Compósitos geopoliméricos obtidos pela ativação alcalina de metacaulim e aluminossilicatos de minerais suscetíveis a reações do tipo álcali-agregado - Valenga, Matheus Villian (2023)
Matrizes álcali-ativadas de precursores Si+Al ou geopolímeros são compósitos cimentícios obtidos a partir da ativação alcalina de aluminossilicatos amorfos e apresentam propriedades físico-mecânicas semelhantes a matrizes de cimento Portland hidratadas. As soluções ativadoras são produzidas a partir de hidróxidos e silicatos alcalinos, sendo capazes de dissolver os materiais precursores. Quanto aos precursores de geopolímeros, qualquer material com elevadas quantidades de silício e alumínio e estrutura molecular desordenada pode ser utilizado para a produção dessas matrizes, obedecendo às relações molares adequadas entre Si/Al. Nesse contexto se enquadram materiais como metacaulim, cinzas volantes, lamas vermelhas, e alguns aluminossilicatos minerais. Em paralelo, é de bem estabelecido conhecimento que o uso de fases minerais a base de sílica amorfa em matrizes cimentícias ricas em Na/K pode ocasionar em um mecanismo de degradação conhecido como reação álcali-sílica (RAS). Esse fenômeno tende a ocorrer em concretos de cimento Portland e matrizes álcali-ativadas com precursores a base de Si+Ca, onde as manifestações patológicas da RAS são severas. Porém em geopolímeros isso não é observado, e tendo em vista a semelhança entre os seus precursores e as fases minerais que propiciam a RAS, é possível que o motivo disso seja que durante a consolidação dos geopolímeros as fases minerais sejam uma fase ativa da reação. Para verificar tal hipótese o objetivo desse trabalho foi produzir geopolímeros mistos de metacaulim e agregados minerais suscetíveis a RAS, em diferentes níveis, e analisar as mudanças físicas, químicas, mecânicas e morfológicas que foram proporcionadas. O procedimento metodológico foi seccionado em 5 principais etapas: definição e preparação de precursores e ativadores alcalinos; caracterização desses insumos e definição de proporções de materiais; moldagens testes de amostras de geopolímero; moldagens definitivas e caracterização físico- mecânica; e por fim caracterização química e microestrutural dos produtos. Foram usados dois agregados minerais pulverizados e peneirados, e metacaulim como precursores, e hidróxido e silicato de sódio como ativadores. Estes precursores foram caracterizados quimicamente por FRX, DRX, FTIR e espectroscopia Raman. Após o teste inicial e validação do traço definido, os demais corpos de prova foram moldados, e caracterizados físico-mecanicamente por absorção de água por imersão e compressão axial e diametral. Por fim, a caracterização química foi realizada e a microestrutural por microscopia eletrônica por varredura. Os resultados indicam que a presença de agregados minerais nos geopolímeros reduzem ou incrementam suas resistências mecânicas dependendo da porcentagem de substituição de metacaulim, idade e temperatura de cura. A absorção de água reduziu drasticamente em geopolímeros compostos com agregados, indicando que há a redução de poros capilares nas matrizes quando o metacaulim é substituído. A caracterização química e molecular indicou que algumas fases minerais dos agregados apresentam ligações químicas iguais a geopolímeros cristalinos, e a substituição de metacaulim por agregados proporcionou a formação de zeólitas nas matrizes quando curadas a 80 oC. A caracterização microestrutural demonstrou que os agregados podem servir como centros de nucleação para o produto geopolimérico, ou dissolvem no meio alcalino para produção de geopolímero. Concluiu-se que agregados suscetíveis a RAS podem ser utilizados como precursores de geopolímero, porém estudos aprofundados para garantir propriedades mecânicas eficientes ainda são necessários.