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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-11052021-095046
Documento
Autor
Nome completo
Gabriela Simões Soares
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Angulo, Sérgio Cirelli (Presidente)
Masuero, Angela Borges
Rocha, Janaíde Cavalcante
Título em português
Influência das propriedades físico-químicas de diferentes escórias como material cimentício suplementar.
Palavras-chave em português
Cimento
Escória
Hidratação
Material cimentício suplementar
Resumo em português
A indústria cimenteira é responsável por emitir grandes quantidades de gases do efeito estufa para a atmosfera durante a produção do clínquer. Para reduzir o impacto ambiental, novos materiais cimentícios suplementares (SCMs) têm substituído parcialmente o teor de clínquer Portland. Os SCMs são, na grande maioria, resíduos industriais ou subprodutos com grande volume de geração. A escória de alto-forno e a cinza volante já são comumente utilizadas em substituição ao clínquer na produção do cimento, mas novos materiais têm sido empregados, como as escórias siderúrgicas. Apesar dos SCMs já serem consumidos pelas plantas cimenteiras para produção do cimento, suas características não são bem compreendidas no desempenho do estado fresco e endurecido, principalmente quando se trata de diferentes escórias, como a de manganês. Tais propriedades influenciam diretamente o desenvolvimento da microestrutura e, consequentemente, a resistência e a durabilidade. Além das propriedades físico-químicas, outros critérios são considerados para atender o consumo industrial: volume de produção e proximidade à planta. Portanto, o objetivo desse trabalho é analisar a influência das características físico-químicas das escórias de alto-forno, aciaria e manganês associadas ao cimento Portland, quanto a reatividade nas primeiras horas até 120 dias de hidratação. As escórias foram previamente moídas para atingir três áreas superficial específica (ASE). Todas as matérias-primas foram fisicamente e quimicamente caracterizadas. Os sistemas tiveram 50% (em massa) de substituição do cimento pelas escórias. A evolução da hidratação foi acompanhada por calorimetria de condução isotérmica e análise termogravimétrica. O estudo em argamassa analisou o ar incorporado, a porosidade, a resistência à compressão e o módulo de elasticidade. Os cimentos com escórias com maior área superficial específica proporcionaram menor porosidade e, consequentemente, maior resistência à compressão, pois desempenham efeito fíler no sistema. O alto teor de manganês característico da escória de manganês retarda a reação de hidratação do cimento, e sua viabilidade é possível apenas para soluções regionais. A composição com escória de alto-forno, além do efeito físico, interagiu quimicamente na reação de hidratação e foi o ligante mais eficiente.
Título em inglês
Influence of the physicochemical properties of different slags as supplementary cementitious material.
Palavras-chave em inglês
Blast furnace slag
Portland cement
Slag of manganese
Steel slag
Supplementary cementitious materials
Resumo em inglês
The cement industry is responsible for the emission of large quantities of greenhouse gases into the atmosphere during the clinker production. To reduce the environmental impact, new supplementary cementitious materials (SCMs) have partially replaced the content of Portland clinker. SCMs are, in the vast majority, industrial waste or by-products with a high volume generated. Blast furnace slag and fly ash are already commonly used to replace clinker in cement production, but new materials have been employed, such as slags from the steel industry. Even though SCMs are already applied by cement plants industry, their characteristics are not well known in the performance of the fresh and hardened properties, especially when it comes to different slags, such as manganese. Such properties directly affect the microstructural development, and consequently the strength and durability. In addition to the physical and chemical properties, other criteria are considered to meet cement industry consumption: production volume and plant proximity. The objective of this work is to analyze the influence of the physicochemical characteristics of blast furnace slag, steelmaking slag and manganese slag associated with Portland cement, regarding the reactivity in the first hours up to 120 days of hydration. The slags were previously ground to reach three specific surface areas (SSA). All raw materials were physically and chemically characterized. The systems had 50% (weight) replacement of cement by slag. The evolution of hydration analyzed through isothermal conduction calorimetry and thermogravimetric analysis. The mortar study evaluated the incorporated air, the porosity, the compressive strength and the Young's modulus. Cements with slag with a greater specific surface area provided better results of porosity and compressive strength, as they have a filler effect on the system. The high manganese content, characteristic of manganese slag, slows down the cement hydration reaction, and its viability is only possible for regional solutions. The composition with blast furnace slag, in addition to the physical effect, interacted chemically in the hydration reaction and was the most efficient binder.
 
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Data de Publicação
2021-05-17
 
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