Utilização de escória de alto forno como adição em argamassa colante tipo AC-I

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rossa Junior, José
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/20953
Resumo: Orientador: Dr. Kleber Franke Portella
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEPortella, Kleber FrankeRossa Junior, José2024-05-23T18:00:40Z2024-05-23T18:00:40Z2009https://hdl.handle.net/1884/20953Orientador: Dr. Kleber Franke PortellaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 29/07/2009Inclui bibliografiaÁrea de concentração: Engenharia e ciências de materiaisResumo: O gerenciamento inadequado de resíduos da indústria metalúrgica, as denominadas escórias de alto forno, pode contribuir para o agravamento de problemas ambientais. Neste rejeito é comum se encontrar teores de metais pesados e outros contaminantes em proporções superiores às recomendadas em normas. Visando minimizar este problema se faz necessário viabilizar o seu emprego em novos materiais. Uma das opções é utilizá-los como aglomerante alternativo em cimento Portland. Além de representar vantagens ao meio ambiente por ser um resíduo, a escória melhora o desempenho final do produto devido às suas propriedades, das quais se destacam a elevada resistência mecânica, a boa durabilidade em meios agressivos, o seu baixo calor de hidratação e, principalmente, a sua característica de maior inércia química, enclausurando os materiais ambientalmente poluentes. Neste estudo foi investigada uma nova tecnologia comercial e a viabilidade da utilização da escória de alto forno em argamassas colantes, tipo AC-I (argamassa destinada para assentamento de revestimentos cerâmicos em áreas internas). Este produto foi escolhido devido ao seu expressivo volume no mercado nacional que é de, aproximadamente, 2,3 milhões de toneladas/ano, com perspectiva de crescimento de 10% para este ano e, pela possibilidade de redução do impacto ambiental pela diminuição da exploração das jazidas de calcário, redução da emissão do dióxido de carbono gerado na fabricação do clínquer, e ainda, pela economia de energia na sua produção. Tendo em vista que a escória de alto forno possui propriedades hidráulicas latentes se procurou avaliar as adições de escórias com diferentes reatividades, com relação à resistência à tração das argamassas colantes de uso interno (AC-I). As escórias foram ativadas fisicamente pelo aumento de sua superfície específica. Após a caracterização de todos os insumos trabalhados, foram definidas 2 bateladas de traços, tanto com cimento do tipo CPII-F, quanto CPII-Z, a fim de se verificar a influência de ambas na obtenção da argamassa. Comparativamente, foram executados 2 traços padrões de argamassas colantes, tipo AC I, utilizados no mercado brasileiro. No estado fresco foram avaliadas as viscosidades das composições como uma forma de medir a trabalhabilidade das argamassas. No estado endurecido foram avaliadas as propriedades de resistência de aderência à tração e a determinação do tempo em aberto. A quantificação dos produtos de hidratação das pastas e a análise química elementar foi obtida pela difratometria por raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e microssonda analítica de raios X (EDS). A distribuição dos poros da argamassa foi verificada por intermédio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), na superfície de fratura da amostra. Como resultado obteve-se que a adição de escória de alto forno em substituição ao cimento Portland em argamassas colantes do tipo AC I, não alterou a viscosidade e a trabalhabilidade do produto final. Pelo contrário, foi verificado durante as suas aplicações melhorias em termos de trabalhabilidade na medida em que se aumentou a proporção das adições de 5 a 20%. Isto se deveu, principalmente, pela característica vítrea dos grãos de escória de alto forno. A resistência de aderência das argamassas independeu da reatividade das escórias, uma vez que foram obtidos resultados acima dos valores de norma com adições de até 15% (em massa) de ambos os tipos de escória, de baixa, média e de alta reatividade. O cimento Portland CP II – F apresentou um desempenho superior ao CP II – Z em termos de resistência de aderência à tração, que variou entre 0,1 e 0,5 MPa, que pode ser atribuído a sua maior área específica e pela maior quantidade de clinquer que o CP II – F possui, essa porcentagem varia entre 90 e 94%. O teor ótimo de adição para os traços com cimentos CP II - F, e CP II – Z foi de 5% apresentado nos traços F1e Z1, respectivamente. No entanto, as amostras com até 20% (em massa) de substituição de cimento por escória atenderam os valores de resistência de aderência à tração e tempo em aberto, estabelecidos pela normalização brasileira. Todos os traços feitos somente com escória e cal apresentaram resultados de resistência de aderência à tração e ou tempo abaixo dos requisitos mínimos de norma, indicando assim, a inviabilidade da produção de argamassas colantes sem adição de cimento Portland. Finalmente, e de acordo com as análises de FRX e MEV com EDS, não foram obtidas diferenças significativas na composição e nos produtos de hidratação do cimento dos traços de argamassa, bem como na formação de poros, mesmo quando dosados em diferentes teores de escória.Abstract: