Desenvolvimento e viabilização do cimento inovador e ecológico LC3 no contexto brasileiro

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Potencial de uso de um resíduo de lodo de efluentes de indústrias de papel em matrizes cimentícias

Essa pesquisa teve por finalidade avaliar um resíduo de lodo de efluentes de indústrias de papel quanto à potencialidade de emprego em matrizes cimentícias. Verificou-se a composição química do resíduo e realizaram-se misturas com adições de 0, 5 e 10%, em relação à massa de cimento. As matrizes cimentícias foram analisadas por meio de calorimetria isotérmica, resistência à compressão, resistência à tração na compressão diametral, absorção de água por capilaridade, densidade de massa aparente e módulo de elasticidade dinâmico. Os resultados obtidos não foram satisfatórios, visto que a adição do resíduo à matriz apresentou aumento no consumo de cimento para atingir a resistência requerida e aumento no consumo de água para manutenção da consistência. Palavras-chave: argamassa, matrizes cimentícias, resíduo industrial, lodo de papel

Use potential of a paper sludge waste from tissue paper industries in cementitious materials

Essa pesquisa teve por finalidade avaliar um resíduo de lodo de efluentes de indústrias de papel quanto à potencialidade de emprego em matrizes cimentícias. Verificou-se a composição química do resíduo e realizaram-se misturas com adições de 0, 5 e 10%, em relação à massa de cimento. As matrizes cimentícias foram analisadas por meio de calorimetria isotérmica, resistência à compressão, resistência à tração na compressão diametral, absorção de água por capilaridade, densidade de massa aparente e módulo de elasticidade dinâmico. Os resultados obtidos não foram satisfatórios, visto que a adição do resíduo à matriz apresentou aumento no consumo de cimento para atingir a resistência requerida e aumento no consumo de água para manutenção da consistência.The purpose of this study was to evaluate a paper sludge waste obtained from tissue paper industries regarding its potential for use in cementitious materials. The chemical composition of the waste was assessed and mixtures were made with 0%, 5% and 10% additions of the material, by mass of cement. The cement matrices were analysed experimentally by isothermal calorimetry, compressive strength and tensile strength by diametric compression, water absorption by capillarity, apparent mass density and dynamic modulus of elasticity. The results obtained were not satisfactory, since the addition of the paper sludge waste showed an increase in the cement consumption to reach the required compressive strength, as well as a rise in water consumption in order to maintain the mortar consistency

Development and characterisation of LC3 cements – calcined clay and limestone ternary blended cements – from Rio Grande do Sul

