Dissertação (Mestrado)
Comportamento mecânico de compósitos contendo cimento álcali-ativado e microfibras metálicas
Autor
Menger, Manuela Hoffmann
Institución
Resumen
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2018. O grande avanço tecnológico e a preocupação com sustentabilidade emeio ambiente vêm promovendo a pesquisa para desenvolvimento denovos cimentos produzidos de várias matérias-primas diferentes. Osgeopolímeros são uma alternativa, sendo materiais produzidos combaixo impacto ambiental e propriedades mecânicas satisfatórias, quepodem ser melhoradas com a adição de microfibras metálicas, quepropiciam ao material uma maior resistência à tração. Nesta pesquisa,foi avaliada a influência da adição de microfibras metálicas em umamatriz de geopolímero, composta por metacaulim e resíduo dopolimento de placas cerâmicas, utilizando como ativadores alcalinossilicato de sódio e hidróxido de sódio. Foram produzidas pastas com trêsteores de microfibras (5%, 10% e 15% em massa de aglomerante), e trêstraços de argamassa (1:2, 1:3 e 1;4, - aglomerante:areia, em massa) comtrês concentrações de microfibras (10%, 20% e 30%, em massa deaglomerante), que foram comparadas as amostras de referência semadição de microfibras. As propriedades mecânicas foram avaliadasatravés de ensaios de resistência à compressão, resistência à tração naflexão, tenacidade e módulo de elasticidade, além da microestrutura dazona de transição microfibra-pasta. As propriedades mecânicasclassificam o cimento geopolimérico como de alta resistência, atingindoaté 95 MPa de resistência à compressão aos 28 dias (referência com 68MPa). Foi observada uma melhora da resistência à flexão com oaumento da concentração de microfibras metálicas, atingindo 20 MPacom o teor de 30% no traço 1:3, com acréscimo de 104% quandocomparado à referência (9,7 MPa), com maior resistência apósfissuração e melhora na tenacidade. Foi observada melhora dodesempenho pós pico de fissuração e capacidade de absorção de tensõesna propagação de fissuras. O concreto com adição de 20% demicrofibras metálicas, apresentou o melhor desempenho mecânico. Abstract : The great technological advance and the concern with sustainability andthe environment have been promoting research for the development ofnew cements produced from several different raw materials.Geopolymers are an alternative, being materials produced with lowenvironmental impact and satisfactory mechanical properties, which canbe improved with the addition of metallic microfibers, which providethe material with a higher tensile strength. In this research, the influenceof the addition of metallic microfibers in a geopolymer matrix,composed of metakaolin and ceramic plaque polishing residue, wasevaluated using alkali activators sodium silicate and sodium hydroxide.Slurries with three microfiber contents (5%, 10% and 15% by weight ofbinder) were produced, and three traces of mortar (1: 2, 1: 3 and 1: 4, -binder: sand, by mass) with three concentrations of microfibers (10%,20% and 30%, by mass of binder), which were compared to referencesamples without addition of microfibers. The mechanical propertieswere evaluated through tests of compressive strength, flexural tensilestrength, toughness and modulus of elasticity, as well as themicrostructure of the microfiber-paste transition zone. The mechanicalproperties classify the geopolymer cement as high strength, reaching upto 95 MPa of compressive strength at 28 days (reference with 68 MPa).An improvement of the flexural strength was observed with the increaseof the metal microfiber concentration, reaching 20 MPa with the contentof 30% in the 1: 3 trace, with an increase of 104% when compared to thereference (9.7 MPa), with higher resistance after cracking andimprovement in toughness. Improved post-peak crack performance andstrain-absorbing capacity were observed in crack propagation. Theconcrete with the addition of 20% of metallic microfibres presented thebest mechanical performance.