Desenvolvimento de concreto geopolimérico leve estrutural utilizando argila caulinítica calcinada e agregado de argila expandida

Abstract

A cada dia, a sociedade moderna se depara com novos desafios no desenvolvimento técnico científico. Um desses desafios é a dependência do cimento Portland na produção de concreto e o impacto ambiental gerado. Este trabalho teve como objetivo a caracterização e avaliação de uma argila caulinítica (AP) adquirida de uma jazida em Pantano-RS e sua aplicação como precursor metacaulinítico na produção de cimento geopolimérico, utilizando hidróxido de sódio e silicato de sódio como ativadores nos estudos de formulação. A argila caulinítica foi queimada a 750 °C e testada em quatro concentrações molares de ativador. Ao mesmo tempo, três formulações diferentes de ativadores foram utilizadas para a produção de pasta (PST), argamassa (AG) e concreto geopolimérico leve com propriedades estruturais (CGL). Para a produção do CGL foi utilizado o agregado de argila expandida (AAE) do único fabricante do país. O CGL com agregado de argila expandida foi comparado com outro CGL, formulado também com agregado de argila expandida extremamente leve, queimado a 1300 °C (AAE-RS-1300) e desenvolvido em laboratório. Posteriormente, foi realizada outra comparação com um concreto geopolimérico normal (CGN) de agregado de brita granítica. A comparação entre os três concretos se deu com um volume de 30% de agregados. Mediante os resultados obtidos, foi possível comprovar a viabilidade do uso da AP, como precursor geopolimérico (metacaulinita), a qual apresentou alta reatividade após queima a 750 °C. A melhor metodologia de dosagem ocorreu quando o hidróxido de sódio foi dissolvido diretamente no silicato de sódio na concentração de 8 mol. A resistência à compressão (RM) máxima da pasta foi de 43,18 MPa e a da AG foi de 34,71 MPa. O CGL com 20% AAE atingiu 30,38 MPa com massa específica de 1,95 kg/dm³ após a cura a 50 °C e com 7 dias de idade, de modo que pode ser classificado como concreto leve estrutural. Os principais fatores que influenciaram a RM do CGL foram a sua estequiometria, a temperatura de cura, a idade e a utilização dos diferentes tipos de agregados, destacando-se o teor de água como fator fundamental na otimização da RM.

Every day, modern society is faced with new challenges in technical-scientific development. One of these challenges is the dependence on Portland cement in the production of concrete and the environmental impact generated. This work aimed to characterize and evaluate a kaolinite clay (AP) acquired from a deposit in Pantano-RS and its application as a metakaolinite precursor in the production of geopolymer cement, using sodium hydroxide and sodium silicate as activators in formulation studies. Kaolinite clay was fired at 750 °C and tested at four molar concentrations of activator. At the same time, three different activator formulations were used for the production of paste (PST), mortar (AG) and lightweight geopolymer concrete with structural properties (CGL). For the production of CGL, expanded clay aggregate (AAE) from the only manufacturer in the country was used. The CGL with expanded clay aggregate was compared with another CGL, formulated with extremely light expanded clay aggregate fired at 1300 °C (AAE-RS-1300) and developed in the laboratory Subsequently, another comparison was carried out with a normal geopolymer concrete (CGN) made of crushed granitic aggregate. The comparison between the three concretes took place with 30%vol of aggregates. Based on the results obtained, it was possible to prove the feasibility of using AP as a geopolymeric precursor (metakaolinite), which showed high reactivity after calcination at 750 °C. The best dosing methodology occurred when sodium hydroxide was dissolved directly in sodium silicate at a concentration of 8 mol. The maximum compressive strength (MR) of the paste was 43.18 MPa and that of AG was 34.71 MPa. CGL with 20% AAE reached 30.38 MPa with a specific gravity of 1.95 kg/dm³ after curing at 50 °C with 7 days of age, so it can be classified as structural lightweight concrete. The main factors that influenced the RM of CGL were its stoichiometry, curing temperature, age and the use of different types of aggregates, highlighting the water content as a fundamental factor in optimizing RM.