Durabilidade de geopolímeros monofásicos

Abstract

Tendo em conta que o consumo de cimento Portland aumenta ano após ano, levando ao aumento das emissões de CO2 na produção do mesmo, torna-se necessário encontrar novos materiais ligantes alternativos mais eco-eficientes. Segundo estudos realizados com materiais de ativação alcalina (também designados por geopolímeros), estes possuem maiores resistências do ponto de vista mecânico, têm maior durabilidade e estabilidade, e atingem estes comportamentos com maior rapidez do que os materiais à base de cimento Portland. Geopolímeros monofásicos é a designação dada para um novo e recente tipo de geopolímeros objeto de estudo nesta dissertação, diferendo dos geopolímeros clássicos por não conterem silicatos de sódio, constituinte responsável por uma elevada pegada carbónica. O presente trabalho de investigação tem como principal objetivo determinar a durabilidade de novas argamassas geopoliméricas, de forma a verificar se são mais ou menos vantajosas relativamente ao cimento Portland e relativamente a outras argamassas geopoliméricas, mas também para servir como termo de comparação para novas misturas que possam surgir nesta área. Nesta dissertação apresentam-se resultados sobre a trabalhabilidade, ensaios de resistência à compressão e à flexão, e sobre alguns parâmetros de durabilidade avaliados com recurso ao ensaio de absorção de água por capilaridade, de absorção de água por imersão, e de resistência ao ataque químico, em argamassas de cimento Portland, argamassas de cimento Portland com cinzas volantes e argamassas de geopolímeros monofásicos. Os resultados obtidos mostram que as argamassas de geopolímeros monofásicos possuem resistências mecânicas inferiores às argamassas de cimento Portland. No entanto as argamassas geopoliméricas com 4% de metacaulino e hidróxido de sódio apresentam desempenhos muito próximos dos resultados obtidos para cimentos Portland, sendo até mesmos superiores no ensaio de absorção de água por imersão.

Given that the consumption of Portland cement increases year after year, leading to an increase in CO2 emissions in the production of the same, it is necessary to find new and eco-efficient alternative binder materials. According to studies performed with materials, alkaline activation (also know as geopolymers), they have greater mechanical resistance, have increased durability and achieve these behaviors faster than Portland cement based materials. One-part geopolymers is the name given to a new and recent type of geopolymers studied in the present dissertation. They differ from classic geopolymers because they do not contain sodium silicate, which is responsible for a high carbon footprint. The current research work had as main objective to assess the durability of the new one-part geopolymeric mortars in order to verify whether they are more or less advantageous than Portland cement mortars or other classic geopolymeric mortars. And also to serve as reference work for future mixtures in this field. This dissertation presents results on workability, compressive and flexural strength and also on some durability parameters assessed with capillary water absorption test, water absorption by immersion test, and resistance to chemical attack in Portland cement mortars, Portland cement mortars with fly ash and one-part geopolymers mortars. The results show that the one-part geopolymeric mortars show mechanical resistances lower than Portland cement mortars, however one-part geopolymeric mortars with 4% metakaolin and sodium hydroxide exhibit performances very similar to the ones obtained with Portland cement mortars, even superior in terms of water absorption by immersion.