Reaproveitamento de resíduos da construção civil na produção de geopolímeros porosos sustentáveis reforçados com fibras de vidro

Abstract

Este trabalho teve como objetivo desenvolver geopolímeros leves e sustentáveis para aplicação na construção civil, utilizando resíduos de construção e demolição (RCD) como agregado miúdo em substituição a materiais convencionais. O estudo empregou uma matriz geopolimérica composta por metacaulim como fonte de aluminossilicato, ativada por uma solução alcalina de hidróxido de sódio (NaOH) e silicato de sódio (Na2SiO3). O pó de alumínio (PA) foi utilizado como agente formador de poros, enquanto fibras de vidro (FV) foram incorporadas como reforço estrutural. Os resultados demonstraram que a combinação desses materiais permite obter compósitos com excelente equilíbrio entre leveza e resistência mecânica. A investigação revelou que o pó de alumínio foi o fator mais significativo na determinação das propriedades do material, reduzindo a densidade aparente em aproximadamente 50% (de 1,72 g/cm³ para 0,85 g/cm³) quando utilizado na dosagem de 0,45 g. Verificou-se que a granulometria do RCD exerceu influência relevante, com a fração mais fina (0,3-0,6 mm) proporcionando os melhores resultados de resistência à compressão, que atingiu valores de até 3,28 MPa com a adição de 0,75% de fibras de vidro. A análise estatística confirmou que a interação entre os componentes é crucial para o desempenho final do material, sendo que a formulação ótima combinou RCD de granulometria fina, 0,45 g de PA e 0,5% de FV. Além dos aspectos técnicos, o estudo destacou importantes vantagens ambientais e econômicas da proposta, incluindo a valorização de resíduos da construção civil e a redução no consumo de recursos naturais. Os geopolímeros desenvolvidos apresentam potencial para diversas aplicações não estruturais na construção civil, como painéis divisórios, blocos de vedação e elementos de preenchimento, contribuindo para uma construção mais sustentável. Os resultados obtidos abrem perspectivas para pesquisas futuras sobre durabilidade, propriedades térmicas e acústicas, além da possibilidade de incorporação de outros resíduos industriais nas formulações.

Abstract: This study aimed to develop lightweight and sustainable geopolymers for application in civil construction, using construction and demolition waste (CDW) as fine aggregate to replace conventional materials. The research employed a geopolymer matrix composed of metakaolin as the aluminosilicate source, activated by an alkaline solution of sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3). Aluminum powder (AP) was used as a pore-forming agent, while glass fibers (GF) were incorporated as structural reinforcement. The results demonstrated that the combination of these materials enables the production of composites with an excellent balance between lightness and mechanical strength. The investigation revealed that aluminum powder was the most significant factor in determining the material's properties, reducing bulk density by approximately 50% (from 1.72 g/cm³ to 0.85 g/cm³) when used at a dosage of 0.45 g. It was found that the particle size of CDW played a relevant role, with the finest fraction (0.3?0.6 mm) providing the best compressive strength results, reaching values of up to 3.28 MPa with the addition of 0.75% glass fibers. Statistical analysis confirmed that the interaction between components is crucial for the material's final performance, with the optimal formulation combining fine-grained CDW, 0.45 g of AP, and 0.5% GF. Beyond technical aspects, the study highlighted significant environmental and economic advantages of the proposal, including the valorization of construction waste and reduced consumption of natural resources. The developed geopolymers show potential for various non-structural applications in civil construction, such as partition panels, sealing blocks, and filling elements, contributing to more sustainable construction. The obtained results open prospects for future research on durability, thermal and acoustic properties, as well as the possibility of incorporating other industrial waste into the formulations.