Efeito combinado de fumo de sílica e vermiculita expandida nas propriedades de argamassas leves a temperaturas ambiente e elevadas

Abstrato

Neste estudo, as propriedades de argamassas à base de cimento produzidas com vermiculita e sílica ativa foram investigadas em temperaturas ambiente e elevadas. Foram determinadas as propriedades físicas, mecânicas, térmicas e de microestrutura das argamassas produzidas. Argamassas foram produzidas nas proporções 4, 6 e 8 expandidas de vermiculita / cimento (V / C) em volume. A microsílica foi usada nas proporções de 0%, 5%, 10% e 15% sob cada razão V / C. No total, 114 amostras de argamassa com 40  ×  40  ×  160  mm foram investigadas. As amostras foram submetidas a 300, 600 e 900  ° C por 6  h. Observou-se que novas formulações com sílica ativa aumentaram a resistência e a durabilidade a temperaturas elevadas de argamassas com vermiculita. Os pesos unitários das argamassas no estado endurecido variam entre 1200 e 780 kg / m 3 . Os valores de absorção de água variam entre 24,2% e 40,6%. A resistência das argamassas varia entre 3,9  MPa e 16,4  MPa à temperatura ambiente. O coeficiente de condutividade térmica das argamassas indicou uma diminuição dependendo da razão V / C da argamassa até 0,257  W / m  K, o que significa um incremento de 58,2% no desempenho térmico. As argamassas produzidas com agregado expandido de vermiculita mostram um bom desempenho em termos de preservação da resistência mecânica a temperaturas elevadas. Isso significa que a vermiculita expandida acaba sendo um bom material resistente ao fogo.

Nomenclatura

V / C

vermiculita / em cimento

XRF

Florescência de raios X

XRD

Difração de raios X

TG

termogravimétrico

SEM

microscopia eletrônica de varredura

CSH

silicato de cálcio hidratado

P

porosidade

W ssd

peso da amostra na condição seca de superfície saturada

W d

peso seco da amostra

W w

peso da amostra saturada

S

velocidade de onda supersônica

s

segundo

d

distância

t

Tempo

m

metro

W / m  K

watt / metro  Kelvin

ASTM

Sociedade Americana de Ensaios e Materiais

CEM

tipo de cimento

h

hora

1 . Introdução

Edifícios com eficiência energética são recentemente uma das questões mais importantes, pois hoje em dia os fatores econômicos e ambientais são de grande importância no mundo. Os países se concentram no aumento da eficiência energética dos edifícios, uma vez que cerca de um terço da energia total consumida é usada nos edifícios. A necessidade de ter edifícios com maior eficiência energética leva ao desenvolvimento de novos materiais ou à melhoria dos materiais de construção existentes e de sistemas leves [1] , [2] . Agregados leves, como perlita, pedra-pomes e argila expandida com estrutura celular ou porosa, foram utilizados para a produção de blocos de alvenaria, painéis de parede, produtos de revestimento e concretos leves [3]. A produção de concretos leves pode ser alcançada de três maneiras, utilizando agentes de gases de fabricação de poros, agregados minerais leves e agregados de grânulos plásticos à base de polímeros [4] .

Concretos leves apresentam propriedades superiores como: isolamento térmico [5] , [6] , [7] , resistência ao fogo / altas temperaturas e, portanto, proteção [8] , [9] , [10] , [11] , [12] , [13] , insolação sonora [14] , [15] , [16] , [17] , [18] , [19] , resistência suficiente para aplicações estruturais e redução da carga morta da estrutura, resultando em seções transversais diminuídas dos elementos estruturais e uma redução no risco de danos causados ​​pelo terremoto [20] ,[21] , [22] , durabilidade [23] , [24] , [25] , [26] , [27] , [28] etc.

 Outro agregado mineral leve é ​​a vermiculita, amplamente utilizada. Vermiculitas são minerais naturais compostos por flocos brilhantes, parecendo mica na aparência. Eles são formados principalmente pela alteração de minerais micáceos (misturas variáveis ​​de diferentes minerais como vermiculita, hidrobiotita e flogopita) como resultado de intemperismo, ação hidrotérmica, água filtrada no solo ou uma combinação desses três fatores. Possui alumínio hidratado e silicato de magnésio. Quando aquecidos a temperaturas elevadas de até 650–1000  ° C, os flocos de vermiculita se expandem de 8 a 30 vezes em relação ao tamanho original devido à conversão do intercalar e da água estrutural em vapor [29]. A vermiculita expandida após o resfriamento preserva seu novo volume com faixas de ar muito finas entre as folhas. Partículas de vermiculita expandida são vistas como placas finas separadas por intervalos de ar. Sua forma, cor, brilho e composição de grãos estão intimamente relacionados à matéria-prima original. A capacidade de absorção de água da vermiculita aumenta drasticamente quando a densidade aparente varia entre 64 e 160  kg / m 3, dependendo do tamanho das partículas, após a esfoliação. Como resultado, a vermiculita recozida possui várias propriedades valiosas, como baixa condutividade térmica, alta resistência ao fogo e forte absorção sonora. A vermiculita é uma temperatura alta eficaz (até 1100 ° C) material de isolamento térmico. Os materiais e produtos produzidos com vermiculita são incombustíveis, bioestáveis ​​e neutros à ação dos ácidos e possuem resistência estável com o tempo e a resistência à deformação. Esses fatos valem a pena a aplicação de vermiculita na construção e, simultaneamente, materiais de isolamento térmico e absorção sonora. O uso de materiais eficazes de alta temperatura e isolamento térmico permite reduzir a capacidade do material das construções. A vermiculita expandida tem uma gravidade específica muito baixa. Pode ser usado na produção de compósitos à base de cimento e polímero [30] , [31] . Os minérios de vermiculita são encontrados principalmente na África do Sul (41%), EUA (21%) e China (21%). Na Turquia, uma reserva total de 5,2 Mt de vermiculita é relatada pela Direção Geral de Pesquisa e Exploração Mineral[2] .