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Arenito zeolítico com propriedades pozolânicas adicionadas ao cimento Portland
(Universidade Federal do Pará, 2011-08-29) PICANÇO, Marcelo de Souza; BARATA, Márcio Santos; http://lattes.cnpq.br/7450171369766897; ANGÉLICA, Rômulo Simões; http://lattes.cnpq.br/7501959623721607
O uso adequado de pozolanas possibilita a produção de cimentos especiais, de menor custo de fabricação e de maior durabilidade que os correspondentes sem adição. O emprego dessas adições minerais possibilita ganhos significativos em termos de produtividade e uma extensão da vida útil dos equipamentos de produção e da própria jazida de calcário, também ajudando na diminuição de CO2 lançados na atmosfera. As zeólitas têm sido utilizadas como material pozolânico em misturas com “terras vulcânicas” e água, nas construções, desde o tempo do antigo Império Romano. Nos dias atuais, existem poucos trabalhos na literatura científica envolvendo reatividade pozolânica de zeólitas naturais na incorporação das mesmas na composição do Cimento Portland. Na Região nordeste do Brasil é conhecida a ocorrência de zeolitas sedimentares relacionadas a arenitos da Formação Corda (Bacia do Parnaíba), descoberta nos anos 2000, pelo Serviço Geológico do Brasil. Estes arenitos são constituídos principalmente por quartzo, zeolitas (estilbita) e argilominerais (esmectita). Vale ressaltar que, apesar de terem sido bem investigadas do ponto de vista geológico, ainda não há perspectivas de exploração desses depósitos, e nem aplicações industriais definidas. O objetivo principal desse trabalho consiste em avançar na compreensão dos fatores que governam a qualidade e o desempenho dos Cimentos Portland aditivados com este arenito zeolítico. Para isto a estrutura do trabalho foi dividida em três etapas principais, relacionadas a três objetivos específicos, de modo que os resultados sejam apresentados na forma de três artigos científicos, descritos a seguir: - Avaliação da atividade pozolânica de zeolita natural presente no arenito, para ser empregada como adição mineral em cimentos Portland. - Determinar qual a fração granulométrica que proporciona a maior concentração de zeolita e esmectita e a temperatura de calcinação que acarreta a maior atividade pozolânica. - Estabelecimento da melhor proporção de arenito zeolítico ativado termicamente para ser incorporada como adição mineral em cimentos Portland. Em todas as etapas, diferentes técnicas instrumentais foram utilizadas para a caracterização química e mineralógica dos materiais de partida e produtos derivados (argamassas com cal + arenito, argamassas com cimento Portland + arenito, pastas de cimento Portland + arenito), como: a espectroscopia de fluorescência de raios-x, difratometria de raios-x, análise termogravimétrica e termodiferencial, e microscopia eletrônica de varredura. Para avaliação das propriedades físicas foram realizadas a calorimetria de condução e os ensaios mecânicos de resistência à compressão simples em argamassas de cimento Porltand. No programa experimental da primeira etapa, o arenito zeolítico passou por beneficiamento através da remoção, por peneiramento, do quartzo e outros minerais inertes, de modo a concentrar a zeólita estilbita e com isto verificar as propriedades pozolânicas deste mineral. Na segunda etapa, após caracterização das amostras do primeiro, empregou-se o arenito zeolítico passante nas peneiras 200# e 325# e calcinados às temperaturas de 150ºC, 300ºC e 500ºC. Finalmente, na terceira etapa, utilizou-se o arenito zeolítico passante na peneira 200# e calcinado à temperatura de 500ºC misturados em proporções diferenciadas (10, 20 e 30%) nas argamassas. Os resultados da primeira etapa, que culminaram no primeiro artigo, mostraram que o arenito zeolítico acelerou a hidratação do cimento Portland devido à extrema finura do material. O arenito apresentou atividade pozolânica, sendo a estilbita responsável por este comportamento. Entretanto, a reatividade foi ligeiramente inferior ao mínimo exigido para ser empregado em escala industrial como pozolana. Estudos complementares foram necessários para averiguar se o tratamento térmico entre 300oC e 400o C poderiam aumentar a atividade pozolânica do arenito devido a destruição da estrutura cristalina