Geraldo, R. H.; Ouellet-Plamondon, C. M.; Muianga, E. A. D.; Camarini, G.

doi:10.1590/0366-69132017633652057

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Articles • Cerâmica 63 (365) • Jan-Mar 2017 • https://doi.org/10.1590/0366-69132017633652057 copiar

Aglomerante álcali-ativado contendo resíduos: um estudo com cinza de casca de arroz e resíduo de cerâmica vermelha

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

Além de vários aspectos positivos nas propriedades técnicas, aglomerantes geopoliméricos têm consideráveis vantagens do ponto de vista ambiental, com menor consumo de energia e menor emissão de CO₂. Neste estudo, conduziu-se uma revisão sobre os materiais empregados na produção de geopolímeros por alguns pesquisadores brasileiros, e também um experimento empregando-se dois tipos de resíduos (resíduos de cerâmica vermelha e cinza de casca de arroz). A resistência à compressão do material resultante desenvolveu-se muito rapidamente, alcançando valor de 11 MPa após 1 dia. A microestrutura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, revelando uma microestrutura compacta e a presença de materiais precursores do resíduo de cerâmica vermelha que não reagiram completamente. Os resultados indicaram a viabilidade de se produzir material geopolimérico sem usar o silicato de sódio comercial e curado em temperatura ambiente, apresentando uma opção para a produção de materiais de construção com menores impactos ambientais.

Palavras-chave:
geopolímero; materiais alternativos; sustentabilidade; materiais de construção

Table I Materials applied on geopolymers production made by Brazilian researchers.

