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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Maysa Damante Travain
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Damineli, Bruno Luís (President)
Baldo, João Baptista
Pablos, Javier Mazariegos
Salomão, Rafael
Title in Portuguese
Potencial de substituição de cimento por finos de quartzo em materiais cimentícios
Keywords in Portuguese
Cimento
Dispersão de partículas
Empacotamento de partículas
Fíler de quartzo
Reologia
Sustentabilidade
Abstract in Portuguese
O uso do cimento nas dosagens de materiais cimentícios sempre foi uma preocupação na construção civil por questões de custo. Com o surgimento das discussões sobre sustentabilidade, as preocupações passam a ocorrer também com relação aos impactos ambientais gerados em sua produção, principalmente as emissões de 2. Apesar de grandes esforços industriais para a redução destas emissões, as estratégias adotadas não têm sido eficientes para atingir patamares de redução suficientes. Neste cenário, a substituição de parte do cimento por finos inertes, conhecidos como fíleres, provenientes de matérias-primas abundantes e baratas, podem proporcionar ganhos econômicos e ambientais, já que estes materiais apresentam menor impacto de produção por não necessitarem serem submetidos a processos térmicos. Além disso, a adição de fíleres na matriz cimentícia pode contribuir para o aumento da eficiência dos ligantes, pois possibilita o melhor empacotamento de partículas, com diminuição de vazios, que contribui para a redução do teor de água na mistura o que significa possibilidade de desempenho mecânico satisfatório com menos clínquer. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de substituição de parte do cimento por fíleres de quartzo em pastas cimentícias, visando reduzir o consumo de clínquer. Foram avaliados os comportamentos reológicos e mecânicos de dosagens de pastas e argamassas de clínquer-fíler, verificando o desempenho dos materiais produzidos. Para estudo das pastas foram feitas caracterizações das matérias-primas, ensaios de reologia para determinar o teor ótimo de dispersante, e ensaios de resistência à compressão para teores de água fixos, variando os fíleres com três composições granulométricas distintas. Para avaliação das argamassas, foram realizados ensaios de resistência à compressão e determinados os módulos de elasticidade. A análise dos resultados foi feita por meio de comparativos entre os comportamentos reológicos e mecânicos das misturas, além do cálculo do indicador de eficiência Binder Intensity (BI), que é uma relação entre o consumo de cimento e a resistência mecânica. Os materiais produzidos com fíleres atingiram comportamentos reológicos próximos ao material convencional, mas com teores de água reduzidos, contribuindo para o alcance de boas resistências mecânicas com menor consumo de cimento, e módulos de elasticidade equivalentes. Os resultados obtidos nos II experimentos realizados comprovam os ganhos de eficiência alcançados com a adição de fíleres de quartzo em materiais cimentícios e a viabilidade para aplicação na construção civil.
Title in English
Potential of cement replacement by quartz powder in cementitious materials
Keywords in English
Cement
Particle dispersion
Particle packing
Quartz filler
Rheology
Sustainability
Abstract in English
The use of cement in cementitious materials dosages has always been a concern in civil construction for costs issues. With the emergence of sustainability discussions, also arise concerns about environmental impacts generated in its production, mainly 2 emissions. Although the large industrials efforts to reduce these emissions, the strategies adopted havent been efficient to achieve sufficient reduction levels. In this scenario, partial replacement of cement by inert fines, denominated fillers, from abundant and cheap raw materials, can provide environmental and economic gains, since these materials produce lower environmental impact as they dont need to be submitted to thermal processes. Beyond that, the fillers addition in cementitious matrix can contribute to the increase of binders efficiency, as it allows the particles packaging, with the decreasing of voids, which contributes to the reduction of water content in the mixture which means possibility of satisfactory mechanical performance with less clinker content. Thus, this study aims to evaluate the potential of cement replacement by quartz fíller in cement mixtures, in order to reduce clinkers consumption. Were evaluated the rheological and mechanical behavior of pastes and mortars dosages made of clinker-filler, and was verified the performance of the materials produced. To the paste study, were made raw materials characterizations, rheology tests to determine the optimum dispersant content, and compressive strength tests for fixed water contents, varying three fillers with different particle sizes. For mortars evaluation, were performed compressive strength tests and was determined the elastic modulus. The analysis of the results were made though comparisons between mixtures rheological and mechanical behaviors, besides the calculation of the efficiency index Binder Intensity (BI), which is a relation between cement consumption and the mechanical strength. The materials produced with fillers reached a rhealogical behavior close to the conventional materials behavior, but with reduced water contents, contributing to the achievement of good mechanical resistance with lower cement consumption, and equivalentmodulus of elasticity. The results obtained in the experiments performed demonstrate the efficiency gains achieved with the addition of quartz fillers in cementitious materials and the feasibility for application in the civil construction industry.
 
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Publishing Date
2019-06-11
 
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