Caracterização do comportamento mecânico de sistemas ligantes obtidos por activação alcalina; Evolução temporal e composição de activador

Abstract

A construção e a deterioração precoce de estruturas de betão armado à base de cimento Portland Normal é um fenómeno actual com consequências significativas, quer ao nível dos custos económicos associados a essas operações, quer mesmo em termos dos impactos ambientais. Este material possui ainda a agravante de poder ser considerado um material pouco sustentável pelo facto de na sua produção se gerarem significativas quantidades de CO2. Os processos de obtenção dos agregados para o betão também representam um grande impacto ambiental. A presente dissertação de mestrado aborda o desenvolvimento de uma nova família de materiais, obtidos por activação alcalina de um ligante, que se caracteriza por uma elevada durabilidade e menores emissões de dióxido de carbono, constituindo-se por isso num sério contributo para uma construção mais sustentável. Neste contexto, o objectivo desta dissertação consiste na caracterização do comportamento mecânico de materiais obtidos com a activação do metacaulino, utilizando para isso um activador composto, resultante da combinação de Hidróxido de Sódio com Silicato de Sódio. Pretende-se caracterizar a evolução temporal destas características, bem como estudar a influência da composição do activador composto. Para a análise das propriedades mecânicas das misturas foram realizados diversos ensaios tipo sobre provetes previamente elaborados. Os resultados mostram a viabilidade da utilização dos geopolímeros como material de construção na edificação e que a sua capacidade resistente pode ser controlada a partir da composição do activador. Em relação à evolução temporal, verifica-se que quase não existem alterações nas propriedades mecânicas do material a partir do 14º dia de vida. Ao 7º dia, os ganhos diários dos geopolímeros são equivalentes aos de um betão normal ao 28º dia. Interessa referir que, à medida que a quantidade de Hidróxido de Sódio diminui, o processo de desenvolvimento das características do material torna-se mais lento.

Construction and premature deterioration of the reinforced concrete structures with Ordinary Portland Cement has nowadays significant consequences, not just because of the economic costs associated with these operations but also because of the environmental impacts. Furthermore, this material can be considered poor in terms of sustainability, because a significant amount of CO2 is generated during production. The process for obtaining the aggregates for concrete represents also an important environmental impact. This dissertation addresses the development of a new family of materials, obtained by alkaline activation of a binder, which are characterized by high durability and lower emissions of carbon dioxide, becoming therefore a serious contribution to improve construction sustainability. In this perspective, the objective of this work consists on the mechanical characterization of the materials obtained by the activation of metakaolin. A composite activator that combines sodium hydroxide with sodium silicate was used. The intention is the characterization of the temporal evolution of these mechanical characteristics as well as the study of the influence of the components of the composite activator. For the analysis of these characteristics different type tests were performed on prepared specimens. The results show the viability of the use of polymers as a construction material in the building industry and that the load capacity can be controlled from the composition of the activator. As far as temporal evolution is concerned, it appears that there are almost no changes in the mechanical properties of the material from the 14th day of life. At the 7th day, the daily gain of geopolymers is equivalent to a ordinary concrete at 28th day. Another important finding is that, as the amount of sodium hydroxide decreases, the process of developing the characteristics of the material becomes slower.