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http://hdl.handle.net/10773/30159
Title: | Estudo da hidratação de uma argamassa baseada em escórias de alto forno como complemento à correção de anomalias de dissolução |
Author: | Marques, Ana Luísa da Costa |
Advisor: | Barros Timmons, A. Silva, Luís Miguel Cardoso da |
Keywords: | Argamassa-cola Cimento Portland Escória Tensão de aderência Perda de coesão Dissolução Caracterização química |
Defense Date: | Dec-2019 |
Abstract: | O Cimento Portland (Ordinary Portland Cement, OPC) é um dos materiais com
maior produção a nível mundial, mas está associado a uma elevada emissão de
CO2, durante a sua produção. Assim surge a necessidade de explorar
alternativas a este componente e uma das hipóteses é a escória de alto forno,
um subproduto da indústria metalúrgica, que pode substituir parcialmente o
OPC, diminuindo as emissões de gases de efeito de estufa, associados à
produção de cimento e consequentemente à indústria de construção.
Em trabalhos anteriores, onde foram estudadas formulações envolvendo esta
substituição quase total numa argamassa-cola, detetaram-se anomalias durante
os ensaios na água, que consistiam na dissolução da argamassa quando sujeita
a uma ligeira força abrasiva. Contudo, os mesmos estudos também indicaram
que esta anomalia não se verificou em situações específicas, por exemplo, nos
casos em que a argamassa-cola é recoberta por um cerâmico durante um
período de tempo específico. A esta dissolução é dada a designação de
resoftening, a qual constituiu o foco de estudo deste trabalho.
Primeiramente, admitiu-se que a porosidade seria a causa deste problema e
propôs-se que uma maior compactação da argamassa resultaria numa menor
porosidade e, consequentemente, o ataque da água seria menor e o resoftening
também seria menor. Não se tendo obtido evidências que suportassem tal
hipótese, surgiu uma nova hipótese em que se estudou a influência da
evaporação de água, durante o processo de cura. Admitiu-se que superfícies
protegidas durante mais tempo, têm uma maior quantidade de água disponível
para a reação de hidratação que é responsável pelo endurecimento de uma
argamassa. Como tal, superfícies recobertas durante mais tempo seriam menos
vulneráveis a esta perda de coesão superficial da argamassa. Assim, decidiu-se
analisar quimicamente as áreas da argamassa sujeitas a diferentes exposições,
de forma a perceber se existem diferenças de composição entre elas. As
técnicas utilizadas para analisar as amostras foram a termogravimetria (TG), a
calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e a espectroscopia no infravermelho
por transformadas de Fourier (FTIR). Os resultados obtidos revelaram que as
superfícies recobertas durante um maior período de tempo, têm uma maior
quantidade de compostos hidratados (resultantes da hidratação do OPC e,
sobretudo, escória). Por exemplo, verificou-se que as amostras recobertas
durante 7 dias apresentam percentagens de compostos hidratados superiores
(2,93%) enquanto que amostras penteadas (expostas ao ar) tendem a
apresentar valores de compostos hidratados 60% inferiores (1,21%). Deste
modo, este estudo permitiu concluir que uma maior presença de compostos
hidratados resulta numa menor severidade do resoftening. Face aos resultados
obtidos, como solução corretiva possível, avaliou-se o efeito do aumento da
percentagem de OPC, de cal e a adição de compostos de CSH (silicato de cálcio
hidratado), na severidade do resoftening tendo-se obtido uma melhoria, mas não
uma correção total. Esta melhoria indicia que os compostos hidratados, têm
realmente um papel na perda de coesão das partículas superficiais de uma
argamassa baseada em escória, quando em contacto com a água. Ordinary Portland Cement (OPC) is one of the most produced materials in the world and it is associated with high CO 2 emission. Therefore, there is a need to explore alternatives to this component. A possible alternative is slag, a by - product of the metallurgical industry, which can partially replace OPC, thereby reducing greenhouse gas emissions associated with cement production and the building construction industry. Previous studies regarding the almost total substitution of OPC by slag in mortar formulations have revealed anomalies during the water tests, which consisted in the dissolution of the mortar when subjected to a slight abrasive force. Yet, this was not the case under specific conditions, for example, when the mortar was covered by a tile for a certain period of time. Therefore, the present work focused entirely on the study of this dissolution phenomenon, internally designated as resoftening . The first hypothesis was that porosity was the cause of this problem, assuming that a higher mortar compaction would result in lower porosity and consequently in a smaller water attack, so resoftening would also be lower. Since no evidence was found to support the previous hypothesis, a new one emerged which considered the influence of water evaporation during the cure process. It was admitted that surfaces covered for a longer period of time would have a larger amount of water available for the hydration reaction which is responsible for hardening a mortar. As such, surfaces covered for a longer period of time would be less vulnerable to this loss of cohesion of the mortar surface. Chemical analyses of the mortar of areas submitted to different exposures were carried out in order to assess the impact of evaporation on the composition. The analyses performed were thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results obtained showed that surfaces covered over a longer period of time have a higher amount of hydrated compounds (resulting from the hydration of OPC and slag). For example, areas covered for 7 days had a higher percentage of hydrated compounds (2,93 %) whilst notched samples (exposed to air) showed a percentage of hydrated compounds 60 % lower (1,21 %). Thus, this study suggests that a higher presence of hydrated compounds results in a lower level of resoftening. Therefore, as a possible correction for this anomaly the effect of increasing the percentage of OPC, lime and the addition of CSH compounds was evaluated. An improvement was achieved but not a correction. This improvement indicates that hydrated compounds, actually play an important role in the loss of cohesion of the mortar surface in a slag -based mortar when in contact with water. |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/30159 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DQ - Dissertações de mestrado |
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