Efeito da substituição parcial da areia por resíduo de PEBD em argamassas geopoliméricas para a produção de chapas cimentícias

dc.contributor.advisor-co1Soares, Ivana Helena de La-Rocque
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8002645479114632eng
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2821-5519eng
dc.contributor.advisor1Andrade, Jean Carlos Silva
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3330175940424250eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6777-4276eng
dc.contributor.referee1Silva, Jaquelígia Brito da
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5948828937239319eng
dc.contributor.referee1orcidhttps://orcid.org/0009-0000-3573-5726eng
dc.contributor.referee2Melo Filho, João de Almeida
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9045456793790448eng
dc.creatorOliveira, Marivone Souza de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0317308465088739eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3304-0757eng
dc.date.issued2025-04-25
dc.description.abstractThe Sustainable Development Goals (SDGs) include targets related to the preservation of natural resources and air quality. Given that sand consumption in the construction industry contributes to environmental degradation as it is a non-renewable mineral resource, along with the improper disposal of plastic waste, this study investigates the effects of partially replacing sand with Low-Density Polyethylene (LDPE) waste in geopolymer mortars for the production of cementitious plates. The objectives are to: analyze the microstructure of geopolymer mortars with partial sand replacement by LDPE waste; study the physical and mechanical properties of the produced mortars and cementitious plates; analyze the results of the mechanical resistance of mortars as a function of Analysis of Variance (ANOVA); and classify the cementitious plates for sealing applications according to the parameters outlined in NBR 15498:2021. LDPE waste replaced sand at levels of 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%. The cementitious plates were produced using metakaolin-based geopolymers synthesized at 650°C, activated with sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3). The materials were characterized using X-Ray Fluorescence (XRF), Thermogravimetric Analysis (TGA/DSC), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), and laser particle size analysis. The mortars were further analyzed by XRF, TGA, XRD, FTIR, SEM-FEG/EDS, and compressive strength testing. The plates were characterized through flexural tensile strength, bulk density, water absorption, and porosity tests. Statistical analyses were conducted using ANOVA and Tukey's test on compressive strength and flexural tensile strength evaluations. XRF results indicated an aluminosilicate content of 95.68% in the metakaolin. TGA/DSC and FTIR analyses confirmed the successful transformation of kaolin into metakaolin. In the mortars, XRD analyses revealed that the progressive incorporation of LDPE waste reduced crystallinity. SEM analysis showed that highly reactive matrices produced denser mortars, while less reactive matrices exhibited higher porosity. The 25% sand replacement demonstrated good mechanical performance, achieving a compressive strength of 44.68 MPa, second only to the 0% replacement, which reached 72.91 MPa. The flexural tensile strength ranged from 11.71 MPa to 5.95 MPa, meeting the acceptance criteria established by NBR 15498:2021. Furthermore, replacing sand with LDPE produced lighter plates with an apparent density of 2.51 g/cm3 for 25% and 1.93 g/cm3 for 100% plastic waste.eng
dc.description.resumoOs Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS), têm entre suas metas a preservação dos recursos naturais e a qualidade do ar. Tendo em vista que na construção civil o consumo da areia é uma agressão ao meio ambiente por se tratar de um bem mineral não renovável, assim como o descarte do resíduo plástico, essa pesquisa propõe a investigação do efeito da substituição parcial da areia por resíduo de Polietileno de Baixa Densidade (PEBD) em argamassas geopoliméricas para a produção de chapas cimentícias, cujos objetivos são: analisar a microestrutura das argamassas geopoliméricas com substituição parcial da areia por resíduo de PEBD; estudar as propriedades físicas e mecânicas das argamassas e chapas cimentícias produzidas; analisar os resultados da resistência mecânica das argamassas em função da Análise de Variância (ANOVA) e classificar as chapas cimentícias para uso em vedação conforme os parâmetros da NBR 15498:2021. O resíduo de PEBD substituiu a areia em teores de 0, 25, 50, 75 e 100%. As chapas cimentícias foram produzidas em geopolímeros de metacaulinita à 650 oC, com ativadores alcalinos de (NaOH) e (Na2SiO3). Os materiais foram caracterizados por Fluorescência de Raios X (FRX), Análise Termogravimétrica (TGA/DSC), Difratometria de Raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e análise granulométrica à laser. As argamassas foram caracterizadas por FRX, TGA, DRX, FTIR, MEV-FEG/EDS e ensaio de resistência à compressão. As chapas foram caracterizadas pelos ensaios de resistência à tração na flexão, densidade aparente, absorção de água e porosidade. Foram realizadas análises estatísticas por ANOVA e Teste de Tukey na resistência à compressão e na resistência à tração na flexão. O FRX evidenciou o teor de 95,68% de aluminossilicatos na metacaulinita. As análises de TGA/DSC e FTIR confirmaram a transformação do caulim em metacaulinita. Nas argamassas, as análises de DRX revelaram que incorporação progressiva do resíduo reduz a cristalinidade. A análise por MEV-FEG/EDS revelou que matrizes reativas produziram argamassas mais densas e as menos reativas apresentaram maior porosidade. Os resultados na substituição de 25% de areia tiveram uma boa performance mecânica com 44,68 MPa de resistência à compressão, ficando abaixo somente do teor 0% com 72,91 MPa. A resistência à flexão variou de 11,71 a 5,95 MPa, atendendo aos requisitos de aceitação da NBR 15498:2021. Além disso a substituição da areia por PEBD produziu chapas mais leves com densidade aparente de 2,51 g/cm3 para 25% e 1,93 g/cm3 para 100% de resíduo plástico.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Marivone Souza de. Efeito da substituição parcial da areia por resíduo de PEBD em argamassas geopoliméricas para a produção de chapas cimentícias. 2025, 108 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2025.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10950
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiaiseng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectMetacaulinitapor
dc.subjectAtivador alcalinopor
dc.subjectResíduo plásticopor
dc.subjectArgamassapor
dc.subjectChapa cimentíciapor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAeng
dc.subject.otherArgamassapor
dc.subject.otherMateriais - Análisepor
dc.subject.otherPlásticos - Reaproveitamentopor
dc.subject.otherCimentopor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/85017/DISS_MarivoneOliveira_PPGCEM.pdf.jpg*
dc.titleEfeito da substituição parcial da areia por resíduo de PEBD em argamassas geopoliméricas para a produção de chapas cimentíciaseng
dc.title.alternativeEffect of partial sand replacement by LDPE waste in geopolymer mortars for the production of cementitious plateseng
dc.typeDissertaçãoeng

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