Study on the incorporation of sewage sludge ash in alkali-activated materials

• Autor(a) principal: Istuque, Danilo Bordan
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/214449
• topic: Cinza de lodo de esgoto; Ativação alcalina; Geopolímero; Metacaulim; Escória de alto-forno

O manejo sustentável e inteligente de resíduos urbanos é uma questão primordial para garantir que futuras gerações tenham as condições de viver em equilíbrio com a natureza e o meio urbano. Da mesma maneira, garantir que no futuro existam materiais alternativos e sustentáveis para a construção civil também é necessário para tal equilíbrio. Neste sentido, os materiais ativados alcalinamente são interessantes por abranger sistemas que incorporam resíduos de origem urbana, industrial e agro-industrial como matéria-prima. Por definição, os materiais ativados alcalinamente são produtos resultantes de reações químicas que se iniciam em decorrência de um ataque alcalino à precursores ricos em cálcio e/ou silica e alumina. Com base em estudos recentes que apontam estes sistemas como uma alternativa para a imobilização de cinza de lodo de esgoto (SSA), este trabalho avaliou os efeitos da incorporação de SSA como precursor em substituição ao metacaulim (MK) e à escória de alto-forno (BFS) para a produção de argamassas ativadas alcalinamente, assim como a otimização desses sistemas em termos de resistência à compressão. Inicialmente, a SSA, obtida por meio de uma auto-combustão do lodo de esgoto, foi caracterizada físico-químicamente, assim como sua reatividade química foi avaliada. O desempenho mecânico de argamassas à base de MK e SSA foi avaliado por meio de ensaios de resistência à compressão, e pastas foram quimicamente avaliadas através de análises de difração de raio-X (XRD), espectroscopia de infra-vermelho por transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG/DTG) e microscopía eletrônica de varredura (SEM). Por fim, uma otimização do ativador alcalino foi realizada por meio da pré-ativação de cinza de casca de arroz (RHA) para produção de sistemas binários de SSA e BFS, sendo estes sistemas mecanicamente avaliados por resistência à compressão. Para a caracterização destes sistemas binários (pastas), análises de XRD, TG/DTG, SEM, e porosimetria por intrusão de mercúrio foram realizadas. De acordo com os resultados, apesar de apresentar um moderado comportamento pozolânico em misturas com cimento Portland, a SSA desmonstrou um baixa reatividade em materiais ativados alcalinamente. Em geral, a substituição de MK ou BFS por SSA diminui a resistência à compressão das argamassas. Porém, em determinadas condições, como para argamassas à base de MK e SSA em cura térmica (banho térmico, 65°C), a SSA ofereceu um retardo da perda de resistência à compressão, que ocorre devido a cristalização da matriz geopolimérica. A performance mecânica dos sistemas binários compostos por BFS e SSA foi melhorada em função da pré-ativação da RHA, empregada na forma de ativador alcalino, o que permitiu produzir argamassas com até 40% de SSA em sua constituição, alcançando uma resistência à compressão de até 30 MPa.