Influência de diferentes métodos de cura na produção de pastas com aglomerante alternativo à base de óxido de magnésio e cinza de folha de bambu

Abstract

O expressivo consumo energético e de matérias-primas e a elevada geração de resíduos e emissões de CO2 associados à produção de aglomerantes e agregados tradicionais reforçam a relevância de estudos sobre aglomerantes alternativos ao cimento Portland (CP). Nesse contexto, os aglomerantes à base de óxido de magnésio (MgO) reativo destacam-se por sua baixa temperatura de produção (700-1000°C) comparada ao CP (1450°C), além do potencial de ganho de resistência por meio da captura de CO2 e da adição de fontes de SiO2 amorfo, podendo ser utilizados em diversas aplicações na construção civil, como em argamassas e concretos. O objetivo deste trabalho foi avaliar um aglomerante à base de MgO, com cinzas da queima da folha de bambu (CFB) como fonte alternativa de SiO2. Foram produzidas pastas com relação água/aglomerante (w/b) de 0,50 e diferentes proporções de MgO e CFB, submetidas a três condições de cura (selada, ar-água e água-ar), visando investigar curas alternativas à cura por carbonatação. Os ensaios incluíram reatividade, granulometria, fluorescência de raios X (FRX), resistência à compressão, expansão linear, difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG/DTG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados demonstraram que a adição de CFB promoveu desempenho mecânico superior ao das pastas contendo apenas MgO, atribuído à reação do SiO2 com a brucita, formando silicato de magnésio hidratado (M-S-H), conforme os ensaios de DRX, TG e MEV. A resistência aumentou para teores de CFB de até 40%, enquanto proporções superiores indicaram tendência de redução. As curas ar-água e água-ar demonstraram melhores desempenhos em relação à cura selada, em concordância com os dados de TG, sendo a maior resistência à compressão obtida para a amostra CFB40_0,5_A (10,27 MPa aos 28 dias). A baixa concentração de CO2 nas condições de cura estudadas não foi suficiente para uma formação perceptível de CMHs, conforme observado nas análises de DRX e MEV, o que contribuiu para o desenvolvimento limitado de resistência das pastas de MgO-CFB. Além disso, a expansão linear reduziu com o aumento da proporção de CFB e aumentou ao longo do tempo, devido à formação de M-S-H e à redução do teor de MgO. Dessa forma, conclui-se que a combinação de MgO e CFB é promissora como um aglomerante alternativo, sobretudo por resultar em uma menor expansão do aglomerante e substituir fontes convencionais de SiO2.

The significant energy and raw material consumption, along with the high generation of waste and CO2 emissions associated with the production of traditional binders and aggregates, reinforces the relevance of studies on alternative binders to Portland cement (PC). In this context, reactive magnesium oxide (MgO) based binders stand out due to their low production temperature (700-1000°C) compared to PC (1450°C), as well as the potential for strength gain through CO2 capture and the addition of amorphous SiO2 sources, and can be used in various applications in civil construction, such as in mortars and concretes. The objective of this work was to evaluate a MgO-based binder using bamboo leaf ash (BLA) as an alternative source of SiO2. Pastes with a water/binder ratio (w/b) of 0.50 and different proportions of MgO and BLA were produced and subjected to three curing conditions (sealed, air-water, and water-air) to investigate alternative curing methods to carbonation. Tests included reactivity, particle size distribution, X-ray fluorescence (XRF), compressive strength, linear expansion, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG/DTG), and scanning electron microscopy (SEM). The results demonstrated the addition of BLA promoted superior mechanical performance compared to pastes containing only MgO, attributed to the reaction of SiO2 with brucite, forming hydrated magnesium silicate (M-S-H), as evidenced by XRD, TG and SEM tests. Strength increased for CFB contents up to 40%, while higher proportions indicated a tendency towards reduction. Air-water and water-air curing demonstrated better performance compared to sealed curing, in agreement with TG data, with the highest compressive strength obtained for sample BLA40_0.5_A (10.27 MPa at 28 days). The low CO2 concentration under the curing conditions studied was not sufficient for perceptible formation of HMCs, as observed in XRD and SEM analyses, which contributed to the limited strength development of the MgO-BLA pastes. Furthermore, linear expansion decreased with increasing BLA proportion and increased over time due to M-S-H formation and reduced MgO content. Thus, it is concluded that the combination of MgO and BLA is promising as an alternative binder, especially because it results in less binder expansion and replaces conventional SiO2 sources.