Carbonatação acelerada efetuada nas primeiras idades em compósitos cimentícios reforçados com polpas celulósicas

Abstract

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito carbonatação acelerada nas propriedades físicas e desempenho mecânico de compósitos cimentícios reforçados com altos teores de polpas celulósicas. Os compósitos foram moldados em laboratório pelo processo de sucção a vácuo do excesso de água e posterior prensagem, e a carbonatação acelerada foi realizada em diferentes estágios de cura. O estudo das propriedades microestruturais foi realizado por microscopia eletrônica de varredura ambiental e difração de raios X. Os resultados obtidos mostraram que a carbonatação acelerada nos primeiros dias de cura resultou em maiores resultados de propriedades mecânicas e melhora na interface fibra-matriz. A carbonatação acelerada reduziu o conteúdo de portlandita [Ca(OH)2] e aumentou o teor de calcita [CaCO3] que é o principal composto resultante da carbonatação. Consequentemente, ocorreu a redução da alcalinidade na matriz cimentícia, o que pode favorecer a durabilidade das fibras celulósicas que se destacam como alternativas às fibras minerais e sintéticas, e podem contribuir para o desenvolvimento sustentável na tecnologia dos materiais de construção.

Rationalizing the impact of aging on fiber–matrix interface and stability of cement-based composites submitted to carbonation at early ages

“…The changes in the weight loss between 90 and 200°C correspond to the interaction of C-S-H, ettringite (C 3 AS 3 H 32 -AFt), monosulfoaluminate (C 3 ASH 12 -AFm), and monocarboaluminate (C 4 AcH 11 -Mc) with CO 2 as also observed by Almeida et al [50,51] and Frías et al [37] adopting different curing conditions and cementing matrices. These results indicate that the carbonation rate occurred in a high extension, reducing by 58 % the weight loss in the range between 50 and 250°C of the carbonated composites.…”

Avaliação da influência da umidade relativa da atmosfera de cura na carbonatação de materiais de fibrocimento

“…Durante a reação de carbonatação, o carbonato de cálcio é o componente obtido de forma mais rápida e em maior quantidade, decorrente do consumo do hidróxido de cálcio pelo CO 2(TONOLI et al, 2010b). Como o hidróxido de cálcio é o principal responsável pela degradação das fibras vegetais, devido ao elevado pH que ele proporciona à matriz cimentícia, a sua reação com o CO 2 e formação do CaCO 3 faz com que haja menor quantidade de Ca(OH) 2 na matriz, permitindo assim a obtenção de matrizes menos alcalina e, consequentemente, menos agressiva às fibras vegetais(ALMEIDA et al, 2010;PADE;GUIMARAES, 2007).Em compósitos reforçados com fibras vegetais, a carbonatação da matriz é potencializada devido à sua alta porosidade, o qual facilita a penetração do CO 2(FERNANDÉZ et al, 2004). Além disso, a carbonatação pode ser descrita como benéfica, pois o carbonato de cálcio formado preenche os poros da matriz, permitindo maior densificação dos mesmos, o qual promove melhora nas propriedades físicas e mecânicas do material(SANJUÁN;DEL OLMO, 2001;VAN GERVEN et al, 2004).Devido aos inúmeros benefícios proporcionados ao fibrocimento, a carbonatação é um processo que tem sido muito estudado por muitos pesquisadores da área(SANTOS et al, 2015b).…”

“…De acordo comPhung et al (2016) a concentração ótima de umidade relativa está entre 65-95%. Entretanto, pesquisadores investigaram o processo para compósitos carbonatados com umidade relativa entre 75 e 90%, e obtiveram resultados significativamente melhores para os compósitos carbonatados quando comparados aos não carbonatados(ALMEIDA et al, 2010;SANTOS et al, 2015a;TONOLI et al, 2010b). No entanto, as divergências encontradas mostram que essa condição é algo que precisa ser mais investigado, tendo em vista que os poros da matriz cimentícia não podem estar totalmente secos a ponto da carbonatação não acontecer e nem mesmo muito úmido, dificultando a difusão do CO 2 .Pelas vantagens oferecidas em seu uso, a carbonatação acelerada é uma técnica que vem sendo cada vez mais disseminada para sua aplicação durante a cura inicial dos materiais cimentícios.…”

“…Ao todo, foram confeccionadas Figura 10 -Procedimento de moldagem dos compósitos: a) agitação da matéria-prima; b) transferência da mistura para caixa de moldagem; c) adensamento manual; d) prensagem; e) pesagem do compósito; e f) compósito finalizado, selado em sacos plásticos.Posterior a etapa de produção dos compósitos e após os dois dias de cura em temperatura ambiente (+ 28 °C), os materiais foram levados a uma câmara climática da marca Thermotron com aplicação de CO 2 , modelo SM -3.5s (Figura 11), para início do processo de carbonatação acelerada. As condições adotadas neste processo foram adaptadas do estudo realizado porAlmeida et al (2010). Foi utilizada uma temperatura de 60 ºC e concentração saturada de CO 2 (~ 100%) para acelerar o processo de reação, garantindo uma efetiva carbonatação do fibrocimento ao longo de três dias.Figura 11 -Representação esquemática da câmara de aplicação de CO 2 Thermotron.Após o processo de carbonatação acelerada de três dias, os compósitos de fibrocimento foram cortados em disco diamantado refrigerado com água, para obtenção de quatro corpos de prova por placa de fibrocimento produzida.…”

“…A facilidade de dispersão das polpas celulósicas de eucalipto deve-se ao menor comprimento das fibras como explanado porTonoli (2009b). A densificação da matriz é resultado da própria carbonatação que, pela formação do carbonato de cálcio ao longo do processo, preenche os espaços vazios do material cimentício.SegundoAlmeida et al (2010), as fibras dispersas na matriz cimentícia podem ser identificadas como as áreas mais escuras das micrografias, delineadas em formas elípticas ou mais arredondadas (setas de número 1). Os espaços vazios são indicados pelas setas de número 2 na Figura 32, representados por regiões mais escuras.…”