tanto da estilbita quanto da esmectita presente no arenito. Para a segunda etapa, os resultados da amostra peneirada em 200# foi a mais adequada porque apresentou elevada concentração de estilbita e um percentual maior de material passante em comparação a amostra da peneira 325#, 15% contra 2%. A temperatura de calcinação de 500ºC foi a que proporcionou a maior atividade pozolânica em razão da destruição mais efetiva da estrutura cristalina, tanto da estilbita como da esmectita. As temperaturas mais moderadas com 150ºC e 300ºC não foram suficientes. As argamassas com o arenito passante na peneira 200# e calcinado a 500ºC alcançaram os valores limites mínimos exigidos para que um material seja considerado pozolânico, no caso, 6 MPa para argamassas de cal hidratada e 75% para o índice de atividade pozolânica (IAP). Os resultados da terceira etapa mostraram que, o arenito zeolítico AZ2-3 com a proporção de 10% incorporado no Cimento Portland do tipo CPI-S, apresentou melhor resultado de resistência à compressão simples e propriedades mineralógicas adequadas entre as amostras analisadas para a provável produção de um cimento comercial do tipo CPII-Z. De um modo geral, conclui-se que o arenito zeolítico da Região nordeste do Brasil possui potencial na viabilização de produção de um cimento CPIIZ, que tem segundo norma ABNT – NBR 11578, de 6 a 14% de pozolana como adição mineral no cimento Portland. Apesar da resistência da argamassa com 10% de AZ2-3 ter ficado bem próximo a resistência da argamassa de referência com 100% de CPI-S, estudos mais aprofundados de outras proporções de arenito adicionados no cimento deverão ser realizados para verificação das propriedades exigidas por norma para sua eventual comercialização.
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Argamassa autonivelante para contrapiso: efeito do tipo de cimento no comportamento físico-mecânico
(Universidade Federal do Pará, 2020-04-24) ALVES, Brenda Maiara Oliveira; CORDEIRO, Luciana de Nazaré Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/9126233381230999; https://orcid.org/0000-0001-7931-4042
A argamassa autonivelante (AAN) se insere no mercado construtivo como um produto inovador devido as suas propriedades especiais quando comparada com argamassas convencionais, devido o preenchimento dos espaços vazios e o autoadensamento somente sob o efeito da gravidade, a capacidade de fluidez e nivelamento sem a ocorrência de segregação. O uso do cimento CP V–ARI é comum para a sua produção, uma vez que sua elevada finura favorece na fluidez do material e proporciona rápido endurecimento, características fundamentais que devem ser consideradas nas argamassas autonivelantes (AAN’s). Porém, a rara disponibilidade deste tipo de cimento se torna um fator limitante para sua aplicabilidade no estado do Pará. Diante disso, o objetivo desta pesquisa é desenvolver o estudo de dosagem de AAN para contrapiso, adaptando-a aos materiais locais que favorecem a sua concepção e avaliando a sua influência nas características reológicas e mecânicas. Para a produção dessas argamassas, utilizou-se a adaptação de Lopes et al. (2018) da metodologia de Tutikian (2004) para concreto autoadensável (CAA), utilizando finos em substituição parcial dos cimentos, adotando como fatores controláveis o tipo de cimento (CP I, CP II-E, CP IV e CP V-ARI) e o tipo de adição mineral (sílica ativa e metacaulim). Para a caracterização da AAN no estado fresco foram realizados os ensaios de mini slump, mini funil-V, retenção de fluxo, densidade de massa e teor de ar incorporado, determinação da exsudação e tempo de cura. No estado endurecido foram verificadas as resistências mecânicas à compressão e à tração na flexão e a retração desses materiais, uma vez que é uma das principais manifestações patológicas da AAN. Analisando os resultados obtidos, observou-se que a área superficial dos cimentos testados foi o fator que mais influenciou o desempenho das argamassas produzidas, onde os cimentos com maiores áreas superficiais necessitaram de mais aditivo para atingir propriedades no estado fresco e tiveram os maiores índices de retração. As adições minerais contribuíram na coesão das argamassas e na redução da retração em misturas com teores de até 25% de Metacaulim e 15% de Sílica Ativa.
