In this scenario, it’s necessary create a search for more sustainable options in relation to Portland cement. Geopolymers they have called attention to the emission of gases in their production and real estate products everywhere. The geopolymer matrices are a composition of semi-crystalline or amorphous aluminosilicates activated by alkaline solution. Metacaulim is used as a source of silica and alumina, while sodium hydroxide is mixed as the activating solution. Metacaulim can be replaced in whole or in part by a material or residue containing a significant amount of silica and alumina in amorphous form to the semi-crystalline. This research was focused on analyzing the physical, chemical and mechanical characteristics of mortars with the presence of sludge from water treatment plants, as a source of alumino-silicates in partial replacement of metakaolin, as well as using sludge with addition in the geopolymer matrix. The formulations have a solid/liquid ratio of 1.5 and 50% / 50% silicate / solution ratio. Samples with substitution of 0%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% and 0%, 10%, 15% and 20% of the metakaolin were tested. It was concluded that in the fresh state the incorporation of the sludge significantly reduces the workability of the geopolymer mortar. In the hardened state, after 28 days of curing, when the sludge is added in the form of substitution, there is a reduction of the compressive and flexural strength in relation to the reference formulation, and the formulation with the highest resistance to compression was with 25% of substitution, reaching 33.25 MPa, a reduction of 25.39%. In the samples with addition all the samples presented an increase of the resistance to compression and flexion, being that the formulation with 15% of addition of sludge obtained 52,46 MPa of resistance to compression, increase of 17,73%. With the incorporation of the sludge the bulk density and the porosity reduced and the absorption had varied values, increasing in some cases and reducing in others.