Aglomerante alternativo ao cimento Portland produzido com óxido de magnésio e metacaulim

Abstract

O cimento Portland se destaca como um dos materiais mais consumidos atualmente em todo o mundo. Entretanto todo o seu processo de produção exige um grande emprego de recursos naturais, alto consumo de energia, além de ser uma das principais fontes de emissão dos chamados gases de efeito estufa. Desta forma, formulações alternativas ao aglomerante vem sendo estudadas, dentre eles, destaca-se o cimento magnesiano que dentre diversas formulações, pode ser produzido pela junção do óxido de magnésio (MgO) e um material silicioso, ou seja, rico em dióxido de silício (SiO2 – também chamado de sílica), resultando em um ligante com características semelhantes ao cimento Portland e que apresenta diversos aspectos sustentáveis. Diante do exposto, este trabalho visou estudar o comportamento de um aglomerante alternativo composto por MgO e metacaulim, como fonte de SiO2 para o sistema, e compará-lo a um sistema referencial mais estudado composto por MgO e sílica ativa (fonte de SiO2 mais empregada). Para isso foram confeccionadas e analisadas pastas com duas proporções distintas dos constituintes (40/60 e 60/40 – em massa) e com duas diferentes relações água/aglomerante (a/a) (0,6 e 0,7). O programa experimental contou com ensaios de fluorescência de raio-x (FRX); difração de raio-x (DRX); espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); microscopia eletrônica de varredura (MEV); termogravimetria (TG); resistência à compressão; temperatura por tempo e absorção de água por capilaridade. Os resultados obtidos permitiram compreender que a combinação de MgO com metacaulim, produz produtos de hidratação capazes de fornecer resistência a compressão as pastas, assim como ocorre com o sistema MgO e sílica ativa, e ainda devido a presença de alumina na composição química do metacaulim, a formação de outro produto de hidratação, chamado hidrotalcita, foi confirmada. A resistência a compressão atingida com as pastas de metacaulim foi inferior ao do sistema de referência com sílica ativa, e assim estudos futuros devem ser conduzidos visando o aprimoramento do sistema.

Portland cement stands out as one of the most consumed material worldwide today. However, its entire production process requires a large use of natural resources, high energy consumption, besides to be one of the main sources of emission of greenhouse gases. In this way, alternative formulations to the binder have been studied, among them, magnesium cement stands out, which, among several formulations, can be produced by the combination of magnesium oxide (MgO) and a siliceous material (a material rich in silicon dioxide - SiO2 – also called silica), resulting in a binder with characteristics similar to PC and which presents several sustainable aspects. Given the above, this work aimed to study the behavior of an alternative binder composed of MgO and metakaolin, as a source of SiO2 for the system, and compare it to a more studied reference system composed of MgO and silica fume (a most used source of SiO2). For this purpose, pastes with two different proportions of the constituents (40/60 and 60/40 – by mass) and with two different water/binder ratios (0.6 and 0.7) were prepared and are being analyzed. The experimental program included x-ray fluorescence (FRX); x-ray diffraction (XRD); Fourier transform infrared spectroscopy FTIR); scanning electron microscopy (SEM); thermogravimetry (TG); compressive strength; temperature by time and absorption by capillarity. The results obtained allowed us to understand that the combination of MgO with metakaolin produces hydration products capable of providing compressive strength to the pastes, as well as with the system MgO and silica fume, and also due to the presence of alumina in the chemical composition of metakaolin, the formation of another hydration product, called hydrotalcite, was confirmed. The compressive strength achieved with metakaolin pastes was lower than the reference system with silica fume, and thus, future studies should be conducted in order to improve the system.