Resistência mecânica dos geopolímeros: Influência do ligante, do ativador e dos agregados

Abstract

O presente trabalho enquadra-se no desenvolvimento de uma nova família de materiais geopoliméricos. Estes materiais são obtidos por ativação alcalina de um ligante, e apresentam não só boas características resistentes, como também uma elevada durabilidade e reduzidas emissões de CO2, contribuindo consequentemente para uma construção mais sustentável.O objetivo principal da presente dissertação consiste na caracterização experimental da resistência mecânica dos geopolímeros, quer em ensaios de resistência à tração por flexão, quer por compressão. Importa caracterizar esta resistência em função da quantidade de ligante utilizado na mistura, da influência da curva granulométrica dos agregados adicionados a uma mistura base, sendo estes brita tipo calcário e brita tipo granito e finalmente, da composição do ativador composto. O ligante utilizado tem como base o metacaulino, uma argila caulinítica de elevada finura e reatividade, que por sua vez é passível de ser alcalinamente ativado por um composto de hidróxido e de silicato. Posteriormente, são confrontadas estas características com as que resultam de uma mistura base, juntamente com resultados de outros trabalhos realizados anteriormente.Os provetes relativos às misturas com maior quantidade de ligante alcançaram melhores resultados a nível de resistência à compressão. Duplicando a quantidade de ligante na mistura, a resistência à compressão sobe cerca de 15%. As misturas de brita tipo granito apresentam os valores mais elevados em todas as resistências mecânicas estudadas ao longo do presente trabalho, demonstrando um grande potencial nas misturas geopoliméricas. O traço de ativador composto com maior eficácia foi o que utilizou o dobro do silicato de sódio relativamente ao hidróxido, obtendo as melhores capacidades resistentes tanto à tração por flexão como à compressão.

The present work encompassed the development of a new family of geopolymeric materials. These materials are obtained by alkaline activation of a binder, and present not only good strength characteristics, but also high durability and low CO2 emissions, therefore contributing to a more sustainable construction.The main purpose of the present dissertation consists on an experimental characterization of the mechanical resistance of the geopolymers, accomplishing tests in both tensile strength by bending and compression. It is important to characterize this resistance in function of the amount of composed binder in the mixture, the influence of the grading curve of the aggregates added to a base mix, in which these are limestone and granite type gravel and finally, the composition of the compound activator. The binder used is based on metakaolin, a kaolinite clay of high fineness and high reactivity, which is capable of being alkaline activated by a compound of hydroxide and silicate mixture. Subsequently, these characteristics are compared with those resulting from a basis mixture, as also compared with results of previous work.The test specimens for mixtures with greatest amounts of binder, achieved best results in terms of compressive strength. By doubling the amount of binder in the mixture, the compressive strength rise almost 15%. The mixtures of granite type gravel present the highest values in all the mechanical properties studied throughout the present work, proving to be a great potential in the geopolymers mixtures. The most effective compound activator trait was the one with twice the amount of sodium silicate in comparison to the sodium hydroxide, achieving the best resistant capabilities both in bending and compression strength.