Misturas cinza volante, cal de carbureto e cloreto de sódio : comportamento da resistência à compressão simples, durabilidade e lixiviação em coluna

A grande questão de alinhavar progresso, crescimento, infraestrutura, demandas, consumo com sustentabilidade em um mundo com crescimento populacional exponencial ainda é um grande desafio para todos. Neste sentido, o desenvolvimento e utilização de novas técnicas e materiais que tenham a preocupação com a questão ambiental podem contribuir para um desenvolvimento mais sustentável nos processos construtivos. Sendo assim, o reaproveitamento de resíduos tornou-se uma alternativa eficaz para o desenvolvimento da sustentabilidade na indústria da construção. Dentre diversos resíduos gerados existem dois com grande potencial de aplicação na construção civil, sendo eles a cinza volante gerada em termelétricas e a cal de carbureto gerada na produção do gás acetileno que combinados geram ligantes. Entretanto, as reações pozolânicas responsáveis pela cimentação são notoriamente lentas o que em muitos casos inviabiliza o seu uso na construção civil. Portanto, a utilização de aceleradores que promovam um melhor comportamento mecânico em um menor período de cura deve ser avaliada. Outra importante questão se refere à possível presença de elementos-traços de metais pesados na cinza volante e na cal de carbureto que devem ser investigados quando utilizamos resíduos como matéria prima. Neste sentido, diversos ensaios de resistência à compressão simples, durabilidade por molhagem e secagem e lixiviação em coluna foram conduzidos. Resultados demonstraram que a utilização de NaCl promove melhoria no comportamento mecânico nas misturas de cinza-cal em menor período de cura devido ao incremento na formação de componentes hidratados, podendo ser considerado um acelerador. As variações do teor de cal, tempo de cura, NaCl, porosidade e temperatura de cura alteraram significativamente o comportamento da RCS e durabilidade. Foi possível a aplicação de relação entre porosidade e teor de cal (ajustada) na previsão da resistência e durabilidade da cinza estabilizada com cal. Com relação aos elementos traços, a cinza volante apresentou concentrações de arsênio (As), cromo (Cr) e selênio (Se) solubilizáveis em água acima dos limites para água potável, entretanto a estabilização da cinza com a cal e adição de NaCl diminuíram a concentração de metais pesados no extrato lixiviado no ensaio em coluna.The big issue of tackling progress, growth, infrastructure, demands, and consumption with sustainability in a world with exponential population growth is still a great challenge for everyone. In this sense, the development and use of new techniques and materials that are concerned with the environmental issue can contribute to a more sustainable development in the construction processes. In this sense, waste reuse has become an effective alternative for the development of sustainability in the construction industry. Among several residues generated there are two with great potential of application in the civil construction, fly ash generated in thermoelectric and carbide lime generated in the production of the acetylene gas that combined generate binders. Therefore, the use of accelerators to facilitate a better mechanical behavior in a shorter curing period should be evaluated. Another important issue relates to the possible presence of heavy metals, trace elements, in fly ash and carbide lime, which should be investigated when using waste as raw material. In this sense, several tests of unconfined compressive strength, durability by wetting and drying and column leaching were conducted. Results showed that the use of NaCl promotes improvement in mechanical behavior in the fly ash-carbide lime mixtures in a shorter curing period due to the higher formation of hydrated components, which could be considered an accelerator for pozzolanic reactions. The variation of lime content, curing time, sodium chloride, porosity and curing temperature significantly altered the behavior of unconfined compression strength and durability. It was possible to apply a relationship between porosity and lime content (adjusted) in the prediction of the strength and durability of lime stabilized ash. Regarding trace elements, fly ash had concentrations of arsenic (As), chromium (Cr) and selenium (Se) that can be soluble in water above the limits for drinking water, however stabilization of fly ash with carbide lime and addition of NaCl decreased concentration of heavy metals in the column leaching test

Misturas cinza volante e cal de carbureto : comportamento da resistência à compressão simples para cura acelerada

