Síntese e caracterização de geopolímeros macroporosos com uso de peróxido de hidrogênio
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Adriano de Paula e Silva
Augusto Cesar da Silva Bezerra
Manuel Noel Paul Georges Houmard
Augusto Cesar da Silva Bezerra
Manuel Noel Paul Georges Houmard
Resumo
Os materiais ativados alcalinamente que possuem baixos teores de cálcio, comumente chamados de geopolímeros, são ligantes obtidos através da ativação alcalina de materiais ricos em aluminossilicatos, destacando-se o metacaulim, uma argila calcinada com alto teor de sílica e alumina. As propriedades do geopolímero permitem seu uso em refratários, filtros e biotecnologia. Também podem ser utilizados para fins estruturais e pavimentação. Na forma de espumas os geopolímeros podem ser aliados a construção civil, podendo ser utilizados como material de construção leves e/ou isolantes. Neste trabalho as espumas geopoliméricas foram produzidas através da introdução de um agente formador de poros ou bolhas na matriz geopolimérica. A quantidade e teor de surfactante influencia na formação, volume dos poros, na distribuição porosimétrica e na morfologia. O objetivo desse trabalho foi a produção e estudo de um geopolímero poroso. O geopolímero poroso produzido tem como precursor metacaulim, como ativador foram avaliadas as misturas de silicato de potássio com hidróxido de potássio e também a de silicato de sódio com hidróxido de sódio, ambas utilizando solução de hidróxido com molaridade de 8 e 10 mol/L, e como agente formador de poros foi utilizado o peróxido de hidrogênio em diferentes teores. A ocorrência da geopolimerização foi avaliada por difração de raios-X (DRX) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). A caracterização da espuma quanto a porosidade e densidade foi realizada pelo método de Arquimedes. Suas propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de resistência à compressão. Observou-se, através das técnicas de DRX e FTIR, que nas pastas ativadas alcalinamente, tanto com utilização de KOH ou NaOH, ocorreu a geopolimerização. A variação da molaridade dos ativadores alterou a porosidade, densidade e resistência mecânica das pastas. O teor de peróxido de hidrogênio adicionado controla a formação dos poros através da liberação de oxigênio e, consequentemente, a densidade e resistência mecânica do material.
Abstract
The alkaline activated materials with low calcium contents, commonly called geopolymers, are binders obtained through the alkaline activation of materials rich in aluminosilicates, especially metakaolin, a calcined clay with a high content of silica and alumina. The geopolymer properties allow its use in refractories, filters and biotechnology. They can also be used for structural purposes and paving. Geopolymer foam can be aplied in civil construction, and can be used as lightweight building material or insulation. In this work geopolymer foams were produced by the introduction of a foaming agent or bubbles into the geopolymer matrix. The amount and content of surfactant influences the formation, pore volume, porosimetric distribution and morphology. This work aimed to produce and to study a porous geopolymer. The porous geopolymer was produced with metakaolin as the precursor. The mixtures of potassium silicate with potassium hydroxide and also of sodium silicate with sodium hydroxide were evaluated, both using 8 and 10 mol/L hydroxide solution and as foaming agent the hydrogen peroxide was used at different levels. The occurrence of the geopolymerization was evaluated by X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The foam porosity and density characterization was performed by the Archimedes method. Its mechanical properties was evaluated by tests of compression strength. It was observed, through XRD and FTIR that the alkaline activated material went through the geopolymerization reaction with either KOH or NaOH use. The activators molarity variation interfered in porosity, density and mechanical strength of the pastes. The added hydrogen peroxide controls the formation of pores through the release of oxygen and, consequently, the density and mechanical strength of the material.
Assunto
Materiais de construção, Peróxido de hidrogênio, Geopolímeros, Porosidade, Construção civil
Palavras-chave
Geopolímero, Espuma geopolimérica, Ativação alcalina, Peróxido de hidrogênio, Porosidade