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dc.contributor.authorReitmann, Bruno
dc.date.accessioned2023-11-16T17:14:32Z
dc.date.available2023-11-16T17:14:32Z
dc.date.issued2023-10-27
dc.identifier.citationPAGLIARINI, Bruno Reitmann. Síntese e avaliação de ligante geopolimérico “one-part” para aplicação em cerâmicas refratárias. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18911.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18911
dc.description.abstractRefractory ceramics play a pivotal role in the development and operation of strategic industrial processes worldwide. Due to their high versatility and excellent performance in extreme service conditions, refractory concretes containing calcium aluminate cement (CAC) as a binder are widely used. However, the search for alternative materials with a reduced environmental impact has been actively promoted in recent years, with geopolymers or inorganic polymers being potential substitutes for CAC in such ceramics. This study aimed to assess the feasibility of partially or completely replacing this cement with a "one-part" geopolymeric binder in the production of refractory ceramics. This binder was produced by mixing colloidal silica and NaOH solution, followed by drying at 200°C. The solid activator and precursor were chemically and physically characterized to understand their effect on the final ceramic properties. In a subsequent stage, a composition of the reference concrete matrix (containing only CAC as the binder) was prepared and analyzed, along with others containing different CAC contents and/or geopolymeric binders. The evolution of the physical and mechanical properties of the samples was studied after curing at 40°C and after firing at 800, 1000, and 1250°C to comprehend the impact of composition and thermal treatment on the final properties of the refractories. To achieve this, tests were conducted to determine porosity, apparent density, elastic modulus, dimensional variation, mineralogical composition, and mechanical strength of the test specimens produced. The results indicated limited geopolymerization during curing, resulting in low mechanical performance (<1 MPa) in the geopolymeric matrices, compared to matrices containing only CAC (7.2 MPa). Unlike the cement-containing system, the presence of hydrated phases was not identified in the geopolymer-bound compositions, with unreacted raw materials remaining in the microstructure. After firing, the geopolymeric compositions achieved a significant increase in the modulus of rupture, reaching values of around 41 MPa, surpassing the performance of the reference concrete. The effective sintering via a liquid phase in the microstructure, coupled with the formation of nepheline in the geopolymeric matrix, justifies this improved behavior of the produced ceramics. Therefore, the addition of the "one-part" geopolymer as an alternative binder to CAC in refractory formulations has proven to be an advantageous option in terms of the thermo-mechanical properties of the matrices produced. However, additional investigations are required to optimize its performance at low temperatures to ensure its broad applicability.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectMetacaulimpor
dc.subjectGeopolímeropor
dc.subjectAluminapor
dc.subjectProcessamentopor
dc.subjectPropriedadespor
dc.titleSíntese e avaliação de ligante geopolimérico “one-part” para aplicação em cerâmicas refratáriaspor
dc.title.alternativeSynthesis and evaluation of “one-part” geopolymeric binder for application in ceramic refractorieseng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1da Luz, Ana Paula
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3470395641242374por
dc.contributor.advisor-co1Bezerra, Breno Parente
dc.description.resumoAs cerâmicas refratárias têm um papel chave no desenvolvimento e operação de processos industriais estratégicos da economia mundial. Em função de sua alta versatilidade e excelentes propriedades frente a condições de serviço extremas, os concretos refratários contendo cimento de aluminato de cálcio (CAC) como ligante são amplamente utilizados em diversas situações. No entanto, a busca por materiais alternativos e que causem menor impacto ambiental vem sendo amplamente estimulada nos últimos anos, sendo os geopolímeros ou polímeros inorgânicos potenciais substitutos do CAC em tais cerâmicas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade da substituição parcial ou total deste cimento por um ligante geopolimérico do tipo “one-part” na produção de cerâmicas refratárias. Tal ligante foi produzido a partir da mistura de sílica coloidal e solução de NaOH, seguida de secagem a 200°C. O ativador sólido e o precursor foram caracterizados química e fisicamente, visando compreender o efeito de suas propriedades nas características finais da cerâmica. Numa etapa seguinte, foram preparadas e analisadas uma composição da matriz do concreto de referência (contendo apenas CAC como ligante) e outras contendo diferentes teores de CAC e/ou ligante geopolimérico. Estudou-se a evolução das propriedades físicas e mecânicas das amostras preparadas após cura a 40°C e após queima (800, 1000 e 1250°C), visando compreender o impacto da composição e do tratamento térmico nas propriedades finais dos refratários. Para isso, efetuou-se ensaios para se determinar a porosidade e densidade aparente, módulo elástico, variação dimensional, composição mineralógica e resistência mecânica dos corpos de prova produzidos. Os resultados mostraram limitada geopolimerização na cura, resultando em baixo desempenho mecânico (<1 MPa) nas matrizes geopoliméricas, em comparação às matrizes com apenas CAC (7,2 MPa). Diferentemente do sistema contendo cimento, não se identificou a presença de fases hidratadas nas composições ligadas com geopolímero, restando ainda matérias-primas não reagidas na microestrutura. Após queima, as composições geopoliméricas obtiveram significativo aumento do módulo de ruptura, alcançando valores da ordem de 41 MPa e superando o desempenho do concreto de referência. A efetiva sinterização via fase líquida da microestrutura, associada à formação de nefelina na matriz geopolimérica, justificam este otimizado comportamento das cerâmicas produzidas. Portanto, a adição do geopolímero “one-part” como ligante alternativo ao cimento CAC em formulações refratárias provou ser uma opção vantajosa no que diz respeito às propriedades termomecânicas das matrizes produzidas. Porém, investigações adicionais são necessárias visando otimizar seu desempenho em baixas temperaturas para garantir sua ampla aplicabilidade.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.courseEngenharia de Materiais - EMapor


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