A substituição de uma fração do clínquer por Materiais Cimentícios Suplementares (MCS) tem sido utilizada há décadas e com eficiência pela indústria cimenteira como medida para reduzir seu impacto ambiental. Levantamentos realizados tanto a nível nacional quanto global, no entanto, demonstram que a disponibilidade dos MCS tradicionalmente mais utilizados, a exemplo da escória de alto forno (GGBS) e da cinza volante (CV), não irá acompanhar o crescimento da produção de cimento nos próximos anos, especialmente em países em desenvolvimento como o Brasil. Recentemente, a utilização de fíler calcário e argila calcinada como MCS tem ganhado crescente interesse internacional com o desenvolvimento dos cimentos ternários LC³ (Limestone Calcined Clay Cement). Diversos estudos demonstraram que a substituição de até 45% do clínquer por uma combinação destes dois materiais é capaz de obter desempenho similar ao cimento Portland sem adições, mesmo com a utilização de argilas com baixo teor do argilomineral caulinita. A principal vantagem desses MSC está em sua ampla disponibilidade na natureza, em quantidades que superam a produção mundial de cimento. À vista disso, essa pesquisa teve por propósito avaliar a viabilidade da utilização de fontes diversas de matérias primas do RS para produção de cimentos LC3 com baixo teor de clínquer (50%). Foram produzidos quatro cimentos LC3, na proporção 50:30:15:5 (clínquer:argila calcinada:calcário:gipsita), variando a fonte de argilominerais (uma argila natural e um resíduo) e dois tipos de calcário. Para comparação foram produzidos um cimento referência com 45% de pó de quartzo e um CP IV com 40% de CV. Os cimentos produzidos foram caracterizados e comparados com ênfase nos produtos de hidratação, na cinética de hidratação, na demanda de água, na reologia e na resistência à compressão até os 91 dias. Enquanto os cimentos REF e CP IV demonstraram, basicamente, o desenvolvimento das fases etringita, portlandita e monossulfoaluminato, foi também visível nos cimentos LC3 a formação de fases carboaluminatos (mono e hemicarboaluminatos), com maior intensidade a partir dos 7 dias. Uma maior demanda de água (de 5 a 18%), tensão de escoamento (de 8 a 104%) e viscosidade (de 2,7 a 5,3 vezes superior) foram identificadas nas pastas com argila calcinada em comparação ao CP IV, em função da elevada finura e formato irregular das partículas dos argilominerais. O elevado desenvolvimento de resistência aos 7 dias alcançado com a utilização da argila natural, 88% superior ao CP IV, apresenta-se como um diferencial dos cimentos LC³ em relação aos demais cimentos com MCS presentes no mercado.Clinker replacement by Supplementary Cementitious Materials (SCM) has been used for decades and efficiently by the cement industry as a measure to reduce its environmental impact. However, studies carried out both nationally and globally demonstrate that the availability of the most traditionally used SCM, such as blast furnace slag (GGBS) and fly ash (FA), will not follow the growth in cement production in the coming years, especially in developing countries such as Brazil. Recently, the use of limestone and calcined clay as SCM has received increased international interest with the development of LC³ cements (Limestone Calcined Clay Cement). Several studies have shown that the replacement of up to 45% of clinker by a combination of these two SCM is able to obtain a similar performance to Ordinary Portland Cement (OPC), even with clays with low kaolinite content. The main advantage of these SCM is their wide availability in nature, in quantities that exceed the world production of cement. This research aimed to evaluate the feasibility of using various sources of raw materials from the RS for the production of LC3 cements with low clinker content (50%). Four LC3 cements were produced, with a 50:30:15:5 ratio (clinker:calcined clay:limestone:gypsum), varying the source of clay minerals (a natural clay and a residue) and two types of limestone. For comparison, a reference cement with 45% quartz powder and a CP IV with 40% FA were produced. Cements produced were characterized and compared with emphasis on hydration products, hydration kinetics, water demand, rheological properties and compression strength up to 91 days. While REF and CP IV cements basically demonstrated the development of the etringite, portlandite and monosulfoaluminate phases, the formation of carboaluminate phases (mono and hemicarboaluminates) was also present in LC3 cements, with greater intensity from 7 days on. A higher water demand (from 5 to 18%), yield stress (from 8 to 104%) and plastic viscosity (from 2.7 to 5.3 times higher) were identified in the pastes with calcined clay compared to CP IV, due to the high fineness and irregular shape of the claymineral particles. The high strength development at 7 days achieved with the use of natural clay, 88% higher than CP IV, is a differential of LC³ cements in relation to other cements with SCM present in the market

Development and characterisation of LC3 cements – calcined clay and limestone ternary blended cements – from Rio Grande do Sul

