Otimização de composições ativadas alcalinamente

Abstract

A sustentabilidade é um problema que nos dias de hoje preocupa a população global em geral. Com o intuito de atenuar as emissões de gases de efeito de estufa estão a ser procuradas soluções alternativas à utilização do cimento Portland, sendo este um dos principais responsáveis pela emissão de gases de efeito de estufa associados à indústria da construção. Em alternativa aos materiais tradicionais baseados na utilização do cimento, as misturas ativadas alcalinamente tem sido vistas como uma alternativa inovadora e promissora. A otimização de composições ativadas alcalinamente visa determinar uma solução viável, onde o principal objetivo se situa na obtenção de um desempenho idêntico ou superior ao dos materiais cimentícios comuns. Os percursores estudados para a substituição do cimento são materiais pozolânicos ricos em Si e Al como, por exemplo as cinzas volantes, o metacaulino e as escórias granuladas de alto-forno moídas. Os principais fatores no dimensionamento deste tipo de composições foram as razões molares dos seus constituintes e a razão água/ligante (A/L) a adotar. As razões molares foram fixas de acordo com os precursores e ativadores utilizados. Na base da escolha da razão A/L, foi realizada uma pesquisa de valores na literatura, que posteriormente foram aplicados num processo iterativo até se determinar qual o mais satisfatório. O valor da razão ficou estabelecido nos 0,3. As condições para a determinação da temperatura de cura ótima, foram baseadas na revisão literária o que proporcionou o estudo de 4 diferentes, a saber: temperatura ambiente, 50, 70 e 100 ºC. A pasta ótima foi determinada tendo em consideração a melhor resistência à compressão e o fator de sustentabilidade, tendo em consideração a temperatura de cura das pastas. As argamassas ativadas alcalinamente obtiveram valores de resistência mecânica à compressão na ordem dos 45 MPa. A metodologia de otimização RSM revelou um processo funcional e importante na obtenção de misturas com bom desempenho e com maior eficácia nas misturas ativadas alcalinamente.

Sustainability is a problem that today concern the global population at large scale. In order to mitigate greenhouse gas emissions, new solutions were created to replace the use of Portland cement, this is the main pollution in the construction industry. As an alternative to traditional cement-based materials, alkaline-activated mixtures are innovation for the future. Optimization of alkaline activated compositions tends to determine a viable solution, where the main objective is to obtain the high or same compressive strength to common materials. The precursors that have been studied for cement replacement are materials rich in Si and Al, pozzolanic, as an example of these materials are fly ash, metakaolin, blast furnace slag. The main factors for optimization in this type of compositions are the molar ratios and water/binder. Molar ratios were fixed according to the chemical characteristics of the precursors / activators used, the choice of the A / L ratio was based on a literature search, which was then applied in an iterative process until the most satisfactory value for this type of mixtures was determined. The value of the A / L ratio was fixed in 0.3. The conditions for the determination of the optimum cure temperature were imposed by the literary revision which allowed the study of 4 different temperatures, namely, ambient temperatures, 50, 70 and 100 ℃. The optimal paste has been determined considering the thermal temperature with the best compressive strength (MPa), taking into account the sustainability factor. After the paste optimization process, the alkaline activated mortars were performed with optimized values, obtaining values of mechanical compressive strength in the order of 45 MPa. The RSM Optimization Methodology It proved to be a functional process and important in achieving high performance and higher performance mixtures in alkaline activated mixtures.