Propriedades térmicas de ligantes

Abstract

O aumento da temperatura no interior de massas de betão armado, provocado pelo calor gerado na reacção exotérmica do cimento que ocorre nas primeiras idades de maturação, é responsável pela introdução de tensões superficiais nos materiais, chamadas de tensões térmicas, que podem conduzir à fendilhação do bloco.Para prevenir estas situações, antes da aplicação do betão, é possível gerar modelos numéricos que simulem o comportamento térmico real do elemento a construir. A criação destes modelos requer a definição das propriedades (a condutibilidade térmica e o calor específico) que caracterizam o comportamento térmico dos materiais e da curva representativa da geração de calor no ligante ao longo do tempo.Neste trabalho reproduzem-se ensaios experimentais através de modelos numéricos gerados num software comercial de elementos finitos, de forma a obter estimativas para os valores desses parâmetros, quer no geopolímero construído com base em metacaulino, quer no betão de Cimento Portland Normal.Estas estimativas foram obtidas numa sucessão de simulações numéricas. Assim, através do ajustamento sucessivo dos valores dos parâmetros em estudo, foi possível aproximar as curvas numéricas de valores de temperatura relativamente às obtidas nos ensaios experimentais.Os resultados obtidos permitem verificar que a condutibilidade térmica e o calor específico do geopolímero são equivalentes aos do betão de Cimento Portland Normal. No entanto, a geração de calor no geopolímero inicia-se e termina mais rapidamente, sendo atingidas taxas de calor gerado máximas significativamente superiores às correspondentes do Cimento Portland Normal.

Due to the heat generated during the exothermal reaction occured on the early-ages of maturation of a binder, the increasing temperature inside of concrete mass is responsible for superficial tensions on the material block, called thermal stresses, that can lead to cracking of the block.To prevent these situations, before concreting, numerical models can be developed in order to simulate the self-thermal behavior of the mass. However, creating these models requires the definition of material properties that describe the thermal behavior and the heat generation curve.In this study, we’ve reproduced some experimental tests using numerical models, generated by a commercial finite elements software, in order to obtain an approximation to the values of parameters needed for the numerical simulations of geopolymer and Portland Cement.These evaluations were obtained by sucessive tests on the numerical models created in order to get the parameters values that reproduce the measured experimental temperatures.The results show that the thermal conductivity and the specific heat of geopolymer are equivalent to the Portland Cement’s based materials. However, the heat generation process on the geopolymer occurs faster and with higher heat generation ratios than Portland Cement.This work also intends to verify if the geopolymer based binders can provide an effective alternative to the Portland Cement, therefore it’s made a comparision of results obtained for both binders in order to achieve meaningful conclusions.