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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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Autor Kebhard, Jonathan Mello;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/3136663001615304;
Orientador Mancio, Mauricio;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/4760250136044505;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Otimização da eficiência dos ligantes em pastas através do empacotamento de partículas em microescala com substituição parcial de cimento Portland;
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.;
Abstract Civil construction consumes a lot of resources ad emits greenhouse gases, and Sustainability becomes one of the main focuses of attention. Among the materials used in the production of cementicious materials, Portland cement has the greatest environmental impact. In this context, the presente work proposes the application of a particle packing method to obtain pastes with greater binder efficiency, using mineral additions such as: sílica fume, limestone filler, granitic filler and pozzolanic ash, these additions being a positive point for Sustainability, which can reduce cement consumption, which has a great impact on CO2 emissions, on the scale of production. In the first stage, the fine materials were characterized. In step 2, the proportion of the fine materials was adjusted, seeking a lower IDE in relation to Alfred’s particle packing model. In the third step, two traits were proposed taking into account the ideal compositon of the paste in terms of stoichiometric calculations. In the fourth stage, the pastes were made, with spreading control in the fresh state. Observing in two types of curing, the pastes were charaterized in the hardened state, in terms of strength, with a photografic survey of the internal part of the test specimens to analyze the dispersion of the particles. In general, in the fresh state, pastes with better packing required more additives and had lower consistency. In the hardened state, the adjusted pastes did not reach the resistance potencial of the reference pastes, but obtained a better Binder efficiency index, with a reduction in the kg/MPa index of 42.5% in the pastes with cement CPII F-40 and 20.7% reduction in the pastes with cement CPIV 32. From na ideal paste contente adopted for concrete, it is calculated that there is the possibility of producing concrete with 3.0 kg/MPa. Evaluating in terms of Sustainability, based on the estimate adopted for concrete, the clinker factor was taken into account, making it passible to produce concrete with 2.4 kg of clinker for each MPa per m³ with cement CPII F-40 and 2.2 kg of clinker for CPIV 32 cement. The method used makes it possible to generate optimized pastes for concrete, with high performance and less environmental impact, due to the maximization of officiency in the use of binders.;
Palavras-chave Empacotamento de partículas; Concreto; Microestrutura; Resistência e sustentabilidade; Particle packing; Concrete; Microstructure; Strength and sustainability;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Civil;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2023-07-27;
Agência de fomento Nenhuma;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/12818;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil;


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