Geopolymer material	Year	Ref.
Metakaolin, granulated blast-furnace slag, SS, KOH	2005	¹⁵15 D.S.T. Pereira, F.A. Oliveira, F.J. Silva, C. Thaumaturgo, Proc. Inter. Am. Conf. Non-Conventional Mater. Technol. Ecol. Sustainable Constr. IAC-NOCMAT”, Rio de Janeiro, RJ (2005) 487-498.
Fly ash, NaOH, Ca(OH)₂	2006	¹⁶16 A.S. Vargas, “Cinzas volantes álcali-ativadas para a obtenção de aglomerantes especiais”, PhD Thesis, UFRS, Porto Alegre, RS (2006) 204p.
Metakaolin, potassium silicate, KOH	2007	¹⁷17 S.M.B.A., Freitas D.M.A. Melo, R.M. Nascimento, M.A.F. Melo, Proc. 19th Int. Congr. Mech. Eng., Brasília (2007) 5p.
Metakaolin, SS, KOH, Portland cement with blast-furnace slag (CPII-E)	2008	¹⁸18 A.A. Dias, “Estudo da degradação de argamassa geopolimérica por ácido acético e sulfúrico”, MSc Thesis, UENF, Campo dos Goytacazes, RJ (2008) 124p.
Metakaolin, kaolin, kaolin waste, red ceramic waste, tropical red weathered soils, SS, NaOH, KOH	2008	¹⁹19 K.C.C. Silva, “Potencial de ativação alcalina de materiais residuais aluminosilicos no desenvolvimento de matrizes cimentícias”, MSc Thesis, UFPB, João Pessoa, PB (2008) 123p.
Granulated blast-furnace slag, metakaolin, rice husk ash, calcined egg shell, SS, KOH	2008	²⁰20 I.C. Bigno, “Gepolímeros à base de resíduos agrícolas e agro-industriais”, PhD Thesis, IME, Rio de Janeiro, RJ (2008) 280p.
Fly ash, blast-furnace slag, Portland cement with blast-furnace slag (CPIII-RS), metakaolin, SS, microsilica, KOH, NaOH	2008	²¹21 T.B. Skaf, “Influência de matérias-primas na microestrutura e resistência de compósitos geopoliméricos”, MSc Thesis, IME, Rio de Janeiro, RJ (2008) 118p.
Metakaolin, Portland cement with blast-furnace slag (CPII-E), SS, KOH	2009	²²22 J. Mauri, D.P. Dias, G.C. Cordeiro, A.A. Dias, Rev. Matéria 14 (2009) 1039-1046.
Electric arc-furnace slag, NaOH	2009	²³23 R. Mascolo, T.R.S. Nobre, A.S. Vargas, A.B. Masuero, Proc. 51° Congr. Brasil. Concr. - IBRACON, Curitiba, PR (2009) 11p.
Metakaolin, soil, potassium silicate, SS	2009	²⁴24 J.D.R.B., Souza, “Adesivos alcalinamente ativados: ativação com silicato de potássio e silicato de sódio”, MSc Thesis, UFPB, João Pessoa, PB (2009) 98p.
Quasicrystalline alloy system Al-Cu-Fe, metakaolin, SS	2009	²⁵25 M.D.B. Barroso, “Desenvolvimento de compósitos com matriz de geopolímeros reforçados com partículas de quasicristais AlCuFe”, PhD Thesis, UFPB, João Pessoa, PB (2009) 98p.
Metakaolin, SS, Portland cement with pozzolan (CPII-Z), KOH	2010	²⁶26 S.C. Mazza, “Estudo das propriedades mecânicas e da aderência do sistema argamassa de reparo com cimento geopolimérico/substrato de concreto com cimento Portland”, MSc Thesis, UFBA, Salvador, BA (2010) 188p.
Fly ash, flue dust, NaOH	2010	²⁷27 A.S. Vargas, T.R.S. Nobre, A.B. Masuero, D.C.C. Dal Molin, A. Vilela, Proc . 52° Congr. Brasil. Concr. - IBRACON, Fortaleza, CE (2010) 12p.
Fly ash, flue dust, NaOH	2011	²⁸28 T.R.S. Nobre, A.S. Vargas, D.C.C. Dal Molin, A.B. Masuero, A.C.F. Vilela, Proc. 13th Int. Congr. Chem. Cem., Madrid (2011) 7p.
Fly ash, NaOH, KOH	2011	²⁹29 E.S. Blissari, L.P. Spricigo, V. Conte, E., Uggioni, A.M. Bernardin, Proc 1° Sem. Pesq., Ext. Inov. do IF-SC, Criciúma, SC (2011) 111-112.
Metakaolin, phyllite, Portland cement with blast-furnace slag (CPIII), SS, KOH	2011	³⁰30 L.G.A.Melo, “Síntese e caracterização de geopolímeros contendo filitos”, MSc Thesis, IME, Rio de Janeiro, RJ (2011) 184p.
Soil, metakaolin, SS, NaOH, Portland cement with filler (CPII-F), wash water from the biodiesel production	2011	³¹31 S.M.T.Sousa, “Efeito da ativação alcalina dos aluminossilicatos nas propriedades mecânicas e microestruturais de compósitos argilosos prensados”, PhD Thesis, UFPB, João Pessoa, PB (2011) 137p.
Bauxite residue, microsilica, metakaolin, Ca(OH)₂, KOH	2012	³²32 C.S. Bitencourt, B.H. Teider, J.B.Gallo, V.C. Pandolfelli, S. Carlos, Cerâmica 58 (2012) 20-28.
Metakaolin, quasicrystal powders, SS	2012	³³33 J.D. Altidis, S. Barros, J.D.R.B. Souza, S.M. Torres, S.J.G. Lima, Mater. Sci. Forum 727-728 (2012) 186-189.
Metakaolin, SS	2012	³⁴34 S. Barros, J.R. Souza, K.C. Gomes, E.M. Sampaio, N.P. Barbosa, S.M. Torres, J.Adhes. 88 (2012) 364-375.
Metakaolin, quasicrystal powders, SS	2012	³⁵35 A.N. Silva, J.D. Altidis, R.R. Menezes, T.A. Passos, S. Barros, S.J.G. Lima, Mater. Sci. Forum 727-728 (2012) 1479-1484.
