Deformação de Vigas Construídas com Geopolímeros

Abstract

Ao longo dos tempos têm-se verificado diversos problemas no uso do cimento de Porland Normal (CPN), tanto na vertente de impactes ambientais associados à sua produção, como das limitações ao nível do seu desempenho mecânico, durabilidade e problemas relacionados com a agressividade ambiental, como os ataques de ácidos e/ou sulfatos. Além disso, existe o inconveniente de se requererem curvas granulométricas específicas, que tem implicações a nível paisagístico. Nos dias que correm, torna-se necessário procurar alternativas ao uso do tradicional cimento, na tentativa de mitigar os impactes dos aspetos atrás referidos, sendo que o desuso do CPN pode reduzir até 70% as emissões de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera. Na presente dissertação pretende-se assim estudar a viabilidade da utilização de um material ativado alcalinamente, o metacaulino castanho. O trabalho desenvolvido através de análise experimental incide essencialmente na avaliação da deformação à flexão de vigas simplesmente apoiadas. Estas são constituídas por metacaulino castanho e sujeitas a duas cargas simetricamente colocadas. Nesta dissertação pretende se avaliar o desempenho destas vigas nos diversos estados do comportamento estrutural, nomeadamente desde a fase linear até à rotura, de forma a estudar a viabilidade deste material na substituição do tradicional betão de cimento. O metacaulino apresentou, de um modo geral, um comportamento promissor para a sua utilização em elementos estruturais. O módulo de elasticidade estimado foi de sensivelmente 17GPa, aproximadamente metade do valor dos betões da classe (C20/25). Para o valor médio de tensão de rotura à tração, este foi na ordem dos 5MPa, correspondendo ao dobro do valor dos betões da mesma classe. As vigas de metacaulino também se revelaram muito dúcteis, uma característica importante no estudo das deformações.

Over the time, some problems in Ordinary Portland Cement have been reported, namely the pollution level of its production or the known limitations in terms of its mechanical performance, durability and problems caused by environmental aggression, e. g. acids and/or sulfates. Another problem in the use of Ordinary Portland Cement (OPC) is related with the usage of very specific size distribution curves that have implications at the landscape level. Due to these aspects the present work aims to study the feasibility of using an alkali-activated material - the brown metakaolin - as a replacement for the traditional cement. Just in the production of this material it is possible to reduce up to 70% of carbon dioxide (CO2) emissions. The work developed through an experimental study focuses mainly on the evaluation of the bending deformation of simply supported beams. These beams are made of brown metakaolin and subjected to two symmetrically load points. The present work intends to analyze the behavior of these beams in various phases of the load displacement behavior, starting from the linear phase until failure, in order to study the feasibility of this material in the replacement of traditional cement concrete. In general, the metakaolin showed a promising performance for use in structural members. The modulus of elasticity was around 17GPa which is approximately half the amount of concrete C20 / 25. The medium value of the tensile strength was about 5MPa corresponding to twice the value of the same concrete. Metakaolin beams also turned out to be very ductile, an important feature in studies on deformation.