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http://hdl.handle.net/1843/36178
Tipo: | Dissertação |
Título: | Influência da pozolanicidade na ativação alcalina |
Autor(es): | Leonardo Martins Costa |
Primeiro Orientador: | Maria Teresa Paulino Aguilar |
Primeiro Coorientador: | Guilherme Jorge Brigolini Silva |
Primeiro membro da banca : | Fernando do Couto Rosa Almeida |
Segundo membro da banca: | Roberto Galéry |
Resumo: | Geopolímeros são materiais álcali-ativados com baixo teor de cálcio e pesquisados como alternativa ao cimento Portland em algumas aplicações na construção civil. Muitos dos precursores de geopolímeros, como metacaulins, também são materiais pozolânicos ou fíler em compostos cimentícios. Isto poderia sugerir alguma correlação entre pozolanicidade e geopolimerização. Neste contexto, o objetivo deste estudo é analisar a influência da pozolanicidade na ativação alcalina de precursores constituídos por metacaulim e materiais com alto teor de sílica e diferentes pozolanicidades. Metacaulim, sílica ativa, cinza de casca de arroz, vidro soda-cal âmbar e areia quartzosa fina foram caracterizados quanto à superfície específica BET, granulometria e análise de difração de raios X/refinamento de Rietveld. A atividade pozolânica foi avaliada por meio do ensaio Chapelle Modificado e termogravimetria em pastas de cimento. Em função desses resultados, foram sintetizados geopolímeros com e sem substituição de metacaulim por 15% de cinza de casca de arroz e areia quartzosa fina. O ativador alcalino foi uma mistura de NaOH 8 mol/L e silicato de sódio. Ensaios de resistência à compressão e análises de difração de raios X, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e microscopia eletrônica de transmissão foram empregados para avaliar a geopolimerização. Os resultados indicam que o metacaulim e sílica ativa possuíram maiores valores de superfície específica e teor de cal fixada na análise de TGA. Contudo, a cinza de casca arroz obteve maior pozolanicidade no ensaio Chapelle Modificado. A areia quartzosa fina, por sua vez, apresentou comportamento não pozolânico. Isto indica que a pozolanicidade dos materiais em pasta de cimento aumentou em função da superfície específica BET e que, no ensaio Chapelle Modificado, a aglomeração de partículas finas pode subestimar a atividade pozolânica. Entretanto, as diferenças de pozolanicidade entre metacaulim, cinza de casca de arroz e areia quartzosa pouco influenciaram na resistência à compressão dos geopolímeros produzidos. Isto estaria relacionado à elevada reatividade do silicato de sódio, que poderia mitigar o efeito da pozolanicidade dos materiais usados nos precursores. Além disto, o efeito fíler do quartzo e cinza de casca de arroz parece ter sido importante para a densificação da microestrutura dos geopolímeros. Os espectros de difração de raios X e espectroscopia no infravermelho mostram a formação de novas estruturas pela ativação alcalina. Também, imagens de microscopia eletrônica de transmissão e difração de elétrons revelaram a formação de estruturas amorfas e particuladas típicas de N-A-S-H gel. Isto indica que as estruturas formadas pela ativação alcalina são devidas à geopolimerização do metacaulim e que o efeito fíler favoreceu o desempenho mecânico dos geopolímeros. |
Abstract: | Geopolymers are low calcium alkali-activated materials. These materials are studiedas an alternative tocement in some civil construction applications. Many geopolymer precursors, such as metakaolin,also are pozzolanic or fillers materials incementitious composites. It suggests a possible correlation between pozzolanicity and geopolymerization. Then, this paper aims to analysethe influence of the pozzolanicity on the alkali activation of precursors constituted by metakaolin and different high silica materials. Metakaolin, silica fume, rice ash husk, amber soda-lime glass and quartz sand were analyzed by means BET specific surface, granulometric curves, and XRD/Rietveld refinement analysis. Thepozzolanic activity was evaluated by the Modified Chapelle test and termogravimetric analysis in cement pastes. Based on these results, geopolymers with or without a 15%replacement of metakaolin by rice ash husk and quartz sandwere synthetized.The alkaline activator was an admixture ofNaOH 8M and sodium silicate. Analysis of compressive strength, XRD, FTIR,and TEM were employedto evaluate the geopolymerization. The results indicate that metakaolin and silica fume have higher BET values and fixed lime contents in cement pastes. However, the rice husk ash had higher pozzolanicity by the Modified Chapelle test.The quartz sand wasnot pozzolanic material.This indicates thatthe pozzolanicityindex of materials in cement pastesincreased as a function of its BET specific surface. In the Modified Chapelle test,the agglomeration of thinparticlescould be underestimating thepozzolanicity index. Although, the differences of pozzolanicity among metakaolin, rice husk ash, and quartz sand had little influence on the compressive strength of geopolymers. The high reactivity of sodium silicate could mitigate the pozzolanicity effect of precursors materials. Besides, the filler effect of quartz and rice husk ash could contributetothe densification of geopolymers microstructure. The FTIR and XRD spectra showthe formation of new structures by alkali activation. Also, TEM images and electrondiffraction analysis indicates the formation of amorphous and particulate structures typical of N-A-S-H gel. So, it indicatesthat the structures formed by alkali activation are due to the geopolymerization of metakaolin and that the filler effect enhancedthe mechanical strength of geopolymers. |
Assunto: | Construção civil Materiais de construção Pozolanas Geopolímeros Metacaulim Silica Cimento |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MATERIAIS E DA CONSTRUÇÃO CIVIL |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Construção Civil |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/36178 |
Data do documento: | 30-Jan-2020 |
Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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