Caracterização mecânica das placas retangulares

Os valores de resistência à flexão em quatro pontos, obtidos para as placas de aluminossilicatos, Tabela 12, curadas a temperatura ambiente e rompidas aos 28 dias, foi determinado para amostra que apresentou menor concentração molar e maior resistência mecânica a compressão, Figura 17, e comparados com os valores de resistência à flexão em quatro pontos, Tabela 12, obtidos para as placas de cimento Portland.

A Figura 19, mostra as resistências máximas à flexão para as placas de aluminossilicatos e para as placas de cimento Portland.

Placas de aluminossilicatos Placas de cimento Portland PAS Força máxima

(N) Tensão máxima (MPa) PCP Força máxima (N) Tensão máxima (MPa) 1 374,42 3,33 1 402,85 3,58 2 390,11 3,47 2 394,03 3,50 3 380,30 3,38 3 409,71 3,64

Tabela 12 - Resultados dos ensaios de resistência a flexão em quatro pontos pontospontos

Figura 19 - Gráfico comparativo das tensões máximas das placas de aluminossilicatos e cimento Portland curados aos 28 dias

Fonte: Dados da pesquisa (2016).

Como pode ser observado na Figura 19, as tensões máximas à flexão das placas de cimento Portland (PCP) são ligeiramente maiores que as tensões máximas à flexão das placas de aluminossilicatos (PAS). Comparando a tensão máxima média à flexão para cada classe de placas temos os valores de 3,39 MPa para as PAS e 3,57 MPa para as PCP, correspondendo a 5,3% na diferença das tensões máximas médias.

As menores tensões à flexão das PAS em relação as tensões à flexão das PCP, podem estar relacionadas com diversos fatores, dentre eles aparecem a retração e as microfissuras observadas visualmente nas placas, esse fato ocorre em função da perda de água pelo processo químico de reação exotérmica de cura (LI, 2010).

Verifica-se também, que o cimento Portland por apresenta maior superfície especifica que a metacaulim, Tabela 10, caracteriza-se como um material mais fino, resultando em tamanho de poros menores nas PCP em relação as PAS, e consequentemente apresenta melhor desempenho mecânico (BAUER, 2011), desta forma, as PAS podem apresentar comportamento de resistência mecânica diferente em relação as PCP.

Os dados utilizados nas composições das amostra foram os mais consistente e confiável para confecção das PAS, os ensaios foram realizados com objetivo de obter uma argamassa para confecção de placas, onde ficou comprovado a capacidade de endurecimento e ganho de resistência em longas idades. Segundo Puertas (2014), a resistência mecânica dos cimentos álcalis-ativados atinge 70 a 80 % de sua resistência final logo nos primeiros dias de idade, havendo pouca diferença após os 28 dias.

5 CONCLUSÕES

A pesquisa possibilitou verificar as características físico-química da argila caulinitica e do metacaulim, bem como a características mecânicas das placas de aluminossilicatos e de cimento Portland obtidas.

Em sua composição química e mineralógica, a argila caulinitica apresentou maior quantidade de sílica e alumina, indicando que o material pode desenvolver atividade pozolânica e ser utilizado como matéria prima para produção do metacaulim.

A argila caulinita após o processo de calcinação manteve sua coloração branca devido a pequena quantidade de hematita presente na sua composição química.

A análise mineralógica de difração de raios-x, confirma a presença dos óxidos no metacaulim identificados pela análise química da fluorescência de raios-x.

A solução alcalina utilizada para ativar o metacaulim produz uma pasta que, quando atinge o estado de endurecimento, apresentam propriedades ligantes. O teor molar da solução alcalina mostrou-se fundamental para a produção das placas de aluminossilicatos.

Os resultados dos ensaios de resistência à compressão simples mostram que a solução alcalina de 6,25 mol é mais eficiente.

As placas de cimentos Portland por serem constituídas de matérias mais finos, e consequentemente tamanho de poros menores, apresentaram os melhores resultados nos ensaios de resistência à flexão em quatro pontos.

