Avaliação do impacto do formiato de cálcio na hidratação de uma argamassa-cola com cimento Portland e cinzas de biomassa

Abstract

O cimento Portland é um dos constituintes mais utilizados na indústria das argamassas, sendo que a sua produção está associada a uma grande libertação de gases com efeito estufa. Com o objetivo de diminuir o impacto das argamassas na poluição mundial, têm sido desenvolvidas formulações de argamassas com substituição do cimento Portland como ligante, nomeadamente por cinzas de biomassa. O objetivo deste trabalho é o estudo do impacto da adição de formiato de cálcio como ativador e/ou acelerador da hidratação de argamassas com cimento Portland e cinzas de biomassa. Foram preparadas 3 formulações de argamassa-cola, uma com cimento Portland, outra com substituição de 50% do cimento Portland por cinzas de biomassa e outra com substituição de 50% do cimento Portland e adição de formiato de cálcio como agente acelerador das reações de hidratação em resposta às reações de hidratação mais lentas das formulações com cimento Portland e cinzas de biomassa. A reatividade foi avaliada a partir da determinação do tempo de presa e pela interpretação dos resultados da caracterização química e respetivas fases formadas, sobretudo durante os primeiros dias de hidratação. A caracterização mecânica da argamassa consistiu na medição das resistências à tração perpendicular. A formulação contendo formiato de cálcio mostrou melhores resultados que a formulação só com cimento Portland e cinzas de biomassa, revelando o efeito acelerador do formiato de cálcio na hidratação. Em paralelo, também se determinaram propriedades mecânicas como a resistência à flexão e compressão, a densidade do produto endurecido, a retração e a variação da massa até 60 dias de hidratação, como complemento à caracterização física/estrutural das argamassas e potencial suporte à interpretação dos resultados a nível das aderências. Por fim, de modo a realizar-se uma caracterização química, para diferentes tempos de cura em estudo, foram utilizadas as técnicas de termogravimetria acoplada com calorimetria diferencial de varrimento (TG/DSC), de calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e difração de raios-X (DRX), tentando relacionar os resultados obtidos na caracterização mecânica das argamassas.

Portland cement is one the most used constituents in the mortar industries and its production is associated with a large level of greenhouse gases emissions. In order to reduce the impact of mortars on global pollution, formulations of mortars have been developed to at least partially replace Portland cement by biomass ash. The objective of this work is to study the impact of calcium formate addition as activator and/or accelerator in the hydration of mortars with Portland cement and biomass ash. Three adhesives mortar were prepared: one with Portland cement, another with 50% replacement of Portland cement by biomass ash and third one with 50% replacement of Portland cement and addition of calcium formate. The latter was used as an accelerating agent for hydration reactions to overcome the slower hydration reactions of formulations containing biomass ash. The reactivity of adhesives mortars was evaluated by determination the setting time and by interpretation of the results of the chemical characterization of the phases formed, especially during the first times of hydration of the mortars. The mechanical characterization of the mortar consisted of measuring the tensile adhesion strength. The results obtained showed that the formulation with calcium formate yielded better results than the formulation with only Portland cement and biomass ash, revealing the accelerating effect of calcium formate on hydration. In parallel, mechanical properties such the flexural and compressive strength, the density of hardened product, the retraction and mass loss were determined for 60 days of hydration, as a complement to the physical/structural characterization of the mortars and to support the interpretation in terms of the results obtained for adhesion. Finally, chemical and structural characterization of samples with different curing times was carried out using thermogravimetry coupled with differential scanning calorimetry (TG/DSC), differential scanning calorimetry (DSC) and X ray diffraction (DRX) to further understand the results obtained from the mechanical characterization of mortars.