A substituição de uma fração do clínquer por Materiais Cimentícios Suplementares (MCS) tem sido utilizada há décadas e com eficiência pela indústria cimenteira como medida para reduzir seu impacto ambiental. Levantamentos realizados tanto a nível nacional quanto global, no entanto, demonstram que a disponibilidade dos MCS tradicionalmente mais utilizados, a exemplo da escória de alto forno (GGBS) e da cinza volante (CV), não irá acompanhar o crescimento da produção de cimento nos próximos anos, especialmente em países em desenvolvimento como o Brasil. Recentemente, a utilização de fíler calcário e argila calcinada como MCS tem ganhado crescente interesse internacional com o desenvolvimento dos cimentos ternários LC³ (Limestone Calcined Clay Cement). Diversos estudos demonstraram que a substituição de até 45% do clínquer por uma combinação destes dois materiais é capaz de obter desempenho similar ao cimento Portland sem adições, mesmo com a utilização de argilas com baixo teor do argilomineral caulinita. A principal vantagem desses MSC está em sua ampla disponibilidade na natureza, em quantidades que superam a produção mundial de cimento. À vista disso, essa pesquisa teve por propósito avaliar a viabilidade da utilização de fontes diversas de matérias primas do RS para produção de cimentos LC3 com baixo teor de clínquer (50%). Foram produzidos quatro cimentos LC3, na proporção 50:30:15:5 (clínquer:argila calcinada:calcário:gipsita), variando a fonte de argilominerais (uma argila natural e um resíduo) e dois tipos de calcário. Para comparação foram produzidos um cimento referência com 45% de pó de quartzo e um CP IV com 40% de CV. Os cimentos produzidos foram caracterizados e comparados com ênfase nos produtos de hidratação, na cinética de hidratação, na demanda de água, na reologia e na resistência à compressão até os 91 dias. Enquanto os cimentos REF e CP IV demonstraram, basicamente, o desenvolvimento das fases etringita, portlandita e monossulfoaluminato, foi também visível nos cimentos LC3 a formação de fases carboaluminatos (mono e hemicarboaluminatos), com maior intensidade a partir dos 7 dias. Uma maior demanda de água (de 5 a 18%), tensão de escoamento (de 8 a 104%) e viscosidade (de 2,7 a 5,3 vezes superior) foram identificadas nas pastas com argila calcinada em comparação ao CP IV, em função da elevada finura e formato irregular das partículas dos argilominerais. O elevado desenvolvimento de resistência aos 7 dias alcançado com a utilização da argila natural, 88% superior ao CP IV, apresenta-se como um diferencial dos cimentos LC³ em relação aos demais cimentos com MCS presentes no mercado.Clinker replacement by Supplementary Cementitious Materials (SCM) has been used for decades and efficiently by the cement industry as a measure to reduce its environmental impact. However, studies carried out both nationally and globally demonstrate that the availability of the most traditionally used SCM, such as blast furnace slag (GGBS) and fly ash (FA), will not follow the growth in cement production in the coming years, especially in developing countries such as Brazil. Recently, the use of limestone and calcined clay as SCM has received increased international interest with the development of LC³ cements (Limestone Calcined Clay Cement). Several studies have shown that the replacement of up to 45% of clinker by a combination of these two SCM is able to obtain a similar performance to Ordinary Portland Cement (OPC), even with clays with low kaolinite content. The main advantage of these SCM is their wide availability in nature, in quantities that exceed the world production of cement. This research aimed to evaluate the feasibility of using various sources of raw materials from the RS for the production of LC3 cements with low clinker content (50%). Four LC3 cements were produced, with a 50:30:15:5 ratio (clinker:calcined clay:limestone:gypsum), varying the source of clay minerals (a natural clay and a residue) and two types of limestone. For comparison, a reference cement with 45% quartz powder and a CP IV with 40% FA were produced. Cements produced were characterized and compared with emphasis on hydration products, hydration kinetics, water demand, rheological properties and compression strength up to 91 days. While REF and CP IV cements basically demonstrated the development of the etringite, portlandite and monosulfoaluminate phases, the formation of carboaluminate phases (mono and hemicarboaluminates) was also present in LC3 cements, with greater intensity from 7 days on. A higher water demand (from 5 to 18%), yield stress (from 8 to 104%) and plastic viscosity (from 2.7 to 5.3 times higher) were identified in the pastes with calcined clay compared to CP IV, due to the high fineness and irregular shape of the claymineral particles. The high strength development at 7 days achieved with the use of natural clay, 88% higher than CP IV, is a differential of LC³ cements in relation to other cements with SCM present in the market

Desenvolvimento e viabilização do cimento inovador e ecológico LC3 no contexto brasileiro

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Sustainability potential of intervention strategies for mortar coating repair : a case study in a centenary building

Coatings play a fundamental role in the exterior wall system of a building and are directly related to its performance through life. Increased durability and lifespan can be achieved when coating’s integrity can prevent the entrance of aggressive agents on the substrate. Therefore, the condition of this system should be periodically evaluated, considering not only technical and economic aspects in the selection of the materials for repair, but also sustainability aspects, in order to reduce the environmental impacts incorporated into the building. In this study, a Brazilian building dated from 1908 was evaluated with the purpose of detecting pathological manifestations in its outer coating. In a primarily inspection stage, cracks and coating detachments were identified as the pathological manifestations with higher incidence in the evaluated facades. Three maintenance strategies were assessed for crack repair and two for the purpose of resolving the loss of adhesion. Subsequently, a life cycle analysis (LCA) was performed for each intervention alternative. Results indicate that regarding the cracks correction, the solution that presented the lowest environmental impact potential was the model that uses lime paste for filling, while for detachments the indicated solution from an environmental point of view is the polymer-free model