Argamassa geopolimérica com adição de cinza de casca de arroz

Abstract

A produção do Cimento Portland é responsável por 7% das emissões de carbono anualmente, devido à clinquerização, que necessita da queima de matérias-primas (calcário e argilas) a altas temperaturas, resultando na liberação de dióxido de carbono. Nesse contexto, a busca por alternativas sustentáveis com materiais menos poluentes ganhou visibilidade no mercado. O geopolímero destaca-se por gerar menos poluentes, sendo um substituto ao Cimento Portland, apresentando características semelhantes e potencial ecológico. Aliado ao geopolímero, a utilização de resíduos, como a cinza de casca de arroz (CCA), subproduto da queima da casca de arroz, contribui para os aspectos sustentáveis, melhora as características do material e evita o descarte no meio ambiente, pois é um resíduo altamente poluente pelo alto teor de sílica em sua composição. O metacaulim (MK), fonte de alumina e sílica, foi parcialmente substituído por CCA, assim como o silicato de sódio, que, juntamente com o hidróxido de sódio com concentração de 10 molar, forma a solução ativadora alcalina. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de argamassas geopoliméricas com adição de cinza de casca de arroz e resíduo de construção civil (RCC) como agregado miúdo, analisando o comportamento das propriedades em estado fresco (índice de consistência) e endurecido (resistência à compressão, absorção de água, porosidade aparente e densidade aparente), avaliados aos 7 e aos 28 dias de cura. Foram realizados testes com substituição de 0% (traço de referência), 10% e 20% do metacaulim por CCA, e de 0%, 10% e 20% de silicato de sódio. Adicionalmente, foram feitas substituições combinando ambos os materiais com CCA em teores de 5% e 10%. No estado fresco, observou-se a redução da trabalhabilidade da argamassa geopolimérica com a incorporação da CCA. Após 7 e 28 dias de cura em temperatura ambiente, os corpos de prova foram testados e analisados quanto às suas propriedades no estado endurecido. Com 7 dias de cura, o traço com substituição combinada de 5% apresentou melhor resistência à compressão. Aos 28 dias de cura, todos os traços mostraram ganho de resistência à compressão, sendo a substituição com melhor resultado a 10MK/SN com 18,61 MPa. Observou-se também que a possível falta de alumina (Al2O3) no sistema, devido à substituição do metacaulim, prejudicou a resistência à compressão de forma mais expressiva, ressaltando que a relação silício/alumínio deve ser a maior possível, dentro da trabalhabilidade desejada.

The production of Portland Cement is responsible for 7% of carbon emissions annually, due to clinkerization, which requires the burning of raw materials (limestone and clays) at high temperatures, resulting in the release of carbon dioxide. In this context, the search for sustainable alternatives with less polluting materials gained visibility in the market. The geopolymer stands out for generating fewer pollutants, being a substitute for Portland Cement, presenting similar characteristics and ecological potential. Combined with the geopolymer, the use of waste, such as rice husk ash (RHA), a by-product of burning rice husks, contributes to sustainable aspects, improves the characteristics of the material and avoids disposal in the environment, as it is a highly polluting waste due to the high silica content in its composition. Metakaolin (MK), a source of alumina and silica, was partially replaced by RHA, as well as sodium silicate, which, together with sodium hydroxide with a concentration of 10 molar, forms the alkaline activating solution. This work presents the development of geopolymeric mortars with the addition of rice husk ash and construction waste (CW) as fine aggregate, analyzing the behavior of properties in the fresh state (consistency index) and hardened state (compressive strength, water absorption, apparent porosity and apparent density), evaluated at 7 and 28 days of curing. Tests were carried out with replacement of 0% (reference trace), 10% and 20% of metakaolin with RHA, and 0%, 10% and 20% of sodium silicate. Additionally, replacements were made combining both materials with RHA at levels of 5% and 10%. In the fresh state, a reduction in the workability of the geopolymer mortar was observed with the incorporation of RHA. After 7 and 28 days of curing at room temperature, the specimens were tested and analyzed for their properties in the hardened state. After 7 days of curing, the mix with 5% combined replacement showed better compressive strength. After 28 days of curing, all mixes showed a gain in compressive strength, with the replacement with the best result being 10MK/SN with 18.61 MPa. It was also observed that the possible lack of alumina (Al2O3) in the system, due to the replacement of metakaolin, affected the compressive strength more significantly, highlighting that the silicon/aluminum ratio must be as high as possible, within the desired workability.