Embora este trabalho tenha sido realizado de maneira explorativa, o mesmo apresentou resultados condizente com a literatura.

6 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS

Curar as placas de aluminossilicatos em estufa, e avaliar se o produto apresenta maior resistente mecânica à flexão.

Diminuir o tamanho das partículas de metacaulim e avaliar a influência na resistência mecânica à flexão.

Estudar o controle da perda de água e avaliar a influência na retração, com a finalidade de reduzir as fissuras.

Avaliar a influência da porosidade na resistência mecânica das placas de aluminossilicatos.

Analisar a microestrutura das placas de aluminossilicatos através de MEV, e avaliar a influência na resistência mecânica à flexão.

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (1991). Cimento Portland pozolânico: NBR 5736. Rio de Janeiro.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (1992). Materiais pozolânicos: NBR 12653. Rio de Janeiro.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (1996). Determinação da Resistência à compressão: NBR 7215. Rio de Janeiro.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (1998). Cimento Portland – Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (Método de Blaine): NBR NM 76. Rio de Janeiro.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (2001). Cimento Portland e outros materiais em pó – Determinação da massa específica: NBR NM 23. Rio de Janeiro.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (2007). Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos: NBR 5739. Rio de Janeiro

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (2010). Concreto – Determinação da resistência à tração na flexão de corpos de prova prismáticos: NBR 12142. Rio de Janeiro BAUER, Luiz Alfredo Falcão. Materiais de construção: 2. Livros Técnicos e Científicos, 2011.

DAVIDOVITS,J., Geopolymers: inorganic polymeric new material ; J. THERM. ANAL., vol.37, p.1633-1656 ,1991.

DAVIDOVITS, J.; Properties of geopolymer cements, Alkaline Cements and Concretes, Kiev, Ukraine, p. 131–149, 1994 (a).

DAVIDOVITS,J. “Chemistry of Geopolymeric Systems, Terminology”, Proceedings of the Second International Conference Geopolymère “99”,p. 9-40, Saint-Quentin, France, 1999. DAVIDOVITS, Joseph (Ed.). Geopolymer, Green Chemistry and Sustainable Development Solutions: Proceedings of the World Congress Geopolymer 2005. Geopolymer Institute, 2005.

DUXSON, Peter et al. Understanding the relationship between geopolymer composition, microstructure and mechanical properties. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 269, n. 1, p. 47-58, 2005.

DUXSON, P.; MALLICOAT, S.W.; LUKEY, G.C.; KRIVEN, W.M; DEVENTER, J.S.J. VAN. The effect of alkali and Si/Al ratio on the development of mechanical properties of

FABBRI, B.; GUALTIERI, S.; LEONARDI, C. Modifications induced by the thermal treatment of kaolin and determination of reactivity of metakaolin.Applied Clay Science, v. 73, p. 2-10, 2013.

FELTRE, Ricardo. Fundamentos da química: 3. Moderna, 2001.

FERNANDEZ, Rodrigo; MARTIRENA, Fernando; SCRIVENER, Karen L. The origin of the pozzolanic activity of calcined clay minerals: a comparison between kaolinite, illite and montmorillonite. Cement and Concrete Research, v. 41, n. 1, p. 113-122, 2012.

FITOS, Michalis et al. Pozzolanic activity of thermally and mechanically treated kaolins of hydrothermal origin. Applied Clay Science, v. 116, p. 182-192, 2015.

GOÑI, S. et al. Sodium sulphate effect on the mineralogy of ternary blended cements elaborated with activated paper sludge and fly ash. Construction and Building Materials, v. 54, p. 313- 319, 2014.

GÖRHAN, Gökhan; KÜRKLÜ, Gökhan. The influence of the NaOH solution on the properties of the fly ash-based geopolymer mortar cured at different temperatures. Composites part b: engineering, v. 58, p. 371-377, 2014.

HAHA, M. Ben et al. Influence of slag chemistry on the hydration of alkali-activated blast- furnace slag—Part II: Effect of Al 2 O 3. Cement and Concrete Research, v. 42, n. 1, p. 74- 83, 2012.

