Estudo de ligante geopolimérico obtido a partir de metacaulim e escória granulada de alto forno

Muito se discute sobre a necessidade de materiais cimentícios alternativos ao cimento Portland, que possuam caráter sustentável e propriedades tecnológicas adequadas, que supram a demanda do setor de construção civil e mitiguem as crises ambientais ocasionadas pela indústria, como por exemplo, a alta taxa de emissão de CO2. Nesse contexto, surgem os ligantes geopoliméricos, materiais que podem ser sintetizados a partir de diferentes precursores sólidos em contato com um ativador alcalino e com emissão de CO2 próxima a zero, com propriedades mecânicas e de durabilidade compatíveis ou superiores ao do cimento Portland. Dessa forma, o presente estudo se propôs a avaliar o ligante geopolimérico obtido a partir da combinação de metacaulim (MK) e escória granulada de alto forno (EAF), com três diferentes concentrações molares de hidróxido de sódio (8, 10 e 12 molar) para o ativador alcalino. Estabeleceu-se três formulações a partir da substituição parcial em massa de MK por EAF, sendo chamadas de G0 (100% MK 0% EAF), G20 (80% MK 20% EAF) e G40 (60% MK 40% EAF). Os precursores sólidos foram caracterizados via DRX, FRX e MEV, as pastas geopoliméricas foram avaliadas no estado fresco quanto a tempo de pega e massa específica, e no estado endurecido a partir de análises físicas, de resistência média à compressão e morfologia da fratura. Os resultados demonstraram que o MK e a EAF utilizados possuem reatividade e composição química adequadas para a síntese geopolimérica, com a presença de cálcio na EAF contribuindo ativamente para a diminuição do tempo de pega e ganho de resistência mecânica das formulações. Teores mais altos de absorção de água demonstraram-se intrinsecamente relacionados a diminuição de resistência mecânica, com a análise da fratura revelando a presença de poros e microporos que favorecem a propagação de trincas. A análise estatística constatou que a interação entre os fatores analisados influenciou de modo significativo nas propriedades dos materiais estudados, com 85,35% (R2 = 0,8535) do modelo obtido sendo apto a explicar a variação de resistência à compressão dos geopolímeros em função dos fatores utilizados na regressão. A formulação G40M12 apresentou o maior valor de resistência à compressão (38,08 MPa), os parâmetros de síntese ideais definidos foram a velocidade de rotação a 150 RPM, a substituição parcial de MK por EAF de 40% e a concentração de NaOH de 12 M. Por fim, a partir da correlação das características avaliadas, verificou-se que os ligantes geopoliméricos desenvolvidos possuem potencial tecnológico como materiais alternativos e de caráter sustentável, com propriedades comparáveis as do cimento Portland.