Silvio de Cerqueira Mazza
Título
HIDRATAÇÃO DE PASTAS DE CIMENTO CONTENDO RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE (LAMA DE CAL) E DE TERMOELÉTRICA (CINZA VOLANTE)
Resumo
Na indústria de papel e celulose, um dos resíduos produzidos é a lama de cal (LC) e nas plantas de energia elétrica gerada a carvão, são as cinzas volantes (CV), ambos em quantidades significativas, para os quais novas aplicações estão a ser desenvolvidas. Este estudo tem como objetivo, avaliar os efeitos desses resíduos, nos estágios iniciais e finais da hidratação de cimento Portland tipo V. Os métodos utilizados permitem estudar em tempo real o que ocorre durante a hidratação, mostrando os efeitos causados pela presença desses resíduos na cinética das reações. A hidratação de pastas de cimento nas primeiras idades foi investigada por meio de calorimetria isotérmica, enquanto que a hidratação até a idade de 90 dias foi analisada por análise térmica e difração de raios-X. Ensaios mecânicos de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7, 28 e 90 dias. A LC e CV originais foram secas a 60°C para serem utilizadas no estado sólido seco, de forma separada e em conjunto, em grau de substituição por resíduo equivalente a 10% da massa de cimento, em pastas preparadas com relação água/sólidos totais 0,5. Os resíduos foram utilizados tanto “in natura” (d50 de LC=25,4μm e de CV=91,7μm) quanto após moídos por 60 e 90 minutos em moinho de bola, quando ficaram respectivamente, LC com d50 de 8,5μm e 7,0μm e CV com 14,4 μm e 12,8 μm, sendo d50 do cimento = 14,3μm. In natura, nas primeiras idades LC atrasa o início do período de aceleração enquanto CV o acelera. Após moagem, o efeito retardante de LC diminui por aumentar sua ação nucleante, enquanto o de aceleração de LC aumenta por aumentar sua ação pozolânica. Nas maiores idades, observou-se na maioria dos casos, que com uso de LC e CV moídos a hidratação é favorecida ocorrendo em 28 dias a maior taxa deformação de compostos hidratados, que diminui sensivelmente entre 28 e 90 dias. Em consequência às características e efeitos da presença de cada resíduo, a resistência mecânica à compressão só foi maior do que a pasta de referência, após 90 dias de hidratação e no caso da pasta contendo cimento apenas substituído por 10% de CV moído.
Abstract
In the pulp and paper industry, one of the by-product residues produced is lime sludge (LC) and in coal-fired power plants is flying ash (CV), both in significant amounts, for which new applications are being developed. This study aims to evaluate the effects of these residues in the initial and final stages of cement type V hydration. The methods used allow studying in real time what occurs during hydration, showing the effects caused by the presence of these aggregates in the reaction kinetics. The hydration of cement pastes containing these additions at early ages were investigated by means of isothermal calorimetry and, up to 90 days, by thermal analysis and X-ray diffraction. Mechanical compressive strenght tests were done at 7, 28 and 90 days. Original LC and CV were dried at 60 ° C to be used in a dry solid state, separately and simultaneously, in 10% substitution to cement mass, in pastes using a water/total solids mass ratio of 0.5. The residues were used “in natura” (LC d50 =25,4μm and CV d50 =91,7μm) as well as after ball milled for 60 and 90 minutes, when LC d50 were 8,5μm and 7μm and CV d50 were 14,4 μm e 12,8 μm, cement d50 being = 14,3μm. In natura, at early ages LC retards acceleration period beginning, while CV accelerates it. After milling, LC retardant effects decreases due to its higher nucleating effect, while LC accelerates it more due to its higher pozzolanic effect. In general, at higher hydration ages milled LC and CV enhance hydration, the highest rate occuring during the first 28 days, which decreases thereafter. Due to LC and CV effects, the compressive strenght was higher than the reference only after 90 days in the paste with 10% milled CV.
