Análise de argamassas geopoliméricas expostas a temperaturas elevadas em edifícios industriais

Abstract

O cimento Portland é um elemento fundamental para o fabrico de estruturas de betão. Embora apresente valores de resistência mecânica muito satisfatórios, entre outras características muito positivas, tem uma desvantagem clara de ser um produto muito pouco sustentável. O sector da construção civil é dos sectores mais poluentes a nível mundial, fazendo com que a sustentabilidade do mesmo se torne um fator chave e de interesse para toda a comunidade científica. Como alternativa viável para um produto já muito enraizado na sociedade, surge a obrigação de procurar novos caminhos sustentáveis e apelativos economicamente. Como tal, no âmbito desta dissertação pretende-se colmatar algumas das deficiências do betão, tanto a nível das suas características como a nível ecológico, os materiais obtidos por ativação alcalina surgem como uma alternativa apetecível, incidindo o estudo na sua elevada resistência a altas temperaturas. Foram analisadas seis argamassas geopoliméricas tendo em vista encontrar dois geopolímeros com características idênticas ou superiores às do cimento Portland. Na constituição das argamassas geopoliméricas a molaridade do hidróxido de sódio variou entre 10M, 14M e 18M assim como o ligante, três argamassas compostas por cinzas volantes e nas restantes três com metacaulino, todas elas sujeitas a uma variação de quatro temperaturas (20 ºC, 200 ºC, 500 ºC e 800 ºC). As argamassas geopoliméricas cujo ligante foi o metacaulino apresentam resultados muito interessantes a nível de resistências à flexão sujeitas a temperatura de 20 ºC e 200 ºC, superiores às compostas por cinzas volantes, contudo à medida que a temperatura sobe (500 ºC e 800 ºC), as argamassas com o ligante cinzas volantes apresentam resistências mais elevadas e surpreendentes aos 800 ºC. Em relação à resistência à flexão, os resultados para ambos os ligantes aos 20 ºC e 200 ºC são bastante semelhantes, com a mesma tendência à medida que a temperatura aumenta os geopolímeros constituídos por cinzas volantes têm resistências muito mais consistentes. A análise da microestrutura confirma que as argamassas geopoliméricas à base de cinzas volantes apresentam um maior número de microporos os quais explicam a menor perda de resistência destas quando sujeitas a temperaturas elevadas.

The Portland cement is fundamental for the manufacture of concrete constructions element. Although having values very satisfactory of mechanical strength and other characteristics very positive, has a clear disadvantage of being a little sustainable product. The construction sector is the most polluting industries worldwide, making the sustainability of it becomes a key factor of interest to the entire scientific community. As a viable alternative to a product already deeply rooted in the society, the obligation to look for new sustainable and economically desirable paths arises. As such within this dissertation seek to address some of the deficiencies of the concrete, both in terms of its characteristics as the ecological level, the materials obtained by alkaline activation emerge as a desirable alternative, focusing the study on their high resistance to high temperatures. In the constitution of the geopolymeric mortars molarity of the sodium hydroxide ranged from 10M, 14M and 18M and the binder composed of three fly ash and the remaining three with metakaolin mortars, all subject to a variation of four different temperatures (20 ºC, 200 ºC, 500 ºC and 800 ºC). The geopolymeric mortars whose binder is metakaolin presented very interesting results in terms of flexural subjected to a temperature of 20 °C and 200 °C, higher than those composed of fly ash, however, with the temperature rises (500 °C and 800 °C) the mortar with fly ash binder have higher resistances and surprising for 800 ºC. Regarding the flexural strength, the results for both binders at 20 ºC and 200 °C are quite similar, with the same tendency as the temperature increases geopolymers consisting of fly ash are much more consistent resistance. The microestruture analysis shows that the geopolymeric mortars based on fly ash have a higher number of micropores. This helps to explain why those mortars have a lower strength loss when submitted to high temperatures.