A questão ambiental vem se tornando tema recorrente nos foros nacionais e internacionais, estando atualmente inserida na opinião pública, nas comunidades e sendo norteadora na geração de novos produtos e serviços na área industrial e comercial voltados para a sustentabilidade. Neste sentido, a indústria da construção é um dos principais causadores de impacto ambiental, pois consome consideráveis recursos naturais e gera grandes quantidades de resíduos. Sendo assim, a utilização de resíduos como matéria prima na indústria da construção possibilita benefícios ambientais e econômicos. Buscando avançar nesta discussão, a presente pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como possibilidade de solução de Engenharia. Para isto, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. Contudo, ainda não existe uma formulação de dosagem dessa mistura baseadas em critérios mais racionais. Assim, a presente pesquisa busca fornecer subsídios para que, através do uso da relação porosidade/teor volumétrico de cal obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura de dois resíduos, possa determinar o seu comportamento. Isto é, a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado em cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos-de-prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m³; curados por 1, 3 e 7 dias em câmara vaporizadora nas temperaturas 40, 60 e 80°C; e 3, 7 e 14 dias para cura sem vapor a 23°C. Os resultados demonstram que o aumento da quantidade de cal, do peso específico aparente seco, do tempo de cura e da temperatura provoca o aumento da resistência à compressão simples da mistura compactada. Entretanto, a temperatura apresentou um limite de influência para 3 e 7 dias, onde a variação de 60°C para 80°C não aumentou a resistência. A relação porosidade(/teor volumétrico de cal (Lv), ajustado por um expoente [/(Lv)0,11], mostrou-se adequado na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de cura estudadas. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal e temperatura, assim como para o tempo de cura mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas as interações entre eles.The environmental issue is becoming a recurring theme in national and international forums, currently inserted in the public opinion, communities and being guiding the generation of new products and services in the industrial and commercial area focused to sustainability. In this sense, the construction industry is a major cause of environmental impact, it consumes considerable natural resources and generates large amounts of waste. Thus, the use of waste as a raw material in the construction industry provides economic and environmental benefits. Looking for progress in this discussion, this research sought to insert two wastes (fly ash and carbide lime), generated in the metropolitan region of Porto Alegre, as a possibility for solution of Engineering. For this, a study of its mechanical behavior due to cementation and compaction provided by the mixture of these materials is necessary. However there is not a rational dosage formulation of this mixture. Therefore, this research seeks to provide subsidy to determine behavior through the use of the relation of porosity/volumetric lime content obtained from the identification and quantification of the most important variables in the controlling of strength to the mixture of two residues. That is, the formulation of equations for predicting the compressive strength of cemented material into accelerated healing. For this, tests were conducted on samples with 5, 10 and 15% of lime; with dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m³; for 1, 3 and 7 curing days with steam in the temperature of 40, 60 and 80°C; and 3, 7 and 14 days without steam for 23°C. The results show that increasing the amount of carbide lime, dry unit weight, curing time and temperature has as consequence the increase of unconfined compression strength of the compacted mixture. However, the temperature had a limit of influence for 3 and 7 days, where the range of 60°C to 80°C did not increase the unconfined compression strength. The porosity()/volumetric lime content (Lv) ratio adjusted by an exponent [/(Lv)0,11], proved to be adequate to formulate equations to predict the strength of the cemented material for all temperatures and curing times studied. Furthermore, the existence of unique and distinct relationships in the control of unconfined compression strength of the mixture studied as a function of porosity, lime volumetric content, temperature, as for the cure time proved to be useful in dosage formulations. The results were subjected to analysis of variance showing that all the controllable factors chosen for the experiment are significant, as well as all interactions between them

Misturas cinza volante, cal de carbureto e cloreto de sódio : comportamento da resistência à compressão simples, durabilidade e lixiviação em coluna

