Comportamento do cimento álcali ativado quando exposto ao ataque combinado de sulfatos
Alternative cements to Portland cement have been widely studied in the field of civil construction in order to mitigate the environmental effects produced by this conventional binder. In this context, activated alkali cement (AAC) has stood out due to the consumption of industrial by-products for it...
| Autor principal: | Silva, Taíne Beal |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2022
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30221 |
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riut-1-302212022-12-02T06:06:59Z Comportamento do cimento álcali ativado quando exposto ao ataque combinado de sulfatos Behavior of alkali activated cement when exposed to the combinet attack of sulfates Silva, Taíne Beal Pereira Filho, José Ilo http://lattes.cnpq.br/1941692361552721 Luz, Caroline Angulski da https://orcid.org/0000-0002-8007-1620 http://lattes.cnpq.br/6643847967478272 Pereira Filho, José Ilo https://orcid.org/0000-0003-1055-6451 http://lattes.cnpq.br/1941692361552721 Santos, Geocris Rodrigues dos https://orcid.org/0000-0002-4271-0823 http://lattes.cnpq.br/2466041074193362 Oyamada, Giovanna Patricia Gava http://lattes.cnpq.br/1404389625413969 Cimento Alcalis Materiais de construção - Vida útil Sulfatos Cement Alkalies Building materials - Service life Sulfates CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão Alternative cements to Portland cement have been widely studied in the field of civil construction in order to mitigate the environmental effects produced by this conventional binder. In this context, activated alkali cement (AAC) has stood out due to the consumption of industrial by-products for its production and the good mechanical and durability results. At the same time, the behavior of AAC under sulfate attack is little discussed and needs clarification in order to improve the durability of buildings exposed to this condition. The sulfates studied in this work were sodium sulfate and magnesium sulfate. These two sulfates have their effects independently addressed in the literature, through separate solutions, since both sodium and magnesium sulfate present harmful results, but with different mechanisms from Portland cement. However, in AAC, although the exclusive attack by magnesium sulfate is harmful, the attack by sodium sulfate is beneficial, improving the mechanical strength of the cementitious material. In this way, it becomes feasible to study the attack on cements of both sulfates, combined in a single solution. Therefore, the present work aimed to evaluate the performance and durability of activated alkali cement, against the combined attack of sodium and magnesium sulfates, through the accelerated test methodology, NIST test, for 91 days. Pastes of AAC and Portland cement resistant to sulfates (CPIV-32 RS) were molded, in the proportion 1:0.45, by mass. AAC was produced from blast furnace slag and activated with sodium hydroxide (NaOH) at a content of 5%. The evaluations made for the two mixtures include microstructural (XRD, SEM and TG/DTG) and macrostructural analyzes through visual inspections, dimensional and mass variation, compressive strength, water absorption, in addition to durability by the NIST test. The results regarding the combined etching of sulfates were positive, since it improved the mechanical strength of the pastes and attenuated the expansive effects caused by the independent etching of each sulfate. The AAC showed higher mechanical strength at all ages, lower weight gain, assuming a limited amount of calcium in the AAC, preventing the large formation of components of the cement reaction with water and sulfates. In addition, there was greater expansion in AAC specimens than in Portland cement. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Cimentos alternativos ao cimento Portland têm sido amplamente estudados no ramo da construção civil a fim de mitigar os efeitos ambientais produzidos por este aglomerante convencional. Nesse contexto, o cimento álcali ativado (CAT) tem se destacado devido ao consumo de subprodutos industriais para sua produção e aos bons resultados mecânicos e de durabilidade. Ademais, o comportamento do CAT sob o ataque de sulfatos é pouco discutido e necessita de esclarecimentos, a fim de melhorar a durabilidade das construções expostas a essa condição. Os sulfatos estudados nesse trabalho foram o sulfato de sódio e de magnésio. Estes dois sulfatos, têm seus efeitos abordados na literatura de forma independente, por meio de soluções separadas, já que tanto sulfato de sódio quanto o de magnésio apresentam resultados nocivos, mas com mecanismos distintos do cimento Portland. Contudo, no CAT, embora o ataque exclusivo por sulfato de magnésio seja nocivo, o ataque por sulfato de sódio é benéfico, melhorando a resistência mecânica do material cimentício. Portanto, torna-se viável o estudo