Obtenção de argamassas geopoliméricas por meio de ativações ácida e básica formuladas a partir de resíduo de mineração de ardósia
| dc.contributor.advisor | Silva, Sidney Nicodemos da | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7979338384555091 | |
| dc.contributor.author | Francisco, Nayara Tamires Alves | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/3065362766351825 | |
| dc.contributor.referee | Silva, Sidney Nicodemos da | |
| dc.contributor.referee | Santos, João Paulo Ferreira | |
| dc.contributor.referee | Silva, Mateus Justino da | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-12T17:32:12Z | |
| dc.date.available | 2025-03-12T17:32:12Z | |
| dc.date.issued | 2024-02-28 | |
| dc.description.abstract | Desde meados dos anos 70, argamassas ou concretos geopoliméricos são obtidas a partir de ativações alcalinas em misturas com matérias-primas naturais ou resíduos, ricos em sílica (SiO2) e alumina (Al2O3), pelo método de processamento de two parts. De uma forma geral, esses polímeros inorgânicos apresentam razoável desempenho mecânico, resistência térmica e triboquímica. A literatura tem mostrado que os resíduos minerários (pulverulento) de barragens de ardósia ricos em aluminosilicatos, podem ser reaproveitados para obtenção de compósitos geopoliméricos por meio de ativação alcalina com o hidróxido de potássio (KOH) ou sódio (NaOH), ou ainda com outras soluções aquosas básicas e.g. silicatos de sódio. Atualmente na literatura, se observa uma tentativa de aprimorar a síntese de compostos geopoliméricos por ativação ácida, denominados silicoaluminofosfatos, entre as diversas soluções aquosas fosfáticas e outras descritas na literatura, foi selecionado para este estudo exploratório o uso do ácido fosfórico (H?PO?), grau alimentício com concentração de 85%. Como escopo desse trabalho de pesquisa pretendeu-se avaliar a potencialidade do uso resíduo de mineração de ardósia como matéria-prima na síntese de compósitos geopoliméricos pelo método de two parts para aplicações na construção civil como argamassas e confecção de estruturas auxiliares de pavimentação, placas de vedação ou em construções de steel frame. A matéria-prima foi otimizada por moagem no moinho de bolas nos períodos de 7 horas, 2 horas e 15 minutos, até encontrar a granulometria desejada para obtenção da geopolimerização. Os materiais passaram por análise granulométrica a laser, caracterizações físico-químicas por FRX, DRX, e MEV tanto da matéria-prima quanto dos corpos de prova (CPs) geopoliméricos. Durante o processamento dos CPs foram analisados o tempo de pega, e na sequência foram avaliados o comportamento mecânico dos CPs por meio de ensaios de compressão aos 28 dias. Os resultados da resistência mecânica à compressão revelaram-se satisfatórios, evidenciando aumentos significativos nos traços (1 e 2) de mistura alcalina, com correspondentes de 714%, 284% respectivamente. Na mistura ácida, a resistência alcançou um aumento de 78,52%, indicando um potencial satisfatório para aplicação em alvenaria não estrutural. Por meio de uma análise preliminar dos resultados foi esboçado um Estudo de Viabilidade Técnica, Econômica e Ambiental (EVTEA) baseado em normas técnicas, integrando o resíduo estudado com a construção civil que demanda grande volume de matérias-primas, com a finalidade de elaborar sob a ótica socioeconômica um demonstrativo do resultado do exercício (DRE), se os benefícios advindos do reaproveitamento superam os custos previstos de processamento. Assim como sugerido pelo EVTEA conclui-se que o resíduo de ardósia pode ser aplicado como argamassa em estruturas auxiliares de pavimentação de vias públicas utilizando a técnica de geopolimerização. | |
| dc.description.abstractother | Since the mid-1970s, geopolymers have been obtained through alkaline activation of mixtures containing natural raw materials or waste materials rich in silica (SiO2) and alumina (Al2O3), using the two-part processing method. Generally, these inorganic polymers exhibit reasonable mechanical performance, thermal resistance, and tribochemical resistance. Literature has shown that mining waste (powdery) from slate dams rich in aluminosilicates can be reused to obtain geopolymers composites through alkaline activation with potassium hydroxide (KOH) or sodium (NaOH), or with other basic aqueous solutions such as sodium silicates. Currently in the literature, there is an attempt to improve the synthesis of geopolymers by acid activation, called silicoaluminophosphates. Among the various phosphate aqueous solutions and others described in the literature, food-grade phosphoric acid (H?PO?) with a concentration of 85% was selected for this exploratory study. The scope of this research work aimed to evaluate the potential use of slate mining waste as a raw material in the synthesis of geopolymers composites by the two-part method for applications in civil construction such as mortar and the manufacture of auxiliary pavement structures, sealing plates, or steel frame constructions. The raw material was optimized by grinding in a ball mill for periods of 7 hours, 2 hours, and 15 minutes, until the desired particle size for geopolymerization was achieved. The materials underwent laser granulometric analysis, physical-chemical characterizations by XRF, XRD, and SEM of both the raw material and the geopolymeric test specimens (TS). During the processing of the TS, the setting time was analyzed, and subsequently, the mechanical behavior of the TS was evaluated through compression tests at 28 days. The results of the compressive strength revealed satisfactory results, with significant increases in the alkaline mixtures (1 and 2), corresponding to 714% and 284% respectively. In the acidic mixture, the strength increased by 78.52%, indicating satisfactory potential for application in nonstructural masonry. Through a preliminary analysis of the results, a Technical, Economic, and Environmental Feasibility Study (EVTEA) was outlined based on technical standards, integrating the studied waste with the construction industry, which demands a large volume of raw materials, with the purpose of elaborating, from a socioeconomic perspective, a demonstration of the exercise's result (DRE), if the benefits derived from reuse outweigh the anticipated processing costs. As suggested by the EVTEA, it is concluded that slate waste can be applied as mortar in auxiliary pavement structures of public roads using the geopolymerization technique. | |
| dc.description.sponsorship | Hexo Graphene Indústria Química Ltda, Ardósia Nacional, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/739 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG | |
| dc.subject | Cimento | |
| dc.subject | Polímeros inorgânicos | |
| dc.subject | Resíduos sólidos - Minas e Mineração | |
| dc.subject | Ativação (Química) | |
| dc.title | Obtenção de argamassas geopoliméricas por meio de ativações ácida e básica formuladas a partir de resíduo de mineração de ardósia | |
| dc.type | Dissertação |
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