5.3.1 M ICROESTRUTURA E COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO SOLO ESTABILIZADO ( SEM / EDS )

5.3.1.1 - Influência do tempo de cura

A análise dos aspetos microestruturaisdas misturas que a seguir se apresenta (Figuras 5.29 e 5.30) refere-se a misturas com diferentes tempos de cura, sendo eles 3 e 30 dias. Desta forma pretendem-se verificar as principais alterações que possam ocorrer em função dos diferentes tempos de cura, para misturas com o mesmo teor em água e cimento.

Figura 5.29 - Imagens da mistura C3_(A1): a) Obtida recorrendo a microscópio ótico; b), c) e d)Imagens SEM obtidas por microscópio de varrimento

Figura 5.30 - Imagens da mistura C30_(A1): a) Obtida recorrendo a microscópio ótico; b), c) e d) Imagens SEM obtidas por microscópio de varrimento

A imagem a) da Figura 5.29 apresenta menor microporosidade, menos vazios que a imagem a) da Figura 5.30, sendo estes aspetos também reforçados pelas imagens b) de ambas as Figuras. Mas estas imagens também mostram que com o tempo de cura a agregação dos inertes aumenta, sendo depois o índice de vazios existentes (devido a agregação dos inertes), reduzido recorrendo a um processo de compactação, aumentando assim a resistência do solo- cimento com o tempo de cura.

É de destacar a imagem d) da Figura 5.29, onde é possível observar a presença de cristais sob a forma de agulhas, a chamada etringite. O aparecimento desta é comum no início do processo de hidratação do cimento, aspeto já mencionado no Capitulo 2, Secção 2.6.2.1.

Comparando ambas as imagens d) são notórias diferenças, pois na imagem d) da Figura 5.30 é possível observar o aumento dos cristais sob a forma de agulhas, ou seja, estamos na presença de uma estrutura cristalina em placas que irá conferir maior rigidez à mistura. Esta imagem apresenta outra fase cristalina que também é normal aparecer na hidratação do cimento, o aparecimento de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H). A formação destes é mais significativa com o tempo, por isso a justificação de termos misturas mais resistentes aos 30 dias, pois a formação de C-S-H irá diminuir a porosidade das misturas.

Com a análise química realizada para todas as misturas em estudo conseguimos obter a composição global das misturas, porque foi feito um EDS global. Sendo assim, só podemos mencionar os elementos químicos presentes nas misturas e não discutir a variação das quantidades presentes nas mesmas.

Com base nas Figuras 5.31 e 5.32, que representam o espetro e quantificação percentual dos elementos químicos das misturas, é possível saber os elementos químicos predominantes nas mesmas, para os diferentes tempos de cura.

Figura 5.32 - Espetro da composição química da mistura C30_(A1) com 30 dias de cura, obtido por EDS

Verifica-se que os elementos químicos predominantes nas misturas são o Silício e o Alumínio, apresentando a mistura aos 30 dias de cura maior quantidade de Cálcio que a de 3 dias. Mg Al Si S K Ca Fe 30,15 2,08 5,49 31,86 3,13 Elemento Químco Peso molecular,Wt (%) 0,88 26,42

5.3.1.2 - Influência do teor em ligante

As imagens das Figuras 5.30 e 5.33 de misturas com 30 dias de cura, permitem avaliar as diferenças morfológicas, tendo em conta diferentes percentagens de cimento.

Figura 5.33 - Imagens da mistura A30_(A1): a) Obtida recorrendo a microscópio ótico; b), c) e d) Imagens SEM obtidas por microscópio de varrimento

Em termos de macroporosidades não parece haver grandes diferenças comparando as imagens a), b) e c) das Figuras 5.30 e 5.33, todas elas apresentam alguma agregação dos inertes e alguns vazios. A diferença na percentagem de ligante das misturas, sem serem compactadas, não apresenta diferenças significativas na microestrutura do solo-cimento.

