Resumo O aumento de CO2 gerado durante a fabricação e aplicação do cimento Portland tem gerado a necessidade de se estudar a utilização de um novo sistema de ligantes. Os materiais provenientes da ativação alcalina de aluminossilicatos apresentam propriedades similares àquelas observadas no cimento Portland, sendo possível utilizá-los em algumas aplicações da construção civil. Nesse trabalho, investigou-se a produção de geopolímeros fabricados com metacaulim e cerâmica vermelha. Os materiais apresentaram resistência mecânica próxima de 30 MPa após 28 dias de cura. Os resultados acerca da microestrutura dos ligantes inorgânicos constaram que a utilização da cerâmica vermelha não modificou as reações de geopolimerização. Entretanto, a presença da cerâmica vermelha modificou os valores de absorção de água, porosidade aparente e densidade. A superfície apresentou algumas partículas de cerâmica vermelha que não participaram da reação. A baixa taxa de reação da cerâmica vermelha foi relacionada com as alterações observadas no ligante álcali-ativado.

Abstract The increase of CO2 released during the application and production of Portland cement has promoted the necessity to study a new kind of binder. The alkali-activated materials have similar properties of Portland cement; this way, some applications in the civil construction can be made using these materials. The aim of this work was to produce metakaolin and red ceramic based geopolymers. The specimens showed mechanical strength close to 30 MPa after 28 days of curing. The analysis of the microstructure demonstrated that the use of red ceramic did not modify the geopolymerization reactions. However, the red ceramic promoted changes in the water absorption, porosity and density values. The geopolymers surface showed some intact red ceramic particles. This was related to low reactivity of the raw material that promoted the observed modifications of the geopolymeric specimens.

Resumo Geopolímeros são uma nova classe de ligantes inorgânicos que possuem alta resistência mecânica, inércia química e podem ser fabricados a partir de uma série de subprodutos da indústria. Nesse trabalho amostras de geopolímeros foram produzidas pela ativação da cinza volante proveniente do complexo termelétrico de Jorge Lacerda, SC. Diferentes ativadores alcalinos foram utilizados para a obtenção dos materiais com o intuito de se observar como a modificação da composição química das soluções influencia as propriedades finais dos geopolímeros. Os resultados obtidos demonstraram que os materiais possuem alta resistência à compressão nas primeiras horas de cura (28 MPa) e que aumenta para valores próximos de 48 MPa após 28 dias. Por meio da difração de raios X observou-se que tanto as cinzas originais quanto as amostras ativadas apresentaram fases minerais comumente encontradas nesse tipo de material. A espectroscopia no infravermelho demonstrou que em todas as amostras, independente da composição química da solução alcalina, modificações nas bandas originais encontradas na cinza volante foram observadas. Tais modificações estão diretamente envolvidas com o processo de geopolimerização. As propriedades físicas das amostras, tais como absorção de água, porosidade e permeabilidade, também tiveram modificações quando diferentes composições químicas foram utilizadas para se ativar as cinzas volantes.

Abstract Geopolymers are a new class of binder with high mechanical strength, chemical inertia and can be made of by-products. In this work fly ash from a Brazilian power station was used to produce the geopolymer cement. To produce the geopolymers, different activator solutions were used in order to study the influence of the chemical composition of these solutions on the production of the fly ash-based geopolymers. The results showed that the Brazilian fly ash has the potential to be used in the geopolymerization process. The specimens presented high compression strength, 28 MPa after 24 h and 48 MPa after 28 days of cure. The X-ray diffraction of the original fly ash and the geopolymers samples exhibited some mineral phases presents in the fly ash and new zeolitic phases formed after the geopolymerization process. The infrared spectroscopic of all samples showed some modifications of absorption bands besides new bands corresponding to the geopolymerization process. The physical properties, such as the water absorption, porosity and permeability, changed when the activator solution changed and the curing time was modified.

