Cimentação de areia a partir de sistemas ligantes álcali-ativados

Abstract

O solo natural em determinadas situações não cumpre os requisitos necessários para sua utilização. Estabilizá-lo significa modificar suas características naturais através de processos químicos, físicos ou mecânicos, tornando-o capaz de resistir a esforços induzidos por cargas adicionadas e naturais, agregando estabilidade e durabilidade. O melhoramento químico, geralmente executado com cimento Portland, adiciona ligantes nos pontos de contato dos grãos, gerando aumento da massa específica aparente seca, melhor acondicionamento das partículas e diminuição do índice de vazios. Entretanto, é de conhecimento comum que a produção de cimento gera grande emissão de gases do efeito estufa, alta demanda energética e depende de extração mineral. Adicionado a isso, existe o nicho de utilização de resíduos industriais, agrícolas e urbanos sendo utilizados na produção de materiais álcali-ativados, sendo que este último, apresenta resultados semelhante ou superior ao cimento em propriedades mecânicas, durabilidade e resistência ao fogo. Desta forma, este trabalho foi desenvolvido para estudar a cimentação de um areia através da utilizando de novos ligantes álcali-ativados em um sistema alto cálcio, utilizando como precursores a cinza da casca de arroz (CCA), a sílica ativa (SA) e o resíduo da fibra de vidro moída (RFVM), e como ativador foi utilizada a cal de carbureto (CC). Para tanto foi desenvolvido um programa experimental dividido em três etapas. A primeira etapa consiste na coleta, beneficiamento e preparação dos resíduos, e aquisição do solo, seguido do preparo das amostras para os ensaios de caracterização. A segunda etapa apresenta a metodologia de dosagem, compactação, procedimento de mistura e cura dos corpos de prova. Por fim, a terceira etapa constitui a realização dos ensaios de propriedades mecânicas, identificação das fases e análise das propriedades microestrutural. Resultados obtidos apresentam que todos os sistemas desenvolvidos possuem potencial para substituição ao cimento Portland. A relação molar 1 e o ɣd=17,5kN/m³, foram os que apresentaram os melhores resultados em todas as misturas e para todas houve formação do gel C-S-H.

Natural soil in certain situations does not meet the requirements for its use. Stabilizing it means changing its natural characteristics through chemical, physical or mechanical processes, making it able to withstand loads induced by added and natural charges, adding stability and durability. The chemical improvement, usually performed with Portland cement, adds binders at the contact points of the grains, generating an increase in the specific dry mass, better packing of the particles and reduction of voids. However, it is common knowledge that cement production generates large emission of greenhouse gases, high energy demand and depends on mineral extraction. Added to this is the niche of using waste from other production processes, such as glass powder and carbide lime. The glass powder can be used as an alternative material in combination with lime because it is a source of amorphous silica, which has pozzolanic behavior (when finely ground and in the presence of water it is capable of reacting with calcium hydroxide and having the properties of a cement). Carbide lime, the residue from the production of acetylene gas, is basically composed of calcium hydroxide. In this way, this work is being developed to study the microstructural behavior of a granular soil stabilized with glass powder and carbide lime, for which an experimental program was developed that divided in three stages. The first stage consists of the collection, processing and preparation of the residues, and acquisition of the soil, followed by the preparation of the samples for the characterization tests. The second stage presents the methodology of dosing, compaction, mixing procedure and curing of the specimens. Finally, the third stage constitutes the performance of mechanical and microstructural properties tests. Preliminary results present these residues as potential cementitious material for alternative use to Portland cement.