Estabilidade de ligantes de presa rápida

Abstract

Nesta dissertação, estudaram-se as fases formadas por hidratação de uma combinação de ligantes composta por cimento aluminato de cálcio (CAC), cimento Portland (OPC) e gesso (C$) na sua forma hemi-hidratada, avaliando a sua estabilidade em várias condições de temperatura e ao longo de diferentes períodos. Foram definidas duas formulações, a formulação 1 (12,50% CAC, 7,95% C$, 4,17% OPC e 75,38% agregados e aditivos) e a formulação 2 (12,50% CAC, 7,95% C$, 2,92% OPC e 76,63% agregados e aditivos), com as quais foram realizados os testes de caracterização em que se avaliaram parâmetros dimensionais (retração), perda de massa, módulo de elasticidade e resistência à flexão e compressão em diferentes condições de temperatura (5, 22 e 70 ºC) e após vários tempos de cura (7, 14, 28 e 90 dias). Os resultados obtidos evidenciaram instabilidade e diferenças no campo da retração, quer entre as duas formulações quer no que se refere à influência da temperatura. A avaliação das caraterizações dimensionais remetem para efeitos cinéticos que indicam que a temperatura pode ser um ativador reacional, acelerando a formação de fases que por norma demoram vários dias. Atendendo aos resultados obtidos na primeira fase do estudo, foi proposto o estudo mais detalhado das fases formadas. Foram realizadas avaliações qualitativas da composição das fases cristalinas utilizando a difração de raios-X (DRX), com o propósito de averiguar as reações típicas conducentes a produtos de hidratação. Confirmou-se a presença de etringite (AFt) ainda que em quantidades menores que as esperadas e das restantes fases resultantes da hidratação (i.e AH3, AFm, CAH10, C2AH8, C3AH6 e vários silicatos hidratados da forma C-A-S-H). No entanto encontrou-se uma grande quantidade de uma fase anidra do CAC, o C12A7, indicando um estado incompleto nas reações. A avaliação da composição de fases vem defender a hipótese do efeito acelerador da temperatura, demonstrando um maior défice de etringite para as amostras a 70 ºC e, indiciando que a aceleração é tal que existe conversão de AFt em AFm pouco tempo após a formação das agulhas de etringite. Ao invés, a 5 ºC tem-se uma reação tão lenta que é possível encontrar picos de elevada intensidade para a etringite ao fim de um longo período, indicando uma baixa conversão em AFt. Em linha com estes resultados, observou-se por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) que a morfologia em forma de agulha, típica da etringite, se apresentava bem definida e desenvolvida a 5 ºC, no caso das amostras preparadas a 70 ºC, as micrografias de SEM evidenciaram estruturas semelhantes às de etringite, mas muito menos desenvolvidas

In this dissertation, the phases formed by hydration of a combination of binders composed of calcium aluminate cement (CAC), Portland cement (OPC) and gypsum (C$) in its hemihydrate form were studied, while evaluating their stability in several temperature conditions and over different time periods. Two formulations were prepared: formulation 1 (12.50% CAC, 7.95% C$, 4.17% OPC and 75.38% aggregates and additives) and formulation 2 (12.50% CAC, 7.95 % C$, 2.92% OPC and 76.63% aggregates and additives), which were characterized under different conditions of temperature (5, 22 and 70 ºC) and resting times (7, 14, 28 and 90 days), by evaluating dimensional parameters (shrinkage), mass loss, elasticity modulus and resistance to flexion and compression. The results obtained show a lot of instability and significant between the shrinkage of the two formulations and the effects of temperature. The evaluation of dimensional parameters pointed out kinetic questions that indicate that temperature can be an accelerator of the reactions of new phases formation that under normal conditions take several days. Considering the results obtained in the first stage of the study, a more detailed study of the new phases was undertaken. The crystalline phase composition was evaluated by X-ray diffraction (XRD), aiming to access the typical hydration reactions that originate hydrated products. The presence of ettringite (AFt) was confirmed although in small amounts. Also, the remaining phases resulting from hydration (ie AH3, AFm, CAH10, C2AH8, C3AH6 and several hydrated silicates in C-A-S-H form) were detected, although a large amount of an anhydrous phase of CAC, C12A7, was also present, pointing to an incompletion in the reactions. The evaluation of the crystalline phase composition supports the hypothesis of an accelerating effect from the temperature, while demonstrating a greater deficit of ettringite for the samples treated at 70 ºC. Thus, the results indicate that acceleration has such an impact that there is a conversion of AFt into AFm shortly after the formation of ettringite needles. On the contrary, at 5 ºC we have such a slow reaction that it is possible to find XDR peaks of high intensity for ettringite after a long period, thus indicating a low conversion to AFt. In line with these results, it was observed by scanning electron microscopy (SEM) that the needle-shaped morphology, typical of ettringite, was well defined and developed in the samples prepared at 5 ºC; in the case of samples prepared at 70 ºC, SEM micrographs showed structures similar to those of etringitis, however much less developed.