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Captura de carbono em placas de concreto permeável
(Universidade Federal do Pará, 2020-06-12) SANTOS, Caio José Bastos Marques; CORDEIRO, Luciana de Nazaré Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/9126233381230999; https://orcid.org/0000-0001-7931-4042
A produção de cimento gera impacto no meio ambiente a partir da liberação de co2 onde o gás carbônico atua diretamente no fenômeno de “efeito estufa”. Embora a produção de cimento gere altas taxas de dióxido de carbono, os produtos da hidratação do cimento apresentam a capacidade de reabsorver o gás carbônico a partir de um fenômeno físicoquímico denominado carbonatação. Esta pesquisa relacionou este fenômeno físicoquímico a um material considerado sustentável como o concreto permeável. Este tipo de concreto pode ser utilizado em pavimentos não armados. A pesquisa se concentra em analisar a capacidade de captura de co2 em placas de concreto permeável. Foram analisadas, quanto a carbonatação, misturas produzidas com duas faixas granulométricas de seixo rolado e aglomerante CP II F com relações a/c de 0,33 e 0,37 nos ambientes protegidos e desprotegidos de chuva, e em ambiente acelerado em câmara de co2. Foi utilizado indicador químico de fenolftaleína para aferir a ocorrência de carbonatação em cinco idades de leitura e software de análise de imagens para estudo das superfícies carbonatadas. O material apresentou resultados satisfatórios quanto aos parâmetros mecânicos, hídricos e de profundidade de carbonatação, tendo reabsorvido o gás da atmosfera a partir da pasta de cimento que envolve os grãos de agregado do esqueleto granular do material.
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Emprego de Resíduo de Silício Metálico como Material Pozolânico na Produção de Cimento Portland Composto
(Universidade Federal do Pará, 2022-12-19) CUNHA, Rodrigo Rodrigues da; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
A construção civil, apesar de ser um setor de extrema importância para o desenvolvimento econômico do país, consome uma quantidade muito significativa de matérias-primas naturais, além de ser responsável pela maior parte do consumo de cimento produzido no mundo. A produção deste material, por sua vez, causa muitos impactos ambientais, decorrentes, principalmente, da etapa de sinterização do clínquer (principal constituinte do cimento), a qual ocasiona a emissão de milhares de toneladas de CO2 para a atmosfera. Neste sentido, diversos estudos têm sido realizados com o intuito de apontar um material alternativo que possa ser utilizado como adição mineral para o cimento em substituição ao clínquer. Boa parte dessas pesquisas tem buscado estudar o uso de adições fabricadas a partir do uso de resíduos industriais. Diante deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo, analisar o comportamento de um cimento Portland modificado do tipo CPIIZ-32, produzido com substituição parcial do clínquer, por um resíduo oriundo do pré-separador do processo de fabricação do ferro silício - silício metálico - de uma indústria localizada em Breu Branco/PA. Para tanto, em um primeiro momento, foi realizada a caracterização física e química do resíduo na forma in natura e beneficiada, por meio do processo de moagem, a partir dos ensaios de massa específica, FR-X, DR-X e índice de atividade pozolânica com cal e cimento. Em seguida, foram formulados 5 (cinco) blends de cimento composto com diferentes teores de resíduo de silício metálico moído para análise do comportamento mecânico aos 28 e 90 dias de cura. Por fim, foi feita uma comparação do desempenho físico-mecânico das argamassas produzidas com o uso do cimento modificado e o cimento comercial do tipo CPIIZ-32. Os resultados demonstraram que o resíduo de silício metálico, após passar por um processo de pré-beneficiamento (moagem por um período de 60 minutos) obtém propriedades condizentes com os requisitos estipulados pela NBR 12653 (ABNT, 2014) para ser considerado como adição pozolanica. A utilização deste subproduto para este fim pode gerar enormes benefícios ambientais, reduzindo os impactos decorrentes das etapas de produção do clínquer, bem como, sendo uma alternativa viável para a logística reversa deste material, uma vez que as empresas geradoras ainda não possuem nenhuma forma de reaproveitamento para este resíduo.
