Danieli, Sarah

Maciel, Vinícius Gonçalves

Malacarne, Camila Salvi

Portuguese

Lume 5.8

Evento Salão UFRGS 2019: FEIRA DE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA DAUFRGS - FINOVAAno 2019Local Campus do Vale - UFRGSTítulo Desenvolvimento e viabilização do cimento inovador eecológico LC3 no contexto brasileiroAutores SARAH DANIELICAMILA SALVI MALACARNEVINÍCIUS GONÇALVES MACIELOrientador ANA PAULA KIRCHHEIM RESUMO  [máximo duas páginas]  TÍTULO DO PROJETO: Desenvolvimento e viabilização do cimento inovador e ecológico LC3 no contexto brasileiro Aluno: Sarah Danieli Orientador: Ana Paula Kirchheim  RESUMO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS PELO BOLSISTA O cimento é um dos materiais mais utilizados do mundo, e seu consumo tende a crescer ainda mais nos próximos anos, especialmente no Brasil, país com grande déficit habitacional e alto potencial de desenvolvimento em infraestrutura. Entretanto, a produção de cimento é atualmente responsável por 7% das emissões mundiais de gás carbônico (CO2). A principal responsável por tais efeitos é a produção do clínquer, matéria prima principal do cimento, cuja síntese libera grandes quantidades de CO2. Uma solução já bem consolidada para minimizar o problema é a redução do teor de clínquer aliada à adição de materiais com propriedades cimentícias, denominados materiais cimentícios suplementares (MCS). Entretanto, os MCS mais comuns utilizados mundialmente não tem disponibilidade suficiente para suprir a demanda existente. Assim, a expectativa é de que o setor amplie o uso de MCS com maior disponibilidade, como o calcário e as argilas cauliníticas. A combinação destes dois materiais como adição permite uma redução significativa no teor de clínquer e constitui um novo cimento chamado de LC3 (Limestone Calcined Clay Cement). Entretanto, ainda são necessárias análises mais profundas para que este cimento se comprove como uma alternativa viável no Brasil. Assim, este estudo analisou a produção de LC3 a partir de duas argilas cauliníticas gaúchas, sendo uma natural (AN) oriunda de Pantano Grande, disponível em abundância, mas utilizada em pequena escala, e a outra um resíduo (AR) oriundo de Candiota e resultante da extração de carvão mineral, disponível em grande volume mas sem nenhuma finalidade, se tornando um passivo ambiental. Inicialmente caracterizou-se estas argilas quanto ao seu teor de caulinita e reatividade pozolânica, pois quanto maiores tais índices, possivelmente maiores os ganhos em desempenho mecânico. Em seguida conduziu-se uma Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) para verificar o impacto ambiental dos diferentes processos envolvidos em sua utilização. Por fim, avaliou-se o desempenho mecânico destas argilas inseridas em cimentos LC3. A partir dos resultados calculou-se um teor de caulinita de 92,35% na AN e 47,11% na AR. Para desenvolverem reatividade pozolânica, as argilas foram ativadas termicamente através de calcinação a 750°C por 1 hora. O Índice de Atividade Pozolânica das argilas calcinadas foi de 1168 mg Ca(OH)2/g pozolana para a AN e 527 mg Ca(OH)2/g pozolana para a AR. Ambas superiores ao mínimo esperado para materiais pozolânicos, de 436 mg Ca(OH)2/g.  Também foi avaliado o impacto ambiental das diferentes etapas de beneficiamento destas argilas. Para tal, foi conduzida uma ACV do berço-ao-portão com avaliação do potencial de aquecimento global em termos da emissão de CO2. A unidade funcional adotada foi 1 kg de argila calcinada. Os dados foram oriundos dos procedimentos de laboratório, da literatura e da base de dados da Ecoinvent. A modelagem foi feita no Simapro versão Faculty v.9. Foram considerados os processos de extração, transporte (considerando dois cenários distintos calculados entre a origem das argilas e duas possíveis plantas de processamento), e beneficiamento (trituração (para a AR que possui partículas de dimensões maiores), calcinação e moagem).  Considerando os fluxos mássicos dos processos, calculou-se que são necessários 1,39 kg de AN e 1,09 kg de AR para a obtenção final de 1kg de ambas, fato que se deve à AN possuir maior teor de água e de caulinita, que resulta em um maior volume de perdas. Isso é um inconveniente, pois ocasiona um menor rendimento dentro do processo produtivo. O resultado da ACV sem considerar os efeitos de transporte foi de 374 g de CO2 eq./ kg de AN e 298 g CO2 eq./ kg de AR. Tal diferença se deve principalmente à necessidade de extração da AN, contribuição que é nula para a AR por ser um resíduo. A trituração da AR não contribuiu significativamente para suas emissões. A calcinação, como previsto, apresentou as maiores contribuições correspondendo a quase 80% das emissões para a AN e a pouco mais de 90% para a AR. Considerando o transporte, a AR apresentou os melhores resultados em ambos os casos. Fazendo uma comparação com o cimento convencional, sabe-se que o Brasil emitia 0,56 t de CO2/ t cimento em 2014, volume maior que o emitido para a calcinação das argilas. Portanto, pode-se afirmar, de acordo com este estudo, que a redução do teor do clínquer e a incorporação de argilas em cimentos tipo LC3 são capazes de reduzir as emissões de CO2. Uma vez as argilas estudadas se demonstraram interessantes sob o ponto de vista de utilização em cimentos LC3, o estudo prosseguiu com a produção de cimentos experimentais para realização de ensaio de resistência à compressão em argamassas. Foi avaliada a proporção mais usual para a produção de cimentos LC3 relatada na bibliografia, de 50% de clínquer, 30% de argila calcinada (AN e AR), 15% de calcário (foram utilizados dois tipos) e 5% de gipsita, originando 4 cimentos. As argilas passaram pelo mesmo processo de calcinação descrito anteriormente e os materiais com dimensões maiores passaram por processos de trituração e/ou moagem. Para o ensaio de resistência à compressão foram moldados corpos de prova cilíndricos na proporção 1:3 (cimento : areia) com relação água/cimento de 0,48. Foi avaliada a resistência após cura em 1, 7, 28 e 91 dias. Os cimentos mais promissores quanto à resistência foram os que contêm AN. Estes cimentos apresentaram resistências superiores aos demais (inclusive ao cimento tipo IV utilizado como referência) em todas as idades, e se destacam pela alta resistência inicial. Apesar disso, todos os cimentos LC3 analisados atenderam às resistências especificadas pela NBR 16697 para Cimentos Portland Pozolânicos (CP IV) se mostrando promissores produtos para a indústria da construção civil regional/nacional. 

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

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

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