A equipe do Professor Doo-Yeol Yoo da Universidade Yonsei, na Coreia do Sul, publicou uma pesquisa no periódico "Cement and Concrete Research", desenvolvendo pela primeira vez um compósito de escória de alto-forno auto-endurecível e de alta ductilidade (SHSC), totalmente livre de cimento, utilizando hidróxido de cálcio (CH) em pó como ativador alcalino.
O estudo aborda os problemas dos compósitos cimentícios tradicionais de alto desempenho (SHCC/ECC), que dependem fortemente do cimento Portland e emitem mais de 2,2 vezes mais CO₂ que o concreto comum, bem como as deficiências dos sistemas de ativação alcalina à base de sódio, como a migração de íons de sódio livres causando eflorescência e a dificuldade de manuseio de álcalis líquidos fortes. A pesquisa investiga sistematicamente o mecanismo de regulação do teor de CH (2,5%~15% em massa de escória) sobre a cinética de hidratação da escória, o grau de polimerização do gel, as propriedades da interface e o comportamento de fissuração múltipla. O estudo fixou a relação água/aglomerante em 0,18, substituiu 20% da escória por sílica ativa em massa equivalente e incorporou 2% em volume de fibras de polietileno (PE) para obter a característica de auto-endurecimento.
Os resultados de TG/DTG, pH e ICP-OES indicam que o aumento do teor de CH eleva significativamente a alcalinidade da solução nos poros, atingindo um pH máximo de 12,32, promovendo a formação de géis C-S-H e produtos de hidratação como hidrotalcita. Os resultados de ²⁹Si NMR confirmam que, com o aumento do teor de CH de 2,5% para 15%, o comprimento médio da cadeia (MCL) dos tetraedros de sílica no gel C-S-H aumenta de 3,14 para 6,29, elevando significativamente o grau de polimerização da rede de silicato. A análise por SEM demonstra que o aumento do teor de CH densifica a zona de transição interfacial entre fibra e matriz, aumentando consideravelmente a resistência ao arrancamento das fibras.
Os testes de propriedades mecânicas macroscópicas mostram que, com o aumento do teor de CH, a resistência à compressão aumenta de forma constante. O grupo com 15% de CH atingiu uma resistência à compressão de 61,9 MPa aos 28 dias, um aumento de 18,8% em comparação com o grupo de 2,5% de CH. Todos os grupos apresentaram deformação de tração superior a 8%. O grupo com 15% de CH alcançou o melhor desempenho geral, com resistência à tração de 10,05 MPa, deformação de tração de 9,19% e densidade de energia de deformação de 664,9 kJ/m³, atendendo aos requisitos de ductilidade à tração do aço de construção grau HRB400. A análise quantitativa por correlação de imagem digital (DIC) mostrou que, sob deformação de pico, a largura média das fissuras foi de apenas 89 a 127 μm.
Os resultados da avaliação do ciclo de vida indicam que as emissões de CO₂ do grupo ótimo com 15% de CH são de 409,05 kg/m³, uma redução de 70,2% em relação ao SHCC tradicional à base de cimento e de 38,01% em relação ao sistema auto-endurecível ativado por álcalis à base de sódio. A energia incorporada é de 8,50 GJ/m³, uma redução de 23,9% em comparação com o sistema à base de cimento.