Estudo da influência da cinza de lodo de esgoto como material não-convencional na produção de geopolímeros à base de metacaulim

Abstract

A constante preocupação com o meio ambiente, principalmente, em relação à emissão de gases de efeito estufa na atmosfera, é uma das grandes razões pelas quais pesquisadores buscam por aglomerantes alternativos ao cimento Portland. Associado a este fato, está também a geração e o manejo dos resíduos sólidos urbano e industriais. Neste sentindo, os aglomerantes ativados alcalinamente têm sido apontados como “os novos cimentos do futuro”, uma vez que proporcionam uma redução na emissão CO2 pelo menor consumo de cimento Portland e pelo potencial de absorção dos resíduos, já que estes tem sido muito empregado como precursores na produção dos aglomerantes ativados alcalinamente, além de apresentarem melhores propriedades que o cimento Portland. Diante disto, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a viabilidade e os efeitos da utilização da cinza de lodo de esgoto (CLE) em geopolímeros à base de metacaulim. Sistemas binários compostos por metacaulim (MK) e CLE foram confeccionados e submetidos a diferentes condições de cura – temperatura ambiente (25°C) e banho térmico (65°C) usando como solução alcalina a mistura de NaOH e uma solução de silicato de sódio. A CLE foi empregada como substituição parcial do MK em proporções de 0-20%. As amostras foram avaliadas por difração de raios – X, microscopia eletrônica de varredura e por resistência à compressão. Os resultados mostraram a formação de zeólitas (Faujasita) nas amostras curadas em banho térmico, que provocou uma redução de até 16,8% na resistência à compressão das argamassas ativadas alcalinamente. No entanto, a presença de CLE ofereceu uma menor redução da resistência à compressão das argamassas (9,1%). Além disso, à temperatura ambiente, foram obtidas resistências à compressão similares tanto para as argamassas com MK (28,8 MPa) quanto para as argamassas com MK e CLE (27,9 MPa). Portanto, de acordo com os resultados obtidos nesta pesquisa, a CLE é um precursor mineral não-convencional com potencial para a produção de geopolímeros via substituição parcial do MK.

One of the explanations for the increases research numbers about the alternative binders to Portland cement is the concern about the environment, especially in relation to the emission of greenhouse gases in the atmosphere. Moreover, the generation and management of urban solid waste and industrial are another concern about the environment. In this sense, alkali-activated binders have been denominated as "the future cements". Alkali-activated binders provide a reduction in CO2 emissions due to lower consumption of Portland cement and the waste absorption potential. The aims of this research were to evaluate the feasibility and effects of sewage sludge ash (SSA) on metakaolin-based geopolymer mortars. Binary systems metakaolin/SSA were prepared and exposed to different curing conditions - room temperature (25 °C) and thermal bath (65 °C). The alkaline solution of NaOH and sodium silicate was used for the preparation of geopolymer mortars. SSA was used in partial replacement of MK to 020% proportions. The samples were evaluated by X - ray diffraction of, scanning electron microscopy and compressive strength. The results showed the formation of zeolites (faujasite) in cured samples in a thermal bath, which caused a decrease of 16,8% in the compressive strength of alkali-activated mortars. However, the presence of SSA caused a lower reduction in the compressive strength of mortars (9,1%). In addition, at room temperature, similar mechanical strength was achieved for both MK and MK/SSA geopolymer mortar (28,8 MPa and 27,9 MPa, respectively. Therefore, according to the results presented in this study, the SSA is a suitable non-conventional mineral precursor for replacement of MK in geopolymer production.