Resumo Devido aos impactos ambientais gerados pela construção civil, muitos pesquisadores têm estudado os resíduos de construção e demolição. É possível encontrar na literatura científica trabalhos focados na pasta de cimento endurecido. Neste estudo, pasta de cimento Portland hidratada (PCH) preparada a partir de cimento Portland CP V-ARI (CP-V) foi desidratada via tratamento térmico a 700 °C (700-PCD) e a 900 °C (900-PCD), sendo em seguida reidratada. A estrutura e microestrutura durante hidratação, desidratação e reidratação foram investigadas. Para a caracterização das mudanças morfológicas, difração de raios X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas. A análise termogravimétrica foi utilizada para estudar as etapas de desidratação da pasta de cimento hidratada original. O estudo de desidratação da PCH mostrou que a 700 e 900 °C os novos nesossilicatos e CaO estão claramente presentes nas amostras. Durante a reidratação das amostras de 700-PCD e o 900-PCD, ocorreram reidratação parcial e carbonatação. Corpos de prova a partir de CP-V e 0%, 2%, 10%, 40% e 60% de pó de cimento desidratado (PCD) foram preparados. Corpos de prova preparados com até 40% de PCD apresentaram propriedades semelhantes, quando comparado com corpos de prova de pasta de cimento puro preparados com CP-V, enquanto adições de 60% de PCD resultaram em um decréscimo da resistência à compressão.

Abstract Because of the environmental impacts generated by civil construction, many researchers have studied the wastes of construction and demolition. It is possible to find in the scientific literature works focused on hardened cement paste. In this study, hydrated Portland cement paste (PCH) prepared from Portland cement CP V-ARI (CP-V) was dehydrated through heat treatments at 700 °C (700-PCD) and 900 °C (900-PCD) and then rehydrated. The structure and microstructure during hydration, dehydration and rehydration were investigated. For characterization of the morphological changes, X-ray diffraction analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy were used. Thermogravimetric analysis was used to study the stages of dehydration of the original hydrated cement paste. The study of dehydration of PCH showed that at 700 and 900 °C new nesosilicates and CaO were clearly present in the samples. During the rehydration of the samples 700-PCD and 900-PCD partial rehydration and carbonation occurred. Specimens from CP-V and 0%, 2%, 10%, 40% and 60% of dehydrated cement powder (PCD) were prepared. Specimens prepared with up to 40% of PCD showed similar properties when compared to the pure cement paste prepared from CP-V, while additions of 60% PCD resulted in a decrease of the compressive strength.

Amostras de hidroxiapatita foram sintetizadas por meio da precipitação de soluções aquosas contendo os íons precursores. O precipitado obtido foi lavado, seco, desaglomerado e peneirado com o intuito de se obter amostras em forma de pó e com granulometria homogênea. O material foi sinterizado em diferentes temperaturas e posteriormente caracterizado por difração de raios X, espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e termodiferencial e a quantificação da área superficial específica e porosidade foi realizada por meio dos métodos Brunauer-Emmett-Teller e Barret-Joyner-Halenda, respectivamente. Os pós apresentaram modificações na cristalinidade, morfologia e nas propriedades texturais com o aumento da temperatura. Novas fases foram identificadas nos difratogramas de raios X devido à decomposição do material, corroborando com resultados reportados. Houve o crescimento dos cristais, aumento da cristalinidade e diminuição da área de superfície específica, comprovando que as modificações ocorreram devido aos processos de sinterização, uma vez que a força motriz para esse processo é a diminuição da área de superfície específica.

Samples of hydroxyapatite were synthesized by precipitation from aqueous solutions containing the precursor ions. The obtained precipitate was washed, dried, deagglomerated and sieved to obtain samples in powder form of homogeneous particle size. The material was sintered at different temperatures and subsequently characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, thermo-gravimetric and thermo-differential analyses and quantification of the specific surface area. Furthermore, porosity was determined using the Brunauer-Emmett-Teller and Barret-Joyner-Halenda methods, respectively. The powders showed changes in crystallinity, morphology and texture with increasing temperature. New phases were identified in the X-ray patterns due to decomposition of the material, corroborating other findings in the literature. Crystal growth and increased crystallinity were observed during heat treatments, while specific surface decreased, proving that the changes were due to the sintering processes.