Investigação de pastas com aglomerante à base de óxido de magnésio e sílica ativa

Abstract

Atualmente, a indústria da construção civil é responsável por expressivos impactos ambientais, como o grande consumo de matérias-primas e energia, geração de resíduos e elevada emissão de dióxido de carbono (CO_2). Dessa forma, o estudo de alternativas ao cimento Portland (CP) está se tornando cada vez mais relevante no meio científico. O cimento de magnésia reativa vem se destacando como alternativa ao CP, principalmente com o uso de fosfato de magnésio. Por outro lado, a pesquisa sobre cimentos à base de óxido de magnésio (MgO) e sílica ativa (SA) não é tão amplamente abordada na literatura, tornando relevante o estudo destes materiais. A reação do MgO e da SA na presença de água resulta na formação de um gel conhecido como Silicato de Magnésio Hidratado (MSH), que é o principal responsável pela resistência mecânica da mistura. Portanto, este estudo tem como objetivo analisar diferentes proporções de MgO e SA, como aglomerante, na produção de pastas (sem uso de aditivo), visando obter as melhores proporções. Para isto, foram realizados ensaios de resistência à compressão e, para a melhor proporção, ensaios adicionais de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG) e expansão linear. Foi observado um aumento na resistência à compressão ao longo do tempo de cura para a maioria das proporções e uma redução na resistência à compressão com o aumento da relação w/b para todas as proporções analisadas. Para a pasta Si40_0,6 (melhor proporção), foi verificado o aumento da resistência à compressão ao longo do tempo, com um valor de 18,61 MPa aos 28 dias. A partir dos resultados obtidos e dos ensaios adicionais realizados, concluiu-se que o aumento da resistência à compressão com o passar do tempo se deve à formação contínua de produtos de hidratação, principalmente o gel de MSH.

Nowadays, the construction industry is responsible for significant environmental impacts, such as the large consumption of raw materials and energy, waste generation and high carbon dioxide (CO_2) emissions. Therefore, the study of alternatives to Portland cement (CP) is getting more and more relevant in the scientific world. Reactive magnesia cement has been highlighted as an alternative to CP, mainly with the use of magnesium phosphate. On the other hand, research into cements based on magnesium oxide (MgO) and silica fume (SA) is not as widely covered in the literature, making it relevant to study these materials. The reaction of MgO and SA in the presence of water results in the formation of a gel known as Magnesium-Silicate-hydrate (M-S-H), which is the main responsible for providing the mechanical resistance of the mixture. Therefore, this study aims to analyze different proportions of MgO and SA, as a binder, in the production of pastes (without the use of additives), aiming to obtain the best proportions. For this, compressive strength tests were carried out and, for the best proportion, additional tests of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG) and linear expansion. Increases in compressive strengths were observed over curing time for most proportions and also reductions in compressive strengths with increasing w/b ratio for all proportions analyzed. For the Si40_0.6 paste (best proportion), an increase in compressive strength was observed over time, with a value of 18.61 MPa at 28 days. From the results obtained and the adittional tests carried out, it was concluded that the increase in compressive strength over time is due to the continuous formation of hydration products, mainly the M-S-H gel.