Estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de materiais cimentícios geopoliméricos produzidos a partir de metacaulim e escória de alto forno

ALMEIDA, Bianca Mendes

Dissertação

Estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de materiais cimentícios geopoliméricos produzidos a partir de metacaulim e escória de alto forno

The environmental impacts caused by the production of Portland Cement point to the urgency of reducing the use of this binder mainly due to the CO2 emission and energy consumption that occur during its production process. In the search for alternative materials, geopolymeric cement has shown promise...

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Autor principal:	ALMEIDA, Bianca Mendes
Grau:	Dissertação
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Pará 2023
Assuntos:	Desempenho mecânico Sustentabilidade Aluminossilicatos Geopolímeros Cimento geopolimérico Mechanical performance Sustainability Aluminosilicates Geopolymers Geopolymeric cement CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES TECNOLOGIA DOS MATERIAIS CARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAIS
Acesso em linha:	https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15799

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spelling	ir-2011-157992023-07-26T13:24:36Z Estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de materiais cimentícios geopoliméricos produzidos a partir de metacaulim e escória de alto forno ALMEIDA, Bianca Mendes SILVA, Alisson Clay Rios da http://lattes.cnpq.br/7389345867032737 https://orcid.org/0000-0001-9186-2287 Desempenho mecânico Sustentabilidade Aluminossilicatos Geopolímeros Cimento geopolimérico Mechanical performance Sustainability Aluminosilicates Geopolymers Geopolymeric cement CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES TECNOLOGIA DOS MATERIAIS CARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAIS The environmental impacts caused by the production of Portland Cement point to the urgency of reducing the use of this binder mainly due to the CO2 emission and energy consumption that occur during its production process. In the search for alternative materials, geopolymeric cement has shown promise, both in terms of mechanical performance and conservation of natural resources. These cements are obtained from natural raw materials containing aluminosilicates activated by an alkaline solution. In this work, geopolymeric cement paste, mortar and concrete were developed using metakaolin, blast furnace slag and alkaline solution of sodium hydroxide and sodium silicate. The main objectives included evaluating the influence of blast furnace slag on the mechanical properties of geopolymer pastes, varying its addition in mass (30% to 60%), evaluating the influence of sand in geopolymer mortar varying its addition in the paste with better performance of 20% to 70%, and finally, the addition of gravel 0 in two mixtures. The results showed that the paste reached a maximum compressive strength of 36.5 MPa with 35% slag in the matrix. This value rose to 41.15 MPa in the mortar with the incorporation of 40% sand. For concrete, the best result was found for the mixture that contained less crushed stone. The results of the concrete were compared with the CPV-ARI Portland cement concrete by setting some dosing parameters such as binder consumption and water/binder ratio. Other properties investigated included setting time, slump, flexural tensile strength and microstructural analysis by SEM. Geopolymeric concrete was superior to Portland by up to 21.16%, reaching compressive strength of 41.8 MPa, flexural traction of 4.87 MPa and better matrix/aggregate adhesion in the mixture with less addition of gravel 0. The results obtained for geopolymers enable their application in civil works that demand materials that reach high strenght in the initial ages, precast and paving industries. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Os impactos ambientais causados pela produção do Cimento Portland apontam para a urgência de se reduzir o uso deste ligante devido principalmente à emissão de CO2 e consumo de energia que ocorrem durante seu processo de produção. Na busca por materiais alternativos, o cimento geopolimérico tem se mostrado promissor, tanto em desempenho mecânico quanto em conservação de recursos naturais. Estes cimentos são obtidos a partir de matérias-primas naturais que contenham aluminossilicatos ativados por uma solução alcalina. Neste trabalho, pasta, argamassa e concreto de cimento geopolimérico foram desenvolvidos utilizando metacaulim, escória de alto forno e solução alcalina de hidróxido de sódio e silicato de sódio. Os objetivos principais incluíram avaliar a influência da escória de alto forno nas propriedades mecânicas de pastas geopoliméricas, variando sua adição em massa (30% a 60%), avaliar, a influência da areia na argamassa geopolimérica variando sua adição na pasta com melhor desempenho de 20% a 70%, e por fim, a adição de brita 0 em duas misturas. Os resultados mostraram que a pasta alcançou resistência máxima à compressão de 36,5 MPa com 35% de escória na matriz. Esse valor subiu para 41,15 MPa na argamassa com a incorporação de 40% de areia. Para o concreto, o melhor resultado foi encontrado para a mistura que continha menor adição de brita. Os resultados do concreto foram comparados com o concreto de cimento Portland CPV-ARI através da fixação de alguns parâmetros de dosagem como consumo de aglomerantes e relação água/aglomerante. Outras propriedades investigadas incluíram, tempo de pega, abatimento, resistências à tração na flexão e análise microestrutural por MEV. O concreto geopolimérico se mostrou superior ao Portland em até 21,16% alcançando resistência à compressão de 41,8 MPa, tração na flexão de 4,87 MPa e melhor aderência matriz/agregado na mistura com menor adição de brita 0. Os resultados obtidos para os geopolímeros possibilitam sua aplicação em obras civis que demandam materiais que alcancem altas resistências nas idades iniciais, indústrias de pré-moldados e pavimentação. UFPA - Universidade Federal do Pará 2023-07-21T20:02:27Z 2023-07-21T20:02:27Z 2023-06-21 Dissertação ALMEIDA, Bianca Mendes. Estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de materiais cimentícios geopoliméricos produzidos a partir de metacaulim e escória de alto forno. Orientador: Alisson Clay Rios da Silva. 2023. 132 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Campus Universitário de Ananindeua, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15799. Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15799 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Campus Universitário de Ananindeua UFPA Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais Disponível na internet via correio eletrônico: bbca@ufpa.br
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description	The environmental impacts caused by the production of Portland Cement point to the urgency of reducing the use of this binder mainly due to the CO2 emission and energy consumption that occur during its production process. In the search for alternative materials, geopolymeric cement has shown promise, both in terms of mechanical performance and conservation of natural resources. These cements are obtained from natural raw materials containing aluminosilicates activated by an alkaline solution. In this work, geopolymeric cement paste, mortar and concrete were developed using metakaolin, blast furnace slag and alkaline solution of sodium hydroxide and sodium silicate. The main objectives included evaluating the influence of blast furnace slag on the mechanical properties of geopolymer pastes, varying its addition in mass (30% to 60%), evaluating the influence of sand in geopolymer mortar varying its addition in the paste with better performance of 20% to 70%, and finally, the addition of gravel 0 in two mixtures. The results showed that the paste reached a maximum compressive strength of 36.5 MPa with 35% slag in the matrix. This value rose to 41.15 MPa in the mortar with the incorporation of 40% sand. For concrete, the best result was found for the mixture that contained less crushed stone. The results of the concrete were compared with the CPV-ARI Portland cement concrete by setting some dosing parameters such as binder consumption and water/binder ratio. Other properties investigated included setting time, slump, flexural tensile strength and microstructural analysis by SEM. Geopolymeric concrete was superior to Portland by up to 21.16%, reaching compressive strength of 41.8 MPa, flexural traction of 4.87 MPa and better matrix/aggregate adhesion in the mixture with less addition of gravel 0. The results obtained for geopolymers enable their application in civil works that demand materials that reach high strenght in the initial ages, precast and paving industries.
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