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Vantagens da adição de GeoSilex® ao concreto

 

Adição de Ca(OH)2 em concretos

Desde o início do uso do cimento Portland como material de construção substituto dos cimentantes tradicionais a base de cal, se comprovou um comportamento mecânico melhor, porém outras propriedades reológicas (plasticidade, trabalhabilidade…) eram notoriamente inferiores. Tal perda, segundo distintas pesquisas*, podia ser corrigida com a adição de cal hidratada, embora no princípio se observasse uma diminuição da resistência, ao longo prazo, a resistência mecânica aumentava de forma contínua, como conseqüência da capacidade de carbonatação da cal hidratada.

 

Essas pesquisas no princípio do S.XX assim como outras mais recentes mostram uma série de vantagens na adição de cal hidratada em cimentos Portland:

  1. Incremento da plasticidade e trabalhabilidade da pasta fresca.
  2. Concede um elevado Ph na fase portlandita, contribuindo para a estabilidade química do cimento ao longo prazo e por tanto para sua durabilidade.
  3. Os cristais de portlandita (Ca(OH)2) atuam como obstáculo à propagação de fraturas.
  4. A elevada capacidade de retenção de água da cal hidratada favorece uma secagem lenta, propiciando uma melhor pega hidráulica.
  5. O hidróxido de cálcio tem propriedades cimentantes, ao carbonatar na presença do CO2 pode se dissolver preenchendo trincas, favorecendo assim a estabilidade estrutural.

* Ver por ejemplo Knuepfer, C.A. & Houk, L.D. 1915. Effect produced on Portland cement by the addition of hydrated lime. Amour Institute of Technology, USA.

 

 

Vantagens sustentáveis

O processo tradicional de obtenção da cal hidratada implica um considerável custo energético e emissões de CO2 para a atmosfera. Porém, o 80% do hidróxido de cálcio que compõe o  é obtido por um rumo não convencional conforme as seguintes reações:

 

1. Em primeiro lugar, o carbeto de cálcio é gerado em um arco elétrico a partir de óxido de cálcio e coque (carvão) a uma temperatura de 2.000 - 2.500 ºC:

    CaO+3C → CaC2+CO

2. Posteriormente o carbeto cálcico se hidrata, conforme a reação:

    CaC2+2H2O → C2H2+Ca(OH)2

Nesta última se desprende acetileno (C2H2) e se gera CaO. O óxido de cálcio se hidrata formando uma pasta de hidróxido de cálcio, que se armazena em tanques, como resíduo. A reciclagem deste resíduo (pasta de cal) é uma alternativa de grande vantagem acrescida, com grande potencial para a captação de gases de efeito estufa como o CO2.

As pastas de cal de carbeto contêm cristais nanométricos de Ca(OH)2 (portlandita) e água, além de outras impurezas que se eliminam (oxidam) mediante um tratamento patenteado pela Trenzametal S.L e a Universidade de Granada (PCT-ES 2010/070294). Este tratamento permite converter as cales de carbeto em um produto melhorado, com qualidades acrescidas, que forma a base do GeoSilex®, material de excelente desempenho (reologia, modelagem, trabalhabilidade e facilidade de colocação na obra) e enorme capacidade de captação de CO2, com grande potencial como material cimentante, sem nenhum dos inconvenientes que podiam apresentar inicialmente as cales de carbeto sem otimizar.

A reação entre CO2 (gas) e o Ca(OH)2 do GeoSilex® em meio aquoso (carbonatação) dá como resultado a formação de CaCO3 que age como agente cimentante. A reação global da carbonatação da cal pode ser sintetizada assim:

    Ca(OH)2(s)+CO2(g) → CaCO3(s)+H2O(aq)+74kJ/mol

Isto significa que a carbonatação de 1 Tm de hidróxido de cálcio ocasiona a fixação como carbonato de cálcio de 0,59 Tm de CO2 atmosférico.

Tendo em conta que a indústria do cimento é responsável pela emissão de 5-8% do CO2 antropogênico**, a substituição de uma parte do cimento de uma argamassa ou de um concreto por GeoSilex® implica uma notória redução das emissões de CO2 e do custo energético deste elemento de construção. Além disso, a carbonatação do hidróxido de cálcio presente no GeoSilex®, já posto na obra e exposto ao CO2 atmosférico, contribui para fixar o gás de efeito estufa como carbonato cálcico (material cimentante).

** USGS Commodity Statistics and Information: Cement http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2010-cemen.pdf: Gartner EM (2004) Cement Concrete Res 34:1489-1498; Damtoft JS, Lukasik J, Herfort D, Sorrentino D, Gartner EM (2008) Cement Concrete Res 38:115-127.

Materiales para arquitectura activa frente al CO2

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