A grande questão de alinhavar progresso, crescimento, infraestrutura, demandas, consumo com sustentabilidade em um mundo com crescimento populacional exponencial ainda é um grande desafio para todos. Neste sentido, o desenvolvimento e utilização de novas técnicas e materiais que tenham a preocupação com a questão ambiental podem contribuir para um desenvolvimento mais sustentável nos processos construtivos. Sendo assim, o reaproveitamento de resíduos tornou-se uma alternativa eficaz para o desenvolvimento da sustentabilidade na indústria da construção. Dentre diversos resíduos gerados existem dois com grande potencial de aplicação na construção civil, sendo eles a cinza volante gerada em termelétricas e a cal de carbureto gerada na produção do gás acetileno que combinados geram ligantes. Entretanto, as reações pozolânicas responsáveis pela cimentação são notoriamente lentas o que em muitos casos inviabiliza o seu uso na construção civil. Portanto, a utilização de aceleradores que promovam um melhor comportamento mecânico em um menor período de cura deve ser avaliada. Outra importante questão se refere à possível presença de elementos-traços de metais pesados na cinza volante e na cal de carbureto que devem ser investigados quando utilizamos resíduos como matéria prima. Neste sentido, diversos ensaios de resistência à compressão simples, durabilidade por molhagem e secagem e lixiviação em coluna foram conduzidos. Resultados demonstraram que a utilização de NaCl promove melhoria no comportamento mecânico nas misturas de cinza-cal em menor período de cura devido ao incremento na formação de componentes hidratados, podendo ser considerado um acelerador. As variações do teor de cal, tempo de cura, NaCl, porosidade e temperatura de cura alteraram significativamente o comportamento da RCS e durabilidade. Foi possível a aplicação de relação entre porosidade e teor de cal (ajustada) na previsão da resistência e durabilidade da cinza estabilizada com cal. Com relação aos elementos traços, a cinza volante apresentou concentrações de arsênio (As), cromo (Cr) e selênio (Se) solubilizáveis em água acima dos limites para água potável, entretanto a estabilização da cinza com a cal e adição de NaCl diminuíram a concentração de metais pesados no extrato lixiviado no ensaio em coluna.The big issue of tackling progress, growth, infrastructure, demands, and consumption with sustainability in a world with exponential population growth is still a great challenge for everyone. In this sense, the development and use of new techniques and materials that are concerned with the environmental issue can contribute to a more sustainable development in the construction processes. In this sense, waste reuse has become an effective alternative for the development of sustainability in the construction industry. Among several residues generated there are two with great potential of application in the civil construction, fly ash generated in thermoelectric and carbide lime generated in the production of the acetylene gas that combined generate binders. Therefore, the use of accelerators to facilitate a better mechanical behavior in a shorter curing period should be evaluated. Another important issue relates to the possible presence of heavy metals, trace elements, in fly ash and carbide lime, which should be investigated when using waste as raw material. In this sense, several tests of unconfined compressive strength, durability by wetting and drying and column leaching were conducted. Results showed that the use of NaCl promotes improvement in mechanical behavior in the fly ash-carbide lime mixtures in a shorter curing period due to the higher formation of hydrated components, which could be considered an accelerator for pozzolanic reactions. The variation of lime content, curing time, sodium chloride, porosity and curing temperature significantly altered the behavior of unconfined compression strength and durability. It was possible to apply a relationship between porosity and lime content (adjusted) in the prediction of the strength and durability of lime stabilized ash. Regarding trace elements, fly ash had concentrations of arsenic (As), chromium (Cr) and selenium (Se) that can be soluble in water above the limits for drinking water, however stabilization of fly ash with carbide lime and addition of NaCl decreased concentration of heavy metals in the column leaching test

Misturas cinza volante e cal de carbureto : comportamento da resistência à compressão simples para cura acelerada