do ataque em cimentos de ambos os sulfatos, combinados em uma única solução. Esse trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho e durabilidade do CAT, frente ao ataque combinado dos sulfatos de sódio e de magnésio, por intermédio da metodologia acelerada de ensaio, NIST test, durante 91 dias. Foram moldadas pastas de CAT e de cimento Portland resistente a sulfatos (CPIV-32 RS), na proporção 1:0,45, em massa. O CAT foi produzido a partir de escória de alto forno e ativado com hidróxido de sódio (NaOH) a um teor de 5%. As avaliações feitas para as duas misturas incluem as análises microestruturais (DRX, MEV e TG/ DTG) e macroestrutural mediante inspeções visuais, variação dimensional e de massa, resistência à compressão, absorção de água, além da durabilidade pelo NIST test. Os resultados quanto ao ataque combinado dos sulfatos foram positivos, uma vez que melhorou a resistência mecânica das pastas e atenuou os efeitos expansivos ocorridos pelo ataque independente de cada sulfato. O CAT apresentou maior resistência mecânica em todas as idades, menor acréscimo de peso pressupondo uma quantidade limitada de cálcio no CAT, impedindo a grande formação de componentes da reação do cimento com a água e sulfatos. Além disso, houve maior expansão nos espécimes de CAT que do cimento Portland. 2022-12-01T12:53:03Z 2022-12-01T12:53:03Z 2022-08-30 masterThesis SILVA, Taíne Beal. Comportamento do cimento álcali ativado quando exposto ao ataque combinado de sulfatos. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2022. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30221 por openAccess https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil UTFPR |
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Cimento Alcalis Materiais de construção - Vida útil Sulfatos Cement Alkalies Building materials - Service life Sulfates CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão |
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Cimento Alcalis Materiais de construção - Vida útil Sulfatos Cement Alkalies Building materials - Service life Sulfates CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão Silva, Taíne Beal Comportamento do cimento álcali ativado quando exposto ao ataque combinado de sulfatos |
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Alternative cements to Portland cement have been widely studied in the field of civil construction in order to mitigate the environmental effects produced by this conventional binder. In this context, activated alkali cement (AAC) has stood out due to the consumption of industrial by-products for its production and the good mechanical and durability results. At the same time, the behavior of AAC under sulfate attack is little discussed and needs clarification in order to improve the durability of buildings exposed to this condition. The sulfates studied in this work were sodium sulfate and magnesium sulfate. These two sulfates have their effects independently addressed in the literature, through separate solutions, since both sodium and magnesium sulfate present harmful results, but with different mechanisms from Portland cement. However, in AAC, although the exclusive attack by magnesium sulfate is harmful, the attack by sodium sulfate is beneficial, improving the mechanical strength of the cementitious material. In this way, it becomes feasible to study the attack on cements of both sulfates, combined in a single solution. Therefore, the present work aimed to evaluate the performance and durability of activated alkali cement, against the combined attack of sodium and magnesium sulfates, through the accelerated test methodology, NIST test, for 91 days. Pastes of AAC and Portland cement resistant to sulfates (CPIV-32 RS) were molded, in the proportion 1:0.45, by mass. AAC was produced from blast furnace slag and activated with sodium hydroxide (NaOH) at a content of 5%. The evaluations made for the two mixtures include microstructural (XRD, SEM and TG/DTG) and macrostructural analyzes through visual inspections, dimensional and mass variation, compressive strength, water absorption, in addition to durability by the NIST test. The results regarding the combined etching of sulfates were positive, since it improved the mechanical strength of the pastes and attenuated the expansive effects caused by the independent etching of each sulfate. The AAC showed higher mechanical strength at all ages, lower weight gain, assuming a limited amount of calcium in the AAC, preventing the large formation of components of the cement reaction with water and sulfates. In addition, there was greater expansion in AAC specimens than in Portland cement. |
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SILVA, Taíne Beal. Comportamento do cimento álcali ativado quando exposto ao ataque combinado de sulfatos. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2022. |
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