Jardel Pereira Gonçalves

Título



Desenvolvimento e Caracterização de Concretos de Baixo Impacto Ambiental Contendo Argila Calcinada e Areia Artificial

Orientador(es)



Romildo Dias Toledo Filho e Eduardo de Moraes Rego Fairbairn

Resumo



No presente estudo foram desenvolvidos e caracterizados materiais cimentíceos de baixo impacto ambiental contendo metacaolinita, resíduo da indústria cerâmica e areia artificial. As argilas calcinadas foram utilizadas como substitutas parciais do cimento Portland em teores que variaram de 10 a 40% (em massa) enquanto que a areia natural foi totalmente substituída pela areia artificial. As argilas calcinadas foram caracterizadas físico, química e mineralogicamente e sua eficiência na formação de produtos hidratados foi avaliada através de análises térmicas. O teor ótimo de substituição de cimento Portland pelas argilas calcinadas foi avaliado a partir de ensaios físicos, mecânicos e de durabilidade realizados em argamassas com relações água/aglomerante de 0,4 e 0,5. A partir dos ensaios mecânicos foi determinado o fator de eficiência da metacaolinita e do resíduo cerâmico e uma correlação com o teor de água quimicamente combinada foi estabelecida. Areias artificiais produzidas por moagem autógena foram selecionadas e classificadas visando máxima trabalhabilidade. A viabilidade da substituição total da areia natural por areia artificial foi avaliada a partir da realização de ensaios físicos e mecânicos em argamassas e concretos. Misturas produzidas utilizando-se a areia padrão do IPT foram também ensaiadas para servir de referência. Por fim foram produzidos e caracterizados os concretos de resistência normal e de alto desempenho contendo areia artificial e os teores ótimos de metacaolinita e de resíduo cerâmico. A redução na emissão de CO2 e no consumo de energia dos concretos de baixo impacto ambiental contendo resíduo cerâmico foi também determinada.

Abstract



Cementitious materials with low environmental impact were developed and characterized in the present study. These materials contain metakaolin, ceramic industry waste and artificial sand. The calcined clays were used as partial substitutes of Portland cement in contents varying from 10 to 40% (in weight) while the natural sand was totally replaced by the artificial sand. The calcined clays were characterized by physical, chemical and mineralogical tests, and their efficiency in the formation of hydrated products was evaluated by means of thermal analyses. The optimum content of Portland cement substitution by calcined clays was calculated according to the results of physical, mechanical and durability tests carried out with mortars of 0,4 and 0,5 water/binder relationships. The efficiency factors for the metakaolin and ceramic waste were determined based on mechanical tests. Furthermore, a correlation with the content of chemically bound water was established. The artificial sands produced by autogenous grinding were selected and classified for the sake of maximum workability. The feasibility of total substitution of the natural sand by the artificial sand was evaluated regarding physical and mechanical tests on mortars and concretes. Mixtures produced with standard IPT sand were also used as a referential mixture. Finally, both normal strength and high performance concretes using the artificial sand and the calculated optimum content of the metakaolin and ceramic waste were produced and characterized. The reductions in CO2 emission and in the energy consumption due to the replacement by ceramic waste were also determined.

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