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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37161
Tipo: Dissertação
Título: Avaliação da formação de etringita por modelagem termodinâmica do sistema CAO–Al₂O₃–CaSO₄–NaCl em ambiente com CO₂
Autor(es): Texeira, Alan Henrique
Primeiro Orientador: Rojas, Leopoldo Oswaldo Alcázar
Primeiro Coorientador: Torres, Sandro Marden
Resumo: O cimento Portland é o principal material utilizado na construção civil, sendo responsável por cerca de 90% das edificações globais. Durante sua hidratação, o clínquer forma fases como C-S-H, portlandita e etringita, essenciais para o desenvolvimento das propriedades mecânicas do concreto. A etringita, em particular, exerce papel dual: enquanto sua formação controlada nas idades iniciais favorece a resistência e a compactação da matriz, sua formação tardia ou excessiva — especialmente em ambientes com umidade elevada, temperaturas extremas ou presença de íons como carbonato e cloreto — pode induzir expansão, fissuração e degradação precoce. Este trabalho investiga, por meio de modelagem termodinâmica no software GEMS, os fatores que governam a formação e estabilidade da etringita, com ênfase nos efeitos de compostos minoritários como carbonatos e cloretos. As simulações baseiam-se na minimização da energia livre de Gibbs, permitindo a previsão das fases sólidas e espécies dissolvidas em equilíbrio. Os resultados indicaram que a maior formação de etringita (~41 g) ocorre na proporção mássica 2:5:4 do sistema CaO–Al₂O₃–CaSO₄. A adição de CO₂ promove a dissolução de espécies carbonatadas e ajusta o pH, favorecendo levemente a formação de etringita, sem impacto significativo na sua quantidade. A abordagem baseada nos critérios de estabilidade de Taylor (1997) demonstrou a robustez do modelo, evidenciando a influência de sais na formação de novas fases e na redução da etringita. Tais resultados reforçam o potencial da modelagem termodinâmica como ferramenta preditiva e estratégica para o controle de desempenho e durabilidade de materiais cimentícios.
Abstract: Portland cement is the primary material used in civil construction, accounting for approximately 90% of buildings worldwide. During hydration, clinquer forms phases such as C-S-H, portlandite, and ettringite, which are essential for the mechanical development of concrete. Ettringite plays a dual role: when formed in a controlled manner at early ages, it enhances initial strength and microstructural densification; however, its delayed or excessive formation—especially in environments with high humidity, extreme temperatures, or the presence of ions such as carbonate and chloride—can lead to expansion, cracking, and premature deterioration. This study investigates, through thermodynamic modeling using the GEMS software, the factors that govern the formation and stability of ettringite, with emphasis on the effects of minor compounds such as carbonates and chlorides. The simulations are based on Gibbs free energy minimization, enabling the prediction of stable solid phases and dissolved species. Results indicated that the highest ettringite formation (~41 g) occurs at the 2:5:4 mass ratio of the CaO–Al₂O₃–CaSO₄ system. The addition of CO₂ promotes the dissolution of carbonate species and shifts the pH toward favorable conditions for ettringite formation, although with no significant increase in its quantity. The approach based on Taylor’s (1997) stability criteria demonstrated the robustness of the model, revealing the influence of salts on the formation of new phases and on the reduction of ettringite. These findings reinforce the potential of thermodynamic modeling as a predictive and strategic tool for optimizing performance and durability in cementitious systems.
Palavras-chave: Cimento
Hidratação
Modelagem
Estabilidade
Controle
Componentes minoritários
Cement
Hydration
Modeling
Stability
Control
Minority components
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37161
Data do documento: 30-Jul-2025
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

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