Desempenho de argamassas produzidas com Escória Granulada de alto-forno moída e coproduto do processo de Dessulfurização de Gases de Combustão (FGD) em substituição ao cimento Portland

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Morelo, Luciana Paula Tessaro
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/17017
Resumo: Alternatives have been studied in order to minimize the major environmental impacts arising from the production of cement and steel. Even adopting composite cements, with the incorporation of alternative materials, reducing the need for cement in the mixtures. Therefore, this work studied the viability of incorporating steel residues in the mechanical performance of mortar durability, evaluating the partial and total replacement of Portland Cement (PC) by granulated blast furnace slag (EGAF) and residue from the Desulfurization process of flue gases (FGD). This research evaluated the mechanical and durability performances of mortars produced replacing cement with EGAF (0%, 60% and 70%) and FGD (0%, 10%, 25% and 30%), using a water/binder ratio of 0.60. In the fresh state, consistency index, mass density, incorporated air content, water retention and setting times were determined. In the hardened state, the Compressive Strength, Tensile Strength by Diametral Compression, Water Absorption by capillarity, Content of total chlorides and soluble sulfates, in addition to the microstructure of the mortars and the leaching of contaminants, were evaluated. ANOVA of the results obtained was performed. The studied mixes showed a higher mass density and, consequently, a lower amount of air incorporated in the mixtures. The results found show that the association of these residues in place of cement improved the mechanical performance of the mortars. With regard to compressive and tensile strength, the mortars E60F10 and E70F10 obtained the best performances, with increases greater than 40%. The mix with 0% cement, E70F30, obtained superior resistances to the reference mix at 28 days. As for the dynamic modulus of elasticity, all mixes containing substitution obtained values lower than the reference, with the exception of the E60F10 mix, which obtained a modulus of 32 GPa. The E00F30 mix showed a reduction of more than 16% in the modulus, which points to a mix with greater capacity to absorb deformations. As for water absorption by capillarity, all the traits had lower water absorption than the reference trait, with the exception of the E00F30 trait. The EGAF-containing mixes significantly increased the performance against this property, since the mixes had 80% lower rates of water absorption than the reference. In addition, all samples showed excellent performance against the tests of total chlorides and sulfates. The contaminant leaching test did not show any contaminants in harmful amounts. The results show that the simultaneous use of FGD and EGAF to replace Portland cement is extremely satisfactory, obtaining mechanical and durability performances superior to the reference ones, enabling the use of these residues for the production of mortars with low cement content.
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spelling Vieira, Geilma Limahttps://orcid.org/0000-0001-6148-3307http://lattes.cnpq.br/5783172236615493Morelo, Luciana Paula Tessarohttps://orcid.org/0000-0002-3189-2182http://lattes.cnpq.br/5093154417719002Araújo, Georgia Serafimhttps://orcid.org/0000-0002-2029-6334http://lattes.cnpq.br/4707150428037806Schankoski, Rudiele Aparecidahttps://orcid.org/0000000313063986http://lattes.cnpq.br/33911915543757102024-05-30T01:42:07Z2024-05-30T01:42:07Z2023-03-23Alternatives have been studied in order to minimize the major environmental impacts arising from the production of cement and steel. Even adopting composite cements, with the incorporation of alternative materials, reducing the need for cement in the mixtures. Therefore, this work studied the viability of incorporating steel residues in the mechanical performance of mortar durability, evaluating the partial and total replacement of Portland Cement (PC) by granulated blast furnace slag (EGAF) and residue from the Desulfurization process of flue gases (FGD). This research evaluated the mechanical and durability performances of mortars produced replacing cement with EGAF (0%, 60% and 70%) and FGD (0%, 10%, 25% and 30%), using a water/binder ratio of 0.60. In the fresh state, consistency index, mass density, incorporated air content, water retention and setting times were determined. In the hardened state, the Compressive Strength, Tensile Strength by Diametral Compression, Water Absorption by capillarity, Content of total chlorides and soluble sulfates, in addition to the microstructure of the mortars and the leaching of contaminants, were evaluated. ANOVA of the results obtained was performed. The studied mixes showed a higher mass density and, consequently, a lower amount of air incorporated in the mixtures. The results found show that the association of these residues in place of cement improved the mechanical performance of the mortars. With regard to compressive and tensile strength, the mortars E60F10 and E70F10 obtained the best performances, with increases greater than 