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Otimização da eficiência dos ligantes em pastas através do empacotamento de partículas em microescala com substituição parcial de cimento Portland
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Otimização da eficiência dos ligantes em pastas através do empacotamento de partículas em microescala com substituição parcial de cimento Portland
Kebhard, Jonathan Mello
Data da Defesa:
2023-07-27
Orientador:
Mancio, Mauricio
Resumo:
A construção civil possui grande consumo de recursos e emissões de gases de efeito estufa, e a sustentabilidade tem se tornado um dos principais focos de atenção. Dentre os materiais utilizados na produção de materiais cimentícios, é o cimento Portland que possui maior impacto ambiental. Nesse contexto, o presente trabalho propõe a aplicação de método de empacotamento de partículas em microescala para obtenção de pastas com maior eficiência dos ligantes, utilizando adições minerais como sílica ativa, fíler calcário, fíler granítico e cinzas pozolânicas. Essas adições são um ponto positivo para a sustentabilidade, podendo reduzir o consumo de cimento, que possui grande impacto na emissão de CO2, na escala de produção. Na primeira etapa, foram caracterizados os materiais finos. Na etapa 2, a proporção dos materiais finos foi ajustada, em diferentes misturas, buscando reduzir o índice de desvio de empacotamento (IDE) em relação ao modelo de empacotamento de partículas de Alfred. Na terceira etapa, dois traços adicionais foram propostos levando em conta também a composição ideal da pasta em termos de cálculos estequiométricos. Na quarta etapa foram confeccionadas as pastas, com controle do espalhamento no estado fresco. Observando em dois tipos de cura, as pastas foram caracterizadas no estado endurecido quanto a resistência à compressão, com levantamento fotográfico da parte interna dos corpos de prova para análise da dispersão das partículas. Em geral, no estado fresco, as pastas com melhor empacotamento obtiveram menor consistência e demandaram mais aditivo. No estado endurecido, as pastas ajustadas, apesar de não atingirem o potencial de resistência das pastas referências, obtiveram índice de eficiência de ligantes melhor, com redução do consumo de cimento por unidade de resistência (kg/MPa) em 42,5% nas pastas com cimento CPII F-40 e 20,7% de redução nas pastas com cimento CPIV 32. A partir de um teor de pasta ideal adotado para concretos, calcula-se que há possibilidade de produção de concretos com 3,0 kg/MPa. Avaliando em termos de sustentabilidade, considerando a aplicação das pastas otimizadas na dosagem de concretos, e levando-se em conta o fator clínquer, é possível a produção de concretos com 2,4 kg de clínquer por MPa com
cimento CPII F-40, e 2,2 kg de clínquer por MPa para o cimento CPIV 32. O método
utilizado permite gerar pastas otimizadas para concretos, com alto desempenho e
menor impacto ambiental, devido à maximização da eficiência no uso dos ligantes.
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PPG Engenharia Civil [212]
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