LI, Chao; SUN, Henghu; LI, Longtu. A review: The comparison between alkali-activated slag (Si+ Ca) and metakaolin (Si+ Al) cements. Cement and Concrete Research, v. 40, n. 9, p. 1341-1349, 2010.

KAKALI, G. et al. Thermal treatment of kaolin: the effect of mineralogy on the pozzolanic activity. Applied clay science, v. 20, n. 1, p. 73-80, 2001.

KOMNITSAS, Kostas et al. Removal of heavy metals from leachates using organic/inorganic permeable reactive barriers. Desalination and Water Treatment, v. 51, n. 13-15, p. 3052- 3059, 2013.

LOWRY, Daniel R.; KRIVEN, Waltraud M. Effect of high tensile strength polypropylene chopped fiber reinforcements on the mechanical properties of sodium based geopolymer composites. In: Ceramic Engineering and Science Proceedings. 2010. p. 47.

MAURY, Maria Beatriz; BLUMENSCHEIN, Raquel Naves. Produção de cimento: Impactos à saúde e ao meio ambiente. Sustentabilidade em Debate, v. 3, n. 1, p. 75-95, 2012.

MEHTA, Povindar Kumar; MONTEIRO, Paulo Jose Melaragno. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. Ibracon, 2008.

MELO, L. G. A. Síntese e Caracterização de Geopolímero Contendo Filitos. Dissertação de Mestrado do Instituto Militar de Engenharia - IME, 2011.

MURTA, F. L. Produção de argamass a partir da ativação alcalina de metacaulim e de resíduo de tijolo moído por cales Virgem hidratada. Dissertação de Mestrado da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF, 2008.

OLIVEIRA, MP de; BARBOSA, Normando P. Potencialidades de um caulim calcinado como material de substituição parcial do cimento Portland em argamassas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 10, n. 2, p. 490-496, 2006.

PACHECO-TORGAL, F. et al. An overview on the potential of geopolymers for concrete infrastructure rehabilitation. Construction and Building Materials, v. 36, p. 1053-1058, 2012. PALOMO, A.; RUIZ-SANTAQUITERIA, C.; FERNANDEZ-JIMENEZ, A.; Cementos de

bajo impacto ambiental: activación alcalina de aluminosilicatos. X Congresso Latino

Americano de Patologia y XII Congresso de Calidad en la Construcción.CONPAT 2009. Valparaíso-Chile,2009.

PANGDAENG, Saengsuree et al. Influence of curing conditions on properties of high calcium fly ash geopolymer containing Portland cement as additive. Materials & Design, v. 53, p. 269- 274, 2014.

PERNÁ, Ivana; HANZLÍČEK, Tomáš; ŠUPOVÁ, Monika. The identification of geopolymer affinity in specific cases of clay materials. Applied Clay Science, v. 102, p. 213-219, 2014. PHAIR, J. W.; VAN DEVENTER, J. S. J. Characterization of fly-ash-based geopolymeric binders activated with sodium aluminate. Industrial & engineering chemistry research, v. 41, n. 17, p. 4242-4251, 2002.

PINTO, Amândio Teixeira. SISTEMAS LIGANTES OBTIDOS POR ACTIVAÇÃO ALCALINA DO METACAULINOO. 2004. Tese de Doutorado. UNIVERSIDADE DO MINHO.

PORTAL DO CONCRETO. Cimento. 2016. Disponível

em:<http://www.portaldoconcreto.com.br/cimento/concreto/cimento.html/>. Acesso em: 02 de junho de 2016.

PROVIS, John L., and Susan A. Bernal. "Geopolymers and related alkali-activated materials." Annual Review of Materials Research 44 (2014): 299-327.

PUERTAS, F., and M. Torres-Carrasco. "Use of glass waste as an activator in the preparation of alkali-activated slag. Mechanical strength and paste characterisation." Cement and Concrete

Research 57 (2014): 95-104.

RASHAD, Alaa M. "Properties of alkali-activated fly ash concrete blended with slag." Iran J

Mater Sci Eng 10.1 (2013): 57-64.

