Estudo da reciclagem de resíduos de fibras de vidro em geopolímeros, argamassas e telas de impermeabilização

Abstract

Desenvolveu-se uma parceria entre a Universidade de Aveiro, Ria Blades, S.A. e Saint-Gobain Weber Portugal, S.A. com objetivo de encontrar formas de aproveitamento dos resíduos de fibra de vidro produzidos na Ria Blades, S.A., que atualmente são depositados em aterro. O trabalho incidiu em três produtos-alvo: telas de impermeabilização, argamassas e geopolímeros. No que diz respeito às telas de impermeabilização, de base polimérica (poliuretano), os resíduos foram aplicados como agente de reforço. Estudou-se o efeito da incorporação das fibras na aderência, na resistência à tração e na durabilidade perante ciclos de gelo-degelo. Quando incorporadas fibras de vidro, registou-se um aumento na aderência ao suporte relativamente à amostra padrão e um crescimento (de cerca de 20 vezes) na resistência à tração. Na incorporação em argamassas bastardas, o objetivo foi perceber o efeito da substituição das fibras poliméricas atualmente usadas, pelas fibras de vidro residuais. Estudou-se o efeito na percentagem de ar incorporado e densidade do amassado, bem como a variação de massa e de dimensão, módulo de elasticidade, resistência à compressão e flexão do produto endurecido. A incorporação de fibra de vidro não aparenta prejudicar o desempenho das argamassas, sendo os resultados semelhantes nas amostras padrão. Apesar de as quantidades incorporadas serem apenas de 0,1%, é possível que a utilização destes resíduos tenha impactos economicamente positivos para as duas empresas. Nos geopolímeros, a incorporação das fibras de vidro pretendeu explorar dois efeitos distintos: (i) como ligante, em substituição parcial de metacaulino (até 40% em massa); (ii) como agente de reforço da mistura. Numa primeira fase, foi necessário caracterizar as matérias primas e os resíduos para respeitar as razões molares que asseguram uma maior extensão da reação. Foram avaliadas a densidade aparente, resistência à compressão, absorção de água ao longo do tempo de cura e ainda a resistência à flexão no caso de as fibras funcionarem como agente de reforço. Como substituto parcial do metacaulino verifica-se uma descida na resistência à compressão com o aumento de resíduo de fibra de vidro. No entanto com a otimização da formulação com 20% de fibras de vidro foi possível duplicar o valor da resistência à compressão (> 8MPa). Como agente de reforço, os resultados mostram ganhos de resistência à compressão de 4 vezes quando se incorporam fibras de 6mm de comprimento, relativamente a amostras sem reforço. O uso de fibras mais longas (20mm) é mais eficaz no aumento da resistência à flexão.

A partnership has been developed between the University of Aveiro, Ria Blades, S.A. and Saint-Gobain Weber Portugal, S.A. in order to find a way to recycle the glass-fibre residues produced from Ria Blades, S.A. that are currently being send to landfill. Three possible target-products were exploited: waterproofing membrane, mortars and geopolymers. On the waterproofing membrane, based on polyurethane, the residues were incorporated as reinforcing agents and effects on adhesion, tensile strength and resistance to freeze-thaw cycles were determined. An increase of 20 times on the tensile strength has been registered, relatively to the standard sample. On mortars, the aim was to understand the effect of the substitution of the currently used reinforcing-fibres for the wasted glass-fibres. Fresh-state properties such as the entrained air content and density were evaluated. The effect on relevant hardened-state properties was then studied, including the variation of mass and dimensions, the compressive and flexural strengths, and elastic modulus. The behaviour of the mortars doesn’t seem to be affected by the incorporation of glass-fibres because the results from both the mortars with and without glass-fibres are similar. Although the quantity of incorporated glass-fibres is only around 0,1%, its use may have positive economic benefits for both companies. In geopolymers, the incorporation of wasted glass-fibres aimed to explore two distinct effects: (i) use as binder, partially substituting the metakaolin (up to 40 wt.%); (ii) use as reinforcing agent of common matrixes. On the first stage it was necessary to characterize both the raw materials and the glass-fibres, in order to achieve the desirable molar ratios that assure an extended reaction. Hardened samples were characterized in terms of density, compressive strength and water absorption. In the attempted reinforced geopolymers the flexural strength was additionally tested. When the glass-fibres were used as partial substitute of metakaolin, a drop of the compressive strength was observed for higher contents of glass-fibres. Optimizing the mixture for 20 % of glass-fibres allowed to duplicate the compressive strength (> 8 MPa). When 6 mm glass-fibres were used as a reinforcing agent, the compressive strength increased 4 times when compared to samples without reinforcement. Using 20 mm fibres is the most effective way of improving flexural strength.