Análise dos materiais anidros

3.2.2.1 Caracterização química e mineralógica

A composição química dos cimentos foi medida em pastilhas fundidas com tetraborato de lítio anidro. Relativa a análise quantitativa por comparação com materiais de referência em espectrometria por fluorescência de Raio-X, no Instituto de Pesquisas e Tecnologias (IPT) utilizando o equipamento Axios Advanced, da marca PANalytical.

A composição mineralógica foi medida por difração de Raio-X. A técnica consiste em incidir uma radiação em um material e detectar os fótons difratados. Se a amostra possuir uma estrutura cristalina, com átomos arranjados regularmente no espaço, a difração de raio- X ocorrerá nas direções de espalhamento que satisfazem a Lei de Bragg. O equipamento incide o Raio-X sobre o material e capta o ângulo refratado, como a intensidade dos raios refratados depende da distância entre os átomos na estrutura cristalina é possível identificar a fase contida na amostra através do ângulo difratado.

Os ensaios de difração de Raio-X foram realizados com o difratômetro modelo X’Pert

MPD da marca PANalytical, com detector PW3011/10 do Laboratório de Matérias Primas

(LMP) no departamento de Engenharia de Materiais da Escola Politécnica da USP. A configuração de ensaio esta apresentada na Tabela 3-2.

Tabela 3-2 – Configuração do ensaio de difração de Raio-X

Configuração de ensaio Amostra

Equipamento X’Pert MPD - PANalytical

Fonte de Raio-X CuKα1,2 (λ = 1.54059 Å)

Voltagem do tubo 40 kV

Corrente do tubo 40 mA

Modo de Varredura Contínuo

Característica da amostra Granulometria 90% passante em peneira de 75µm

Pré-tratamento da amostra Moagem

Preparação da amostra Back loading

Varredura angular (º2θ) 5 a 70

Passo angular (º2θ) 0.001

Tempo/passo angular (s) 20

Tempo total de análise 16 horas

As fases foram quantificadas pelo método Rietveld, usando o software HighScore Plus

v 4.6 e a base de dados Panalytical Inorganic Structure Database. Como os cimentos

analisados possuem fases amorfas, o método de padrão interno indicado por (MADSEN; SCARLETT; KERN, 2011) foi usado para a análise quantitativa de fases. O fluoreto de lítio (LiF) foi selecionado como padrão interno, por não apresentar picos em sobreposição com os das fases presentes nos cimentos, além de apresentar poucos picos na região do halo amorfo (GOBBO, 2009).

Para o material anidro pesou-se 5 gramas de amostra e foram adicionados 10% em massa de padrão interno (LiF), ambos os materiais foram homogeneizados juntos em almofariz de ágata até toda a mistura passar na peneira com abertura de 75μm. Na sequência os materiais foram alocados no porta amostra, através do sistema back loading para evitar a orientação das fases e então foi realizada a coleta de dados pelo difratômetro. Foi analisada a qualidade do refinamento Rietveld através de dois indicadores estatísticos calculados pelo próprio software, são eles o Rwp e o GOF (equações 3-1, 3-2 e 3-3).

RWP = [ ∑ Wi(Yio−Yic)2 ∑ WiYio2 ] 1 2 (3-1) Rexp = [ 𝑁 − 𝑃 ∑ WiYio2] 1 2 (3-2) 𝐺𝑂𝐹 = [𝑅𝑤𝑝 𝑅𝑒𝑥𝑝] 2 (3-3)

Onde, Rwp é o perfil ponderado, Rexp é o perfil esperado, N é o número de parâmetros sendo refinados e P é o número de observações. Segundo GOBBO (2009), o Rwp é o indicador que melhor avalia a qualidade do refinamento sendo um valor próximo a 10 considerado um refinamento otimizado, já o goodness-of-fit (GOF), quando equivalente a 1 condiz a um refinamento perfeito, porém valores abaixo de 5 já revelam um bom resultado.

3.2.2.2 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

Os cimentos também foram analisados por microscopia eletrônica de varredura (FEI-

quanta 600FEG) com espectroscopia de dispersão de energia (energy dispersive spectroscopy - EDS) (Bruker – SSD Xflash Quantax 400). As condições de funcionamento para a obtenção

das imagens foram: alto vácuo; alta tensão – 10 kV; Detector de elétrons secundário. O software Esprit foi usado para analisar os resultados de EDS. A preparação da amostra seguiu estas etapas: (i) um stub de alumínio (1cm de diâmetro) foi fixado na parte de baixo de um recipiente, no topo do stub foi colocada uma fita dupla face de carbono; (ii) os pós foram então dispersos no ar dentro do recipiente selado; (iii) o stub de alumínio foi coletado e revestido com uma fina camada de platina usando um sistema de revestimento (BAL-TEC-med-020). O revestimento de platina foi usado para a condução elétrica, bem como para obter imagens com alta resolução.

3.2.2.3 Características físicas

Os parâmetros físicos foram obtidos através dos seguintes métodos:

• Distribuição de tamanho de partícula foi determinada por meio de difração a laser (Helos/KR, Sympatec) com as partículas dispersas em água deionizada (SUCELL,

Sympatec). O pó foi misturado com água em uma proporção em volume (1/25) por 60

segundos em 1500rpm com um misturador rotatório, então parte desta suspensão foi inserida no reservatório que já tinha água deionizada. Os parâmetros: agitação e bombeamento foram fixados em 40% e 50% respectivamente, para reduzir a formação

de bolhas. Imediatamente antes do teste, a dispersão por ultrassom foi empregada durante 90 segundos, em seguida, as medições foram realizadas três vezes em sequência onde cada repetição durou 10 segundos. O mesmo protocolo foi seguido para as suspensões com e sem superplastificante. O teor de aditivo utilizado foi o obtido conforme descrito na secção 3.2.3.2.

• Área superficial específica foi determinada pelo método BET (Belsorpmax, Bel Japan). As amostras foram alocadas em estufa a 40°C por 16 horas antes da realização do ensaio. Parâmetros do ensaio: 1.5 g de amostra, adsorção de nitrogênio, temperatura de adsorção - 25°, pressão de vapor – 95kPA.

• A densidade real foi medida através de um picnômetro de hélio (Multipycnometer

Quantachrome MVP 5DC).

• O cálculo do fator de forma foi obtido dividindo a área superficial específica BET pela área superficial específica teórica obtida através da difração a laser (HUNGER; BROUWERS, 2009), que pressupõe que todas as partículas são esferas perfeitas (ERDOĞAN et al., 2010). Quanto mais próximo o fator de forma é a 1, mais similar de uma esfera perfeita é a partícula. O volume superficial específico (VSABET) é obtido multiplicando a área BET pela densidade real do material.