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Estudo de aproveitamento do resíduo do beneficiamento de caulim como matéria prima na produção de pozolanas para cimentos compostos e pozolânicos
(Universidade Federal do Pará, 2004-01-16) LIMA, Jefferson Maia; CARNEIRO, Arnaldo Manoel Pereira; http://lattes.cnpq.br/9191655335324358
O emprego de resíduos na construção civil pode vir a se tornar uma atividade de extrema importância e mais freqüente, principalmente, pela quantidade disponível com potencialidades de reciclagem, possibilitando minimização dos impactos ambientais. As indústrias que beneficiam o caulim para ser utilizado na indústria de papel são responsáveis por gerar dois tipos de resíduos. Um deles, o resíduo contendo o argilomineral caulinita, apresenta potencialidade de ser utilizado como pozolanas na indústria da construção civil. Essa pesquisa avaliou a viabilidade técnica de produção de pozolanas provenientes de misturas de diversos percentuais do resíduo caulinítico com calcário, com vistas a incrementar a reatividade. Estudou-se os teores de substituição de cimento pelas pozolanas em 10%, 20%, 30%, 40%, 50% e 60%. O cimento utilizado foi do tipo CP I S 32 e as pozolanas foram produzidas em laboratório. Foram realizados os seguintes ensaios nos cimentos experimentais: massa específica, área superficial específica, água de consistência normal da pasta, tempo de pega e resistência à compressão. Nas pozolanas, além das análises química e física, foram realizados ensaios mineralógicos. Baseando-se nos resultados encontrados e na literatura técnica, observou-se que a fabricação da pozolana mostrou-se eficaz, pois permitiu aos cimentos alcançar resistências à compressão muito maiores à referência mesmo com teores elevados de incorporação. É lícito concluir que a incorporação do calcário na calcinação do resíduo proveniente do beneficiamento do caulim confirmou ser uma excelente alternativa na produção de pozolanas de alta reatividade, podendo ser empregadas como adições minerais aos cimentos compostos ou pozolânicos substituindo argilas naturais calcinadas e principalmente na fabricação de elementos pré-fabricados em conjunto com fibras em geral.
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Preparation of refractory calcium aluminate cement using the sonochemical process
(2013-08) LOURENÇO, Rafaela Roberta; ANGÉLICA, Rômulo Simões; RODRIGUES, José de Anchieta
Acesso aberto (Open Access)
Uso de resíduo caulins da amazônia para a produção de precursores geopoliméricos utilizados na indústria da construção civil
(Universidade Federal do Pará, 2024-04-25) BRITO, Woshington da Silva; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500; https://orcid.org/0000-0003-0739-7592; SOUZA, Jose Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
A região do rio Capim (Nordeste do Estado do Pará), por suas grandes reservas de caulim para a cobertura de papel, destaca-se nacionalmente. A extração do minério ocorre em média a 20 metros de profundidade, recoberto por sedimentos argilo- arenosos da formação barreiras e de um nível de caulim duro, também conhecido como caulim Flint ou semi-Flint(Ferruginoso), considerado resíduo em função do teor elevado de ferro o que inviabiliza sua aplicação para cobertura. A pesquisa tem como objetivo principal abordar o desenvolvimento dos geopolimeros sintetizados a temperatura ambiente partir de resíduos de extração de beneficiamento de caulins, bem como avaliar suas propriedades e aplicações em placas geopoliméricas de alto relevo. Os Geopolímeros são álcalis amorfos, tridimensionais sintetizado por meio de um precursor (aluminossilicato) em meio alcalino. Essa síntese pode ser derivada de argilas calcinadas, caulins calcinados, resíduos industriais, cinza volante e outros aluminosilicatos. A cinza volante gerada nas caldeiras do processo Bayer em condições de 900 °C e 120KPa foi também utilizada como fonte de aluminossilicato na reação de geopolimerização. Para aumentar a reatividade da reação foi avaliado o uso de caulim Soft e caulim Flint e semiflint( ferruginoso) calcinados em diferentes temperaturas (450, 550, 650 ,700 e 800 °C).E, também em diferentes tempos de calcinação(15,30,60,90 e 120 minutos) . O Hidróxido de sódio (NaOH, 5-40 M) e silicato de sódio (Na2SiO3, SiO2/Na2O = 3,2) como meio alcalino da reação. Os resíduos foram caracterizados por métodos de análise de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e a análise térmica diferencial (DTA). E, também foram realizados ensaios de resistência à compressão nas amostras geopoliméricas para avaliar o grau de polimerização, uma vez que quanto mais polimerizada estiver a estrutura, maior será a resistência. Para o geopolímero a base de (caulim soft e cinza volante), o melhor resultado foi obtido para a razão SiO2/Al2O3 de 2,65 a 3,04. Para o geopolimero a base de (caulim Flint e cinza volante) o melhor resultado foi para a razão SiO2/Al2O3 de 2,95 e 3,57. O melhor resultado em relação a composição da mistura e desempenho mecânico a compressão foi para o geopolimero a base de (metacaulim ferruginoso e cinza volante) obtidos com razão de SiO2/Al2O3 em uma proporção de 2,88 e 3,54. A placa cerâmica geopolimérica obtida se mostrou adequada em relação a resistência mecânica a compressão e, também foi sintetizada com matéria prima que contamina o meio ambiente, pois é considerado resíduo de caulim pelo teor de ferro elevado.