Utilização de cinza volante e metacaulim para produção de geopolímeros e mitigação da reação álcali-agregado

Abstract

O cimento Portland é um dos materiais de construção mais importantes, entretanto possui um elevado custo energético para produção, o que gera emissão de grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2) além de estar suscetível a processos de degradação de sua matriz cimentícia como a reação álcali-agregado (RAA). Como medida mitigatória é comum o uso de pozolanas como o metacaulim ou cinza volante, para prevenir o desenvolvimento da RAA além de diminuir a quantidade total de cimento Portland por m³ de concreto produzido, contribuindo para a redução de emissão de CO2. A utilização desses materiais pode proporcionar a formação de produtos chamados de geopolímeros na microestrutura porosa do concreto. A produção desses materiais necessita de um precursor a base de aluminossilicatos que dissolve em uma solução de alcalinidade similar à da solução de poros do concreto. Esses compostos partem para a sua reorganização de cadeias poliméricas a base de sílica e alumínio com boas propriedades químicas e mecânicas. Para avaliar se o uso desses materiais produz geopolímeros na microestrutura das argamassas mitigando a RAA foram moldados corpos de prova de argamassa de cimento Portland com adição de cinza volante e metacaulim, além de barras prismáticas para o ensaio acelerado de barras de argamassa com dois agregados previamente selecionados. Corpos de prova foram rompidos por compressão axial e ensaiados para determinação de absorção de água por imersão, enquanto as barras tiveram suas expansões monitoradas por 28 dias. Após esses ensaios, amostram foram preparadas para caracterização por MEV e EDS. Tanto o uso de metacaulim quanto cinza volante interferiram nas propriedades das argamassas, sendo observado que suas utilizações resultaram em comportamentos diferentes dependendo do tipo de adição utilizado e reatividade do agregado para a RAA. Quanto as barras, a utilização das adições reduziu as expansões características do mecanismo de degradação, indicando que os materiais mitigam as manifestações patológicas da reação álcali-agregado. Nas microestruturas de todas as argamassas foram encontradas fases semelhantes a geopolímeros, indicando que o uso dessas adições não implica somente na formação de C-S-H secundário. Conclui-se que o metacaulim e a cinza volante são capazes de controlar a redução de durabilidade de estruturas de concreto de cimento Portland devido a reação álcali-agregado, o que ocorre pelo consumo dos reagentes necessários para a RAA na produção dos geopolímeros.