Fly ash, sand casting, metakaolin, NaOH, SS	2012	³⁶36 A.S. Vargas, E.T. Valandro, G. Schmitz, G.V. Camerini, I.M. Muller, T. Nobre, Proc. 54° Congr. Brasil. Concr. - IBRACON, Maceió, AL (2012) 10p.
Metakaolin, SS, NaOH, KOH, polyethylene glycol	2012	³⁷37 D.B.M. Mancilha, “Síntese e caracterização de materiais geopoliméricos”, MSc Thesis, ITA, São José dos Campos, SP (2012) 58p.
Kaolin waste, Ca(OH)₂	2012	³⁸38 D.T.A. Ferreira, B.D. Rocha, E.C. Lira, K.C. Gomes, S.M. Torres, N.P. Barbosa, Key Eng. Mater. 517 (2012) 617-621.
Kaolin waste, Ca(OH)₂, SS	2012	³⁹39 K.C. Gomes, B.D. Rocha, D.T.A.Ferreira, E.C.Lira, S.M. Torres, S. Barros, N.P. Barbosa, Key Eng. Mater. 517 (2012) 622-627.
Metakaolin, soil, NaOH, SS	2012	⁴⁰40 S.M.T. Sousa, C.M. Carvalho, S.M. Torres, N.P. Barbosa, K.C. Gomes, K. Ghavami, Proc. 11th Int. Conf. Study Conservation Earthen Heritage, Lima (2012) 10p.
NaOH, kaolin waste, granite powder waste	2013	⁴¹41 C.G.S. Severo, B.S. Lira, D.L. Costa, R.R. Menezes, G.A. Neves, REMAP 8, 2 (2013) 106-109.
Metakaolin, α-alumina, NaOH	2013	⁴²42 D.L. Costa, I.M.T. Bezerra, R.R. Menezes, G.A. Neves, REMAP 8, 2 (2013) 96-100.
Bottom ash from coal burning, calcined paper sludge, NaOH, SS	2013	⁴³43 R.A.A.B. Santa, A.M. Bernardin, H.G. Riella, N.C. Kuhnen, J. Clean. Prod. 57 (2013) 302-307.
Metakaolin, weathered soil, SS	2013	⁴⁴44 K.C. Gomes, E.C. Lira, A.R.R. Sousa, M. Rosas, S.M. Torrres, S. Barros, Mater. Sci. Forum 758 (2013) 133-137.
NaOH, red ceramic waste	2013	⁴⁵45 I.M.T. Bezerra, D.L. Costa, J.P.M. Vitorino, R.R. Menezes, G.A. Neves, REMAP 8, 2 (2013) 101-105.
Metakaolin, NaOH, SS	2013	⁴⁶46 F. Pelisser, E.L. Guerrino, M. Menger, M.D. Michel, J.A. Labrincha, Constr. Build. Mater. 49 (2013) 547-553.
Metakaolin, NaOH	2013	⁴⁷47 E.A.S. Vassalo, “Obtenção de geopolímeros a partir de metacaulim ativado”, MSc Thesis, UFMG, Belo Horizonte, MG (2012) 103p.
Metakaolin, SS	2013	⁴⁸48 E.A. Correia, S.M. Torres, M.E.O. Alexandre, K.C. Gomes, N.P. Barbosa, S. Barros, Mater. Sci. Forum 758 (2013) 139-145.
Fly ash, NaOH, SS	2013	⁴⁹49 C.N. Livi, “Desenvolvimento de pasta de geopolímeros a base de cinza volante e hidróxido de sódio”, MSc Thesis, UFSC, Florianópolis, SC (2013) 193p.
Fly ash, sugarcane bagasse ash, blast-furnace slag, NaOH, SS, potassium silicate, KOH	2013	⁵⁰50 V.N. Castaldelli, “Estudo de geopolímeros utilizando cinzas residuais do bagaço de cana-de-açúcar”, MSc Thesis, UNESP, Ilha Solteira, SP (2013) 87p.
Aluminum industry waste, additive, metakaolin, carbon powder, filler, NaOH	2013	⁵¹51 N.F. Nagem, “Geopolímero a partir de resíduos oriundos da indústria de alumínio para reutilização e coprocessamento”, PhD Thesis, UFMG, Belo Horizonte (2013) 157p.
Metakaolin, weathered soils, SS, potassium silicate	2014	⁵²52 S.R. Rego, K.C. Gomes, M. Rosas, S.M. Torres, S. Barros, J. Adhes. 90 (2014) 120-133.
Fly ash, NaOH, Ca(OH)₂	2014	⁵³53 A.S. Vargas, D.C.C. Dal Molin, A.B. Masuero, A.C.F. Vilela, J. Castro-Gomes, R.M. Gutierrez, Cem. Concr. Compos. 53 (2014) 341-349.
Metakaolin, granulated blast-furnace slag, commercial soluble silicate, KOH	2014	⁵⁴54 A.C.S. Rios, F.J. Silva, C. Thaumaturgo, Acta Sci. Tech. 2 (2014) 25-28.
Bauxite waste, rice husk ash, metakaolin, NaOH	2014	⁵⁵55 C.E. Pereira, L.B. Melo, R.R., Menezes, B.V. Sousa, Mater. Sci. Forum 789-799 (2014) 79-84.
Metakaolin, NaOH, SS	2014	¹⁰10 P.H.R. Borges, T.M.D.F. Lourenço, A.F.S. Foureaux, L.S. Pacheco, Ambient. Constr. 14 (2014) 153-168.
Rice husk ash, metakaolin, silica fume, Ca(OH)₂, NaOH, KOH, SS, sodium carbonate, sugarcane bagasse ash	2014	⁵⁶56 A.M. Pereira, “Análise da viabilidade da utilização da cinza do bagaço de cana-de-açúcar como aglomerante para a produção de matrizes cimentantes”, MSc Thesis, UNESP, Ilha Solteira, SP (2014) 202p.
Metakaolin, amorphous silica, potassium metasilicate solution	2015	⁵⁷57 F.G.M. Aredes, T.M.B. Campos, J.P.B. Machado, K.K. Sakane, G.P. Thim, D.D. Brunelli, Ceram. Int. 41 (2015) 7302-7311.

Table II Materials used and their role in the mixture.

Material	Role
NaOH	Alkaline activator
RHA, MK, RC	Sources of silicon and/or aluminum
Water	Dissolution/workability
Sand	Aggregate

Table III Chemical composition with the main oxides of MK, RHA and RC (wt%).

Oxide	MK (%)	RHA (%)	RC (%)
SiO₂	50.4	93.3	64.5
Al₂O₃	43.9	0.1	12.3
TiO₂	1.0	-	1.5
Fe₂O₃	0.5	0.05	11.2
Na₂O	0.2	-	-
K₂O	0.2	1.05	6.3
MgO	0.1	0.3	1.6
CaO	-	0.6	1.2
Moisture	2.6	1.1	-

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