As imagens d) das Figuras 5.30 e 5.33 apresentam algumas placas de hidróxido de cálcio já cobertas por alguns tufos de silicatos de cálcio hidratados (C-S-H). Nestas imagens não se

encontram significativas mudanças devido ao aumento da percentagem de ligante de 5% para 10%, talvez pelo facto de este aumento não ser representativo tendo em conta a pequena quantidade de amostra necessária para está análise ou mesmo a fração escolhida para a análise. Continuam a ser identificadas nas imagens SEM as várias fases devido ao processo de hidratação do cimento.

As Figuras 5.32 e 5.35, permitem identificar os elementos químicos predominantes das misturas com diferentes percentagens de cimento, para o período de 30 dias de cura.

Figura 5.34 - Espetro da composição química da mistura A30_(A1) com 30 dias de cura, obtido por EDS

Verifica-se que os elementos químicos predominantes na mistura A30_(A1), são o Silício (38%), o Alumínio (31%) e o Cálcio (21%). A mistura C30_(A1) apresenta 32% de Cálcio, 30% de Silício e 26% de Alumínio. Mg Al Si S K Ca Fe 5,38 20,84 3,50 Elemento Químco Peso molecular,Wt (%) 0,61 30,62 37,80 1,26

5.3.1.3 - Influência do teor em água

Nas Figuras 5.35 e 5.36, apresentam-se as diferenças microestruturais das misturas preparadas para diferentes teores em água e 30 dias de cura.

Figura 5.35 - Imagens da mistura C30_(B1): a) Obtida recorrendo a microscópio ótico; b), c) e d) Imagens SEM obtidas por microscópio de varrimento

Figura 5.36 - Imagens da mistura C30_(B3): a) Obtida recorrendo a microscópio ótico; b), c) e d) Imagens SEM obtidas por microscópio de varrimento

As imagens a) das Figuras 5.35 e 5.36 evidenciam que as partículas de ambas as misturas estão envolvidas, parecendo esta ligação ser mais solta na Figura 5.35. Mas não significa que a microestrutura mostrada pela imagem a) da Figura 5.36 confira ligações entre partículas mais fortes, isto pelo aspeto pouco firme que apresentam.

É de salientar a presença de tufos de silicatos de cálcio hidratados em ambas as imagens d) das Figuras 5.35 e 5.36, mas na imagem da Figura 5.36 as cristalizações parecem muito incipientes, tendo em conta que estamos a falar do mesmo tempo de cura, apresentando assim uma cristalização mal formada. Ou seja, a mistura com maior teor em água manifesta poucas cristalizações que não favorecem as propriedades do material, como foi demonstrado laboratorialmente (Quadro 5.1).

Com base nas Figuras 5.37 e 5.38, que representam o espetro e quantificação percentual dos elementos químicos da mistura, é possível analisar os elementos químicos presentes na mesma, tendo em conta diferentes teores em água e para um período de cura de 30 dias.

Figura 5.37 - Espetro da composição química da mistura C30_(B1) com 30 dias de cura, obtido por EDS Mg Al Si S K Ca Fe 4,25 35,57 4,44 Elemento Químco Peso molecular,Wt (%) 1,12 23,03 29,94 1,64

Figura 5.38 - Espetro da composição química da mistura C30_(B3) com 30 dias de cura, obtido por EDS

Confrontando as respetivas Figuras e complementando com a informação dos Quadros que contêm a percentagem de cada elemento químico é de frisar a existência na mistura C30_(B3) de um elemento químico até agora não evidenciado nas restantes misturas, o Titânio. No que diz respeito aos restantes elementos químicos, verifica-se a presença do mesmo tipo de elementos em ambas as misturas.

Mg Al Si S K Ca Ti Fe 8,92 18,71 0,85 1,81 Elemento Químco Peso molecular,Wt (%) 0,51 16,91 51,46 0,83