The inappropriate management of waste from a siderurgic industry called blast furnace slag can cause environmental impact. High proportions of heavy metals and other contaminants can be found on this kind of reject. In order to reduce the impact of this problem it’s necessary to create new uses of it in new materials. One of the options is using them as an alternative Portland cement binder. Besides its environmental advantages the blast furnace slag increases binder’s performance due to it’s properties. The following properties can be highlighted: high mechanical resistance, good durability in aggressive environments, low heat of hydration and, mainly, high chemical inertia that can enclosure pollutant materials. On this paper a new technology was investigated: the viability of the use of blast furnace slag in dry-set mortars type AC-I (used for setting ceramic tiles on interior applications). This product was chosen due to its high potential in the Brazilian market (~2,3 ton per year) with the potential of growth of 10% for the year of 2009, possibility of reduction of the environmental impact from the exploitation of calcareous rock deposits, reduction on emissions of carbon dioxide during the manufacturing of clinker and energy savings on its production. As soon as blast furnace slag has clear hydraulic properties, traction strength of slag additions with different reactivity’s has been evaluated. Slag has been activated by increasing its specific surface. After the characterization of the materials used on the study, 2 sets of proportions had been defined, using cement type CPII-F and CPII-Z, in order to verify the influence of both on mortar. The viscosity of the compositions has been evaluated in fresh state as a form of evaluation of the workability of the mortars. In the hardened state, the adhesive traction strength and quick open time have been analyzed. The quantification of the hydration products from pastes and elemental chemical analyses have been obtained by Xray diffractometry (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and analytical X-ray micro plunger (EDS). The mortar pore was verified by scanning electron microscopy, on the fractured surface of the sample. As a result, it was noticed that the blast furnace slag addition instead of the tile adhesive type AC I, hasn’t changed the viscosity and workability. On the contrary, it was verified, during its application, improvements in terms of workability along with the increase of addition, from 5 to 20%. This is due mainly to the glassy characteristic of the blast furnace slag grain. The adhesive traction strength of the tile adhesive is not related to the slag reactivity, once the results obtained were above the standard limits with additions up to 15% ( in mass) of all three kinds of slag, low, medium and high reactivity. The Portland cement kind CPII-F has presented a better performance compared to the CPII-Z type in matters of adhesive traction strength, varying from 0,1 to 0,5 MPa, what may be attributed to its higher value of specific surface and higher amount of clinker, the CPII-F type has from 90 to 94% of clinker. The optimum addition level for the sets with the cements types CPII-F, e CPII-Z was 5% presented on the compositions F1 and Z1, respectively. However, samples with substitution of 20% (in mass) of cement for slag have attended the limits of adhesive traction strength and open time determination, established by Brazilian standard. All the mixtures prepared with only slag and lime have presented results of adhesive traction strength and open time determination below 0,5 MPa, lower than the limits established by Brazilian standard, this way indicating the inviability of production of tile adhesives without Portland cement addition. Finally, according to the FRX e MEV with EDS analysis, there weren’t obtained significant differences in the composition of the hydrated compounds of cement in the mortar, neither on the pore formation, even with different dosages of slag.81f. : il. algumas color., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalArgamassaResíduos industriaisCimento portlandEngenharia de Materiais e MetalurgiaUtilização de escória de alto forno como adição em argamassa colante tipo AC-Iinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALDissertacao JOSE ROSSA [final]1.pdfapplication/pdf2840965https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/20953/1/Dissertacao%20JOSE%20ROSSA%20%5bfinal%5d1.pdf204b9b52c9e8ba6821af96b731da568bMD51open accessTEXTDissertacao JOSE ROSSA [final]1.pdf.txtExtracted Texttext/plain136502https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/20953/2/Dissertacao%20JOSE%20ROSSA%20%5bfinal%5d1.pdf.txtd77b9d2a3f6088cfaaeed86b595335f0MD52open accessTHUMBNAILDissertacao JOSE ROSSA [final]1.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1077https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/20953/3/Dissertacao%20JOSE%20ROSSA%20%5bfinal%5d1.pdf.jpg9ac78dc7bed55d822b2288ce64382883MD53open access1884/209532024-05-23 15:00:40.767open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/20953Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-23T18:00:40Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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