Geopolímeros

O termo geopolímero foi introduzido por Davidovits para representar polimeros de origem mineral resultantes da investigação geoquímica. O processo de geopolímerização envolve uma reacção química que se produz num meio altamente alcalino onde certos minerais como a sílica e a alumina irão reagir criando polimeros com ligações do tipo Si-O-Al-O. A composição química dos geopolímeros é similar à dos zeólitos embora demonstre possuir uma microestrutura amorfa. Os zeólitos são um conjunto de alumino-silicatos cristalinos hidratados de metais alcalinos. A sua estrutura química é essencialmente constituída por tetraedros de silica e alumina ligados entre eles por iões de oxigénio. Os zeólitos encontram-se na Natureza quando, por exemplo, existe a deposição de cinzas vulcânicas em meio líquido com elevada alcalinade ou quando há inundações de depósitos de cinzas vulcânicas por águas com elevada alcalinidade (água com elevado teor de sódio sob a forma de carbonato ou bicarbonato).

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O processo de endurecimento e de ganho de resistência ainda se encontra sob investigação. O mecanismo de geopolímerização consiste na dissolução, transporte ou orientação e policondensação ocorrendo através de uma reacção exotérmica. O material de origem do geopolímero contém um elevado teor de sílica e alumina e é activado por um líquido de elevada alcalinidade. O produto final é um material polimérico que se encontra num estado amorfo e possui excelentes propriedades em termos de resistência mecânica e durabilidade. A qualidade do geopolímero depende essencialmente da natureza do material de origem. Caso sejam produtos obtidos por calcinação, como por exemplo o metacaulino (caulino calcinado) ou cinzas volantes, o geoplímero possuirá boas características de resistência quando comparados com outro produtos de origem não calcinados, com o caulino. O activador (substância alcalina) pode ser simples ou composto. A diferença reside no facto de se utilizar um activador constituído por uma única substância ou por várias.

Propriedades

• Resistência ao fogo;
• Resistência química;
• Excelente adesão;
• Rápido endurecimento;
• Acabamentos duráveis;
• Durabilidade.

Aplicações

O geopolímero pode ser utilizado em diversos campos que vao desde produtos compósitos que podem ser aplicados para resistência ao calor e ao fogo, produtos cerâmicos, confinamentos de estruturas, materiais cerâmicos, etc. O seu campo de aplicação irá ser determinado em função da composição química do material de origem e do tipo de activador utilizado. No caso de pretender produzir um geobetão com função estrutural a razao atómica entre silica e alumina deverá ser de 2. O geopolímero também pode ser utilizado como elemento de retenção de metais pesados.

Vantagens do geopolímeros:

• Uso de matéria prima abundante: é possivel criar um gopolímero através do uso de uma vulgar pozolana ou através de produtos cuja composição contenha quantidades de silica e alumina.
• Economia de energia e sustentabilidade ambiental: a produção de geopolímeros nao requer grandes quantidades de energia para a sua produção. A energia que é necessária resume-se à energia necessária para obter temperaturas de cerca de 600º C para a obtenção de certas pozolanas. As emissões de CO2 para a atmosfera são igualmente insignificantes, comparando com a produção de cimento Portland.
• Processo de produção simples: basta realizar uma mistura da pozolana com o fluido alcalino. O processo de mistura assemelha-se à produção do vulgar betão que utiliza como ligante o cimento Portland.
• Boa estabilidade volumétrica do geopolímero: geopolímeros possuem um coeficiente de retracção 4/5 inferior ao do cimento Portland
• Ganhos rápidos de resistência: estudos indicam que os geopolímeros adquirem cerca de 70% da resistência à compressão em 4 horas.
• Excelentes propriedades de Durabilidade: possuem uma resistência a ataques de ácidos significativamente superiores à resistência de betões convencionais.
• Elevada resistência ao fogo: conseguem resistir a temperaturas de 1000º C a 1200º C sem perder características funcionais.
• Baixa condutividade térmica: A sua condutividade térmica varia entre valores de 0,24 a 0,3 w/m.k.
• Não dá origem à formação de reacções alcali-agregado.
• Não dá origem à formação de fenómenos de carbonação. Os geopolímeros não possuem hidróxidos de cálcio livres
• Possuem excelente comportamento a ataques de sulfatos.
• Os geopolímeros têm um campo de aplicação bastante vasto que vai desde reforço estrutural, geotecnia, reabilitação, utilização em estruturas que estejam sujeitas a ataques de ácidos.

• Bibliografia
• Geopolymer Institute
• Trabalho Investigação Brasil
• Noções

• Fonte: Grupo de Construção Sustentável da Universidade do Minho