Avaliação do efeito da adição de sementes de C-S-H em pastas de cimento portland com teor de clínquer reduzido

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guimarães, Paula Aguilar
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/85192
Resumo: Orientadora: Profª Doutora Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia CivilCosta, Marienne do Rocio de Mello Maron da, 1967-Guimarães, Paula Aguilar2023-11-24T14:34:47Z2023-11-24T14:34:47Z2023https://hdl.handle.net/1884/85192Orientadora: Profª Doutora Marienne do Rocio de Mello Maron da CostaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Defesa : Curitiba, 22/08/2023Inclui referênciasResumo: A produção de cimento Portland representa cerca de 7% de toda emissão de CO2 antropogênica, sendo 63% dessa parcela resultante do processo de calcinação, responsável pela obtenção de clínquer, principal componente desse ligante. Para diminuir o impacto ambiental causado por esse composto, tem-se buscado reduzir o teor de clínquer no cimento Portland. Essa tendência pode ser observada em cimentos comercializados mundialmente, que podem apresentar índices elevados de substituição de clínquer por adições minerais, como escórias granuladas de alto forno, cinzas volantes e argilas calcinadas. Apesar da vantagem ambiental, a redução desse componente pode gerar alterações nas propriedades do cimento, como atraso das reações de hidratação e redução das resistências mecânicas nas primeiras idades. Diante disso, a adição de sementes de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) vem sendo estudada como solução para amenizar os efeitos causados pela redução do clínquer na composição dos cimentos. O aditivo consiste em nanopartículas artificiais que promovem a nucleação e dispersão dos grãos de clínquer, levando à aceleração do tempo de pega e ao aumento das resistências mecânicas nas primeiras idades dos materiais cimentícios. Dentro desse contexto, propôs-se estudar o efeito da adição de diferentes teores do aditivo de sementes de C-S-H no desempenho de pastas compostas por cimentos com quantidade reduzida de clínquer. Para isso, foram realizados ensaios para avaliação de tempo de pega, viscosidade, calorimetria, resistências mecânicas (compressão e tração na flexão), módulo de elasticidade estático e retração por secagem. No trabalho, foram avaliadas as propriedades nos estados fresco e endurecido de amostras formadas com os cimentos tipo CP III e CP IV com 0; 1,0; 1,5; 2,0% de aditivo de sementes de C-S-H em relação à massa de aglomerante, além do teor de 3,0%, que extrapola o ponto de saturação desse aditivo. Devido à presença de dispersante na composição do aditivo comercial de sementes de C-S-H, o uso conjunto de aditivos complementares (antiespumante e estabilizador) é recomendado pelo fabricante bem como por trabalhos da literatura. Diante disso, neste trabalho foram avaliadas, de forma adicional, composições com o maior teor de aditivo de sementes de C-S-H, dentro da faixa de recomendação do fabricante, de 2,0%, na presença de aditivos complementares. Para aprofundar o entendimento da formação dos compostos gerados a partir da presença do aditivo, imagens de microscopia eletrônica de varredura das pastas cimentícias foram analisadas. Ainda, realizou-se ensaio por ataque ácido, para verificar possíveis interações entre o aditivo e as adições minerais contidas nos cimentos. Através do programa experimental conduzido, verificou-se a efetividade da presença de aditivo de sementes de C-S-H em pastas cimentícias com teor de clínquer reduzido. Notou-se aceleração do tempo de pega, antecipação do pico de temperatura durante a hidratação e aumento de resistências mecânicas iniciais das amostras. Na pesquisa também foi evidenciada a interação do aditivo com as adições minerais de escórias de alto forno, gerando um aumento de resistências mecânicas em todas as idades avaliadas. Finalmente, foi possível verificar a potencialização da ação do aditivo de sementes de C-S-H na presença dos aditivos complementares. O ganho de resistência mecânica à tração na flexão e redução de retração por secagem de tais composições foi atribuído à redução da formação adicional de poros e à separação de fases das pastas cimentícias.Abstract: Portland cement production represents about 7% of all CO2 human emissions, where 63% of this amount results from the calcination, process required for the obtention of clinker, the binder's main component. To reduce the environmental impact caused by this compound, efforts have been made to decrease the clinker content in Portland cement. This trend can be observed in commercial cements worldwide, which may present high rates of clinker replacement by mineral additions, such as granulated blast furnace slag, fly ash and calcined clays. Despite the environmental advantage, this component's reduction can modify cement properties delaying the hydration reactions and decreasing early age strength. Therefore, the addition of calcium silicate hydrate (C-S-H) seeds has been studied as a solution to mitigate the effects caused by the reduction of clinker in the composition of cements. The additive consists of artificial nanoparticles that promote the nucleation and dispersion of clinker grains, leading to an acceleration of the setting time and an increase in mechanical strength in the early ages of cementitious materials. Within this context, it was proposed to study the effect of the addition of different levels of C-S-H seeds additive on the performance of cement pastes composed of cements with a reduced amount of clinker. For this, tests were carried out to assess setting time, viscosity, calorimetry, mechanical strength (compression and flexural tensile), static modulus of elasticity and drying shrinkage. In this work, it was evaluated the properties in the fresh and hardened states of pastes composed of CP III and CP IV cements with 0; 1.0; 1.5; 2.0% of C-S-H seeds in relation to the binder mass, in addition to the content of 3,0%, which exceeds the saturation point of this additive.Due to the presence of a dispersant in the composition of the commercial C-S-H seed additive, the joint use of complementary additives (defoamer and stabiliser) is recommended by the manufacturer as well as by studies in the literature. Therefore, compositions with the highest content of C-S-H seed additive, within the manufacturer's recommended range of 2.0%, in the presence of complementary additives, were further evaluated in this study. To better understand the formation of chemical compounds formed by presence of the additive, Scanning Electron Microscope (SEM) images of cement pastes were evaluated. In addition, an evaluation of the acid attack (EDTA) response was carried out in order to verify possible interactions between the additive and the mineral additions contained in the cements. Through the experimental programme conducted, the effectiveness of the presence of C-S-H seed additives in cement pastes with reduced clinker content was verified. The acceleration of the setting time, the anticipation of the temperature peak during hydration and the increase in initial mechanical strength of the samples were observed. In the research, the interaction of the additive with the mineral additions of blast furnace slag was also evidenced, generating an increase in the mechanical strength at all ages evaluated. Finally, it was possible to verify the increase of the C-S-H seed additive's action in the presence of complementary additives. The gain in flexural tensile strength and reduction in drying shrinkage for these compositions was attributed to the reduction in additional pore formation and phase separation of the cement pastes.1 recurso online : PDF.application/pdfSilicatosCimento portland - AditivosEngenharia CivilAvaliação do efeito da adição de sementes de C-S-H em pastas de cimento portland com teor de clínquer reduzidoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - PAULA AGUILAR GUIMARAES.pdfapplication/pdf9419148https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/85192/1/R%20-%20D%20-%20PAULA%20AGUILAR%20GUIMARAES.pdf506f6552cde11bd383aedc4e6a05d553MD51open access1884/851922023-11-24 11:34:48.224open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/85192Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-11-24T14:34:48Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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