RICHARDSON, I. G. et al. Hydration of water-and alkali-activated white Portland cement pastes and blends with low-calcium pulverized fuel ash.Cement and Concrete Research, v. 83, p. 1-18, 2016.

ROMAGNOLI, Marcello et al. Rheology of geopolymer by DOE approach.Construction and Building Materials, v. 36, p. 251-258, 2012.

RYU, Gum Sung et al. The mechanical properties of fly ash-based geopolymer concrete with alkaline activators. Construction and Building Materials, v. 47, p. 409-418, 2013.

SANTA, RA ANTUNES BOCA, et al. "DESENVOLVIMENTO DE GEOPOLÍMEROS A PARTIR DE CINZAS PESADAS POR ATIVAÇÃO ALCALINA." Blucher Chemical

Engineering Proceedings 1.2 (2015): 9290-9296.

SANTA, Rozineide A. Antunes Boca et al. Geopolymer synthetized from bottom coal ash and calcined paper sludge. Journal of Cleaner Production, v. 57, p. 302-307, 2013.

SANTOS, P. Souza. Ciência e Tecnologia de Argilas, Vol. 1, Edgard Blücher, S. Paulo, SP (1989) 194. Rec. 28/10/2011, Ac. 30/03, 2012.

SANTOS, E. A. et al. Influence of diatomite addition in the properties of geopolymeric pastes: fluid loss control volume, thickening time and compressive strength. Cerâmica, v. 61, n. 359, p. 309-316, 2015.

SARKER, Prabir Kumar; KELLY, Sean; YAO, Zhitong. Effect of fire exposure on cracking, spalling and residual strength of fly ash geopolymer concrete.Materials & Design, v. 63, p. 584-592, 2014.

SHI, Caijun et al. The hydration and microstructure of ultra high-strength concrete with cement–silica fume–slag binder. Cement and Concrete Composites, v. 61, p. 44-52, 2015. SILVA, A. M. et al. INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DE HIDRÓXIDO DE SÓDIO NA SÍNTESE DE GEOPOLÍMERO USANDO A ESCÓRIA COMO PRECURSOR. Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n. 2, p. 13352-13359, 2015.

SOURI, Alireza et al. An investigation on pozzolanic activity of Iranian kaolins obtained by thermal treatment. Applied Clay Science, v. 103, p. 34-39, 2015.

STEVENSON, Christopher M.; GURNICK, Mary. Structural collapse in kaolinite, montmorilonite and illite clay and its role in the ceramic rehydroxylation dating of low-fired earthenware. Journal of Archaeological Science, v. 69, p. 54-63, 2016.

TECNOSIL. Sílica Ativa. 2016. Disponível em:<http://www.tecnosilbr.com.br/produtos- aditivos-saco-soluvel-concreto/>. Acesso em: 23 de maio de 2016.

TIRONI, Alejandra et al. Kaolinitic calcined clays–Portland cement system: Hydration and properties. Construction and Building Materials, v. 64, p. 215-221, 2014.

TORGAL, Fernando Pacheco; JALALI, Said. Cimento Portland normal versus ligantes geopoliméricos: Durabilidade e desempenho ambiental. 2010.

VALENCIA, Nancy Montes. Cementos Alcalinos: Materiales de Construcción Ecológicos. Revista CINTEX, v. 19, 2014.

VAN JAARSVELD, J. G. S. et al. The stabilisation of mine tailings by reactive geopolymerisation. Publications of the Australasian Institute of Mining and Metallurgy, v. 5, n. 2000, p. 363-371, 2000.

VASSALOS, E.A.S. Obtenção de Geopolímero a partir de Metaculim Ativado. Dissertação de Mestrado da Universidade Federal de Minas Gerais – MG, 2013.

VINSON, Jack R.; SIERAKOWSKI, Robert L. The behavior of structures composed of composite materials. Springer Science & Business Media, 2012.

WALLAH, S.E.; RANGAN, B.V. Low-calcium fly ash-based geopolymer concrete: Long-term properties. Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia, p. 107, 2006.