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Título: Desenvolvimento e caracterização de materiais geopoliméricos de uma fase à base de lama vermelha e vidro moído.
Autor(es): Silveira, Nathállia Cristina Gomes
Orientador(es): Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Bezerra, Augusto Cesar da Silva
Palavras-chave: Resíduos industriais - reaproveitamento
Materiais de construção
Polímeros inorgânicos - geopolímeros
Data do documento: 2021
Membros da banca: Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Solé, Rubén Antonio Llobell
Mendes, Jefferson Januário
Bezerra, Augusto Cesar da Silva
Referência: SILVEIRA, Nathállia Cristina Gomes. Desenvolvimento e caracterização de materiais geopoliméricos de uma fase à base de lama vermelha e vidro moído. 2021. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Resumo: A indústria da construção civil contribui como uma parcela significativa nas emissões de gases de efeito estufa. A produção de cimento Portland gera aproximadamente 8% do total de emissões globais de CO2. Além disto, a disposição final dos resíduos sólidos gerados por diversas indústrias vem representando um agravante nas questões ambientais, pois a armazenagem incorreta traz danos ao meu ambiente e à saúde pública. Entre os diversos resíduos gerados pela indústria da mineração tem-se a lama vermelha, material rejeito do beneficiamento de bauxita na produção do alumínio. São produzidas cerca de 120 milhões de toneladas desse resíduo mundialmente por ano. Esse material vem sendo armazenado em barragens, onde além de requerer cuidados prévios com a área da disposição, necessita de monitoramento e manutenção da barragem por toda sua vida-útil. Assim, sabendo que a produção de cimento é uma das atividades industriais mais impactantes em termos de emissões de CO2, se faz necessário buscar materiais capazes de substituí-lo. Dentre os novos materiais possíveis estudados, tem-se os geopolímeros, que vem ganhando destaque devido às suas propriedades físicas, químicas, estruturais e térmicas. Eles são uma classe de polímeros inorgânicos sintetizados a partir de uma ativação alcalina entre compostos aluminossilicatos. A lama vermelha apresenta características químicas favoráveis e é gerada em volumes consideráveis, tornando-a uma possibilidade para desenvolvimento de geopolímeros. Desta forma, este estudo buscou desenvolver um novo geopolímero a partir da lama vermelha e pó de vidro, que seja capaz de substituir o cimento em algumas aplicações. Para isso, incialmente, a caracterização das matérias primas utilizadas foi realizada por ensaios de espectroscopia fluorescência de raios X (FRX), distribuição granulometria a laser, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após a síntese, foi verificado o efeito dos parâmetros do procedimento utilizado nas características dos materiais obtidos, por meio de análise visual, ensaio de resistência à compressão e espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Constatou-se que processo de ativação álcali-térmica, nos modos como empregado, foi ineficiente em termos de modificação na resistência à compressão. Além disto, percebeu-se que adições de pequenas quantidades de cimento (5% em peso) implicaram em ganhos de resistência à compressão consideráveis (aumento de aproximadamente 220%). Também foi verificado que o acréscimo na concentração do ativador afetou negativamente à resistência à compressão dos materiais desenvolvidos, sugerindo que apenas a quantidade de hidróxido de sódio contida na lama vermelha na sua forma recebida já seria capaz de promover a reações químicas da geopolimerização. Recomenda-se que os ix materiais desenvolvidos neste trabalho possam ser usados na engenharia civil em aplicações específicas, tais como na pavimentação ou na fabricação de blocos.
Resumo em outra língua: The construction industry contributes significantly to greenhouse gas emissions. Only, The Portland cement production generates approximately 8% of total global CO2 emissions. In addition, the final disposal of solid waste generated by several industries has been an aggravating factor in environmental issues, as incorrect storage causes damage to the environment and to public health. Among the various wastes generated by the mining industry, there is the red mud, a material from the processing of bauxite in aluminum production. Approximately 120 million tons of this waste are produced worldwide per year. This material has been stored in dams, where requires previous disposal area care, also monitoring and maintenance throughout its useful life. Thus, knowing that the cement industry is one of the most impacting in terms of CO2 emissions, it is necessary to figure out materials capable of replacing it. Among the new possible materials studied, there are geopolymers. They heve been standing out due to their physical, structural and thermal properties. Geopolymers are a class of inorganic polymers synthesized from an alkaline activation between aluminosilicate compounds. The red mud shows beneficial chemical characteristics and is generated in considerable volumes, making it a possibility for geopolymer development. Thus, this study aimed to develop a new geopolymer from red mud and glass powder, which can replace cement. The raw materials were characterized by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) tests, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). After the synthesis, the effect of the procedure parameters on materials was verified by visual analysis, compressive strength test and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). The results revealed that the alkalithermal activation process performed was inefficient in terms of change in compressive strength. In addition, it was observed that additions of small quantities of cement (5% in weight) enhances compressive strength (increase of approximately 220%). In addition, an increase in activator concentration impacts negatively on compressive strength of materials studied, suggesting that only the amount of sodium hydroxide contained in the red mud on its natural form would already be suitable to promote geopolymerization chemical reactions. To cobnclude, it is recommended that the materials developed on this work should be applied on civil engineering in specific applications, such as paving or block manufacturing.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/13784
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 16/09/2021 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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