40%. The mix with 0% cement, E70F30, obtained superior resistances to the reference mix at 28 days. As for the dynamic modulus of elasticity, all mixes containing substitution obtained values lower than the reference, with the exception of the E60F10 mix, which obtained a modulus of 32 GPa. The E00F30 mix showed a reduction of more than 16% in the modulus, which points to a mix with greater capacity to absorb deformations. As for water absorption by capillarity, all the traits had lower water absorption than the reference trait, with the exception of the E00F30 trait. The EGAF-containing mixes significantly increased the performance against this property, since the mixes had 80% lower rates of water absorption than the reference. In addition, all samples showed excellent performance against the tests of total chlorides and sulfates. The contaminant leaching test did not show any contaminants in harmful amounts. The results show that the simultaneous use of FGD and EGAF to replace Portland cement is extremely satisfactory, obtaining mechanical and durability performances superior to the reference ones, enabling the use of these residues for the production of mortars with low cement content.Alternativas vêm sendo estudadas com o intuito de minimizar os grandes impactos ambientais provenientes da produção do cimento e aço. Inclusive, adotando cimentos compostos, com incorporação de materiais alternativos, diminuindo a necessidade de cimento nas misturas. Por conseguinte, este trabalho estudou a viabilidade de incorporação de resíduos siderúrgicos no desempenho mecânico de durabilidade de argamassas, avaliando a substituição parcial e total do Cimento Portland (CP) por escória granulada de alto-forno (EGAF) e resíduo proveniente do processo de Dessulfurização de Gases de Combustão (FGD). Esta pesquisa avaliou os desempenhos mecânicos e de durabilidade de argamassas produzidas com substituição do cimento por EGAF (0%, 60% e 70%) e FGD (0%, 10%, 25% e 30%), utilizando relação água/aglomerante de 0,60. No estado fresco, determinou-se o índice de consistência, densidade de massa, teor de ar incorporado, retenção de água e tempos de pega. No estado endurecido avaliou-se a resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, absorção de água por capilaridade, teor de cloretos totais e sulfatos solúveis, além da microestrutura das argamassas e a lixiviação de contaminantes. Foi realizada a ANOVA dos resultados obtidos. Os traços estudados apresentaram uma maior densidade de massa e consequentemente, um menor teor de ar incorporado nas misturas. Os resultados encontrados mostram que a associação desses resíduos em substituição ao cimento melhorou o desempenho mecânico das argamassas. No que diz respeito a resistência à compressão e tração, as argamassas E60F10 e E70F10 de EGAF obtiveram os melhores desempenhos, com aumentos superiores a 40%. O traço com 0% de cimento, E70F30, obteve resistências superiores ao traço referência aos 28 dias. Quanto ao módulo de elasticidade dinâmico, todos os traços contendo substituição obtiveram valores menores que o de referência, com exceção do traço E60F10 que obteve módulo de 32 GPa. O traço E00F30 apresentou uma redução de mais de 16% no módulo, o que aponta para um traço com maior capacidade de absorver deformações. Quanto a absorção de água por capilaridade, todos os traços obtiveram menor absorção de água do que o traço referência, com exceção do traço E00F30. Os traços contendo EGAF aumentaram significantemente o desempenho frente a essa propriedade, uma vez que os traços tiveram taxas 80% menores de absorção de água que o referência. Além disso, todas as amostras apresentaram ótimo desempenho frente aos ensaios de cloretos totais e sulfatos. O ensaio de lixiviação de contaminantes não apresentou nenhum contaminante em quantidade prejudicial. Os resultados encontrados demonstram que a utilização de FGD e EGAF simultâneos para substituir o Cimento Portland são extremamente satisfatórios, obtendo desempenhos mecânicos e de durabilidade superiores aos de referência, viabilizando a utilização desses resíduos para produção de argamassas com baixo teor de cimento.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17017porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia CivilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUFESBRCentro Tecnológicosubject.br-rjbnEngenharia CivilDessulfurização de Gases de Combustão (FGD)Escória Granulada de alto-forno moídaResistência à compressãoArgamassa com baixo teor de cimentoArgamassas com incorporação de resíduosDesempenho de argamassas produzidas com Escória Granulada de alto-forno moída e coproduto do processo de Dessulfurização de Gases de Combustão (FGD) em substituição ao cimento Portlandtitle.alternativeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALLucianaPaulaTessaroMorelo-2023-dissertacao.pdfapplication/pdf22092249http://repositorio.ufes.br/bitstreams/6a9f8af1-225b-4163-a942-a4cadbb2f411/download4d851a63a75c3818b673127aea11f748MD5110/170172024-09-23 08:36:14.57oai:repositorio.ufes.br:10/17017http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:54:37.766487Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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