A questão ambiental vem se tornando tema recorrente nos foros nacionais e internacionais, estando atualmente inserida na opinião pública, nas comunidades e sendo norteadora na geração de novos produtos e serviços na área industrial e comercial voltados para a sustentabilidade. Neste sentido, a indústria da construção é um dos principais causadores de impacto ambiental, pois consome consideráveis recursos naturais e gera grandes quantidades de resíduos. Sendo assim, a utilização de resíduos como matéria prima na indústria da construção possibilita benefícios ambientais e econômicos. Buscando avançar nesta discussão, a presente pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como possibilidade de solução de Engenharia. Para isto, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. Contudo, ainda não existe uma formulação de dosagem dessa mistura baseadas em critérios mais racionais. Assim, a presente pesquisa busca fornecer subsídios para que, através do uso da relação porosidade/teor volumétrico de cal obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura de dois resíduos, possa determinar o seu comportamento. Isto é, a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado em cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos-de-prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m³; curados por 1, 3 e 7 dias em câmara vaporizadora nas temperaturas 40, 60 e 80°C; e 3, 7 e 14 dias para cura sem vapor a 23°C. Os resultados demonstram que o aumento da quantidade de cal, do peso específico aparente seco, do tempo de cura e da temperatura provoca o aumento da resistência à compressão simples da mistura compactada. Entretanto, a temperatura apresentou um limite de influência para 3 e 7 dias, onde a variação de 60°C para 80°C não aumentou a resistência. A relação porosidade(/teor volumétrico de cal (Lv), ajustado por um expoente [/(Lv)0,11], mostrou-se adequado na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de cura estudadas. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal e temperatura, assim como para o tempo de cura mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas as interações entre eles.The environmental issue is becoming a recurring theme in national and international forums, currently inserted in the public opinion, communities and being guiding the generation of new products and services in the industrial and commercial area focused to sustainability. In this sense, the construction industry is a major cause of environmental impact, it consumes considerable natural resources and generates large amounts of waste. Thus, the use of waste as a raw material in the construction industry provides economic and environmental benefits. Looking for progress in this discussion, this research sought to insert two wastes (fly ash and carbide lime), generated in the metropolitan region of Porto Alegre, as a possibility for solution of Engineering. For this, a study of its mechanical behavior due to cementation and compaction provided by the mixture of these materials is necessary. However there is not a rational dosage formulation of this mixture. Therefore, this research seeks to provide subsidy to determine behavior through the use of the relation of porosity/volumetric lime content obtained from the identification and quantification of the most important variables in the controlling of strength to the mixture of two residues. That is, the formulation of equations for predicting the compressive strength of cemented material into accelerated healing. For this, tests were conducted on samples with 5, 10 and 15% of lime; with dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m³; for 1, 3 and 7 curing days with steam in the temperature of 40, 60 and 80°C; and 3, 7 and 14 days without steam for 23°C. The results show that increasing the amount of carbide lime, dry unit weight, curing time and temperature has as consequence the increase of unconfined compression strength of the compacted mixture. However, the temperature had a limit of influence for 3 and 7 days, where the range of 60°C to 80°C did not increase the unconfined compression strength. The porosity()/volumetric lime content (Lv) ratio adjusted by an exponent [/(Lv)0,11], proved to be adequate to formulate equations to predict the strength of the cemented material for all temperatures and curing times studied. Furthermore, the existence of unique and distinct relationships in the control of unconfined compression strength of the mixture studied as a function of porosity, lime volumetric content, temperature, as for the cure time proved to be useful in dosage formulations. The results were subjected to analysis of variance showing that all the controllable factors chosen for the experiment are significant, as well as all interactions between them

Short and Long-Term Effect of Sodium Chloride on Strength and Durability of Coal Fly Ash Stabilised with Carbide Lime

The research presented aims to quantify the influence of the curing period (t), dry unit weight (γd), lime amount (L), and the addition of sodium chloride (NaCl) on the short- and long-term behaviors of coal fly ash – carbide lime blends. Strength and wet–dry durability tests were carried out for differing values of porosity (η), L, and curing time (t) on mixtures that either contained small amounts of NaCl or contained none. Addition of NaCl to the mixtures resulted in significant increase in early strength gain when compared to specimens without NaCl, which demand longer curing periods to reach similar strength values. The addition of NaCl to coal fly ash – carbide lime blends reduced the accumulated loss of mass (ALM) after 12 wet–dry brushing cycles for specimens at early stages of curing (about 50% for 7 days). Equivalence in the unconfined compressive strength (qu) and ALM(after 12 wet–dry cycles) between the specimens with and without NaCl is achieved in the long term. Finally, a variance analysis performed regarding qu and ALM results yielded that the order of importance of the controllable factors changed from t, NaCl addition, γd, and L for strength to γd, t, NaCl addition, and L for ALM(after 12 wet–dry cycles).The accepted manuscript in pdf format is listed with the files at the bottom of this page. The presentation of the authors' names and (or) special characters in the title of the manuscript may differ slightly between what is listed on this page and what is listed in the pdf file of the accepted manuscript; that in the pdf file of the accepted manuscript is what was submitted by the author