Registro fonte: Uso de metacaulim como fonte de alumina em escórias visando à produção de cimento supersulfatado

Uso de metacaulim como fonte de alumina em escórias visando à produção de cimento supersulfatado

The production of Portland cement (PC) is responsible for about 5 to 8% of CO2emitted on the planet, a considerable percentage when thought that cement is one of the most used materials in the world. In addition to this unfavorable outlook, it should be noted that in order to obtain the PC, it requi...

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Autor principal:	Pimenta, Samuel Fernandes
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Cimento Portland Escória (Metalurgia) Materiais compostos Resistência de materiais Portland cement Slag Composite materials Strength of materials CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5204
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spelling	riut-1-52042020-09-30T06:01:16Z Uso de metacaulim como fonte de alumina em escórias visando à produção de cimento supersulfatado Use of metakaolin as a source of alumina in blast furnace slag for the production of supersulfated cement Pimenta, Samuel Fernandes Luz, Caroline Angulski da https://orcid.org/0000-0002-8007-1620 http://lattes.cnpq.br/6643847967478272 Luz, Caroline Angulski da https://orcid.org/0000-0002-8007-1620 http://lattes.cnpq.br/6643847967478272 Pelisser, Fernando https://orcid.org/0000-0002-6113-5473 http://lattes.cnpq.br/4691118217681609 Belancon, Marcos Paulo https://orcid.org/0000-0001-5018-2613 http://lattes.cnpq.br/5440773107691592 Cimento Portland Escória (Metalurgia) Materiais compostos Resistência de materiais Portland cement Slag Composite materials Strength of materials CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Engenharia/Tecnologia/Gestão The production of Portland cement (PC) is responsible for about 5 to 8% of CO2emitted on the planet, a considerable percentage when thought that cement is one of the most used materials in the world. In addition to this unfavorable outlook, it should be noted that in order to obtain the PC, it requires a large amount of non-renewable raw material and high energy expenditure. Given this view of science for practices that are less aggressive to the environment, the use of other cements is highlighted, among them, supersulfated cement (SSC). Consisting of 70-90% of blast furnace slag (by-product of the steel industry), 10-20% of calcium sulfate and up to 5% of an alkaline activator (usually PC), SSChas the advantage of using by-products other industrial segments, its low energy expenditure and great resistance to chemically aggressive environments. Previous studies have shown that blast furnace slag with a high content of Al2O3(>13%) may show better reactivity and greater formation of etringite, providing better mechanical performance at early ages, however, Brazilian slags have an average content of Al2O3(7 to11%), which may compromise the resistance of the SSC. In this sense, the objective of this work was to use metakaolin (MK) as an alternative source of Al2O3 in SSC. For this purpose, SSCpastes were prepared with partial blast furnace slag replacements by MK (0, 5, 10, 15 and 20%) and tests were performed for mechanical strength, calorimetry, water absorption, X-ray diffractometry (XRD) and thermogravimetric (TG-DTG). The best results of mechanical resistance were presented by the sample with 5% of MK at all ages, however the samples with 10% were compared to the reference sample (0% of MK). Samples with 15 and 20% had results lower than the reference sample. Through microstructure analysis (XRDand TG-DTG) it was possible to evaluate the characterization of the pastes and to identify the presence of etringite (object of study) in all samples and at all ages. However, it was possible to observe a higher intensity of hydrate in pastes with 5 and 10% MK. Thus, it is possible to verify that MK is a viable alternative for improving the mechanical resistance of SSC, when used by up to 10%, but it is possible to consider that MK is restricted to an optimum content. A produção do cimento Portland (CP) é responsável por cerca de 5 a 8% de CO2emitido no planeta, uma porcentagem considerável quando pensado que o cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo. Além desse panorama nada favorável, é preciso destacar que para a obtenção do CP demanda grande quantidade de matéria primanão renovável e alto gasto energético. Diante desse olhar da ciência para práticas menos agressivas ao ambiente, a utilização de outros cimentos ganha destaque, entre eles, o cimento supersulfatado (CSS). Constituído de 70-90% de escória de alto-forno(subproduto da indústria siderúrgica), 10-20% de sulfato de cálcio e até 5% de umativador alcalino (geralmente o CP), o CSS tem como vantagem a utilização de subprodutos de outros segmentos industriais, seu baixo gasto energético e grande resistência a ambientes quimicamente agressivos. Estudos anteriores demonstram que uma escória de alto-forno com um teor alto de Al2O3(>13%) podem apresentar melhor reatividade e maior formação de etringita, proporcionando um melhor desempenho mecânico nas idades iniciais, entretanto,as escórias brasileiras apresentam teor médio de Al2O3(7 a 11%), podendo comprometer a resistência do CSS. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar o metacaulim (MK) como fonte alternativa de Al2O3no CSS. Para tanto, foram preparadas pastas de CSS com substituições parciais da escória de alto-forno por MK (0, 5, 10, 15 e 20%) e foram realizados ensaios de resistência mecânica, calorimetria, absorção de água, difratometria de raios X (DRX) e termogravimétricas(TG-DTG). Os melhores resultados de resistência mecânica foram apresentados pela amostra com 5% de MK em todas as idades, contudo as amostras com 10% se compararam a amostra referência (0% de MK). As amostras com 15 e 20% tiveram resultados inferiores a amostra referência. Através da análise em microestrutura (DRX e TG-DTG) foi possível avaliar a caracterização das pastas e identificar a presença de etringita (objeto de estudo) em todas as amostras e em todas as idades. Entretanto, foi possível observar uma maior intensidade do hidrato nas pastas com 5 e 10% de MK. Dessa forma, é possível constatar que o MK é uma alternativa viável para o melhoramento da resistência mecânica do CSS, quando utilizado em até 10%,sendoé possível considerar que o MK está restrito a um teor ótimo. 2020-09-28T19:06:58Z 2020-09-28T19:06:58Z 2020-08-10 masterThesis PIMENTA, Samuel Fernandes. Uso de metacaulim como fonte de alumina em escórias visando à produção de cimento supersulfatado. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5204 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos UTFPR
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description	The production of Portland cement (PC) is responsible for about 5 to 8% of CO2emitted on the planet, a considerable percentage when thought that cement is one of the most used materials in the world. In addition to this unfavorable outlook, it should be noted that in order to obtain the PC, it requires a large amount of non-renewable raw material and high energy expenditure. Given this view of science for practices that are less aggressive to the environment, the use of other cements is highlighted, among them, supersulfated cement (SSC). Consisting of 70-90% of blast furnace slag (by-product of the steel industry), 10-20% of calcium sulfate and up to 5% of an alkaline activator (usually PC), SSChas the advantage of using by-products other industrial segments, its low energy expenditure and great resistance to chemically aggressive environments. Previous studies have shown that blast furnace slag with a high content of Al2O3(>13%) may show better reactivity and greater formation of etringite, providing better mechanical performance at early ages, however, Brazilian slags have an average content of Al2O3(7 to11%), which may compromise the resistance of the SSC. In this sense, the objective of this work was to use metakaolin (MK) as an alternative source of Al2O3 in SSC. For this purpose, SSCpastes were prepared with partial blast furnace slag replacements by MK (0, 5, 10, 15 and 20%) and tests were performed for mechanical strength, calorimetry, water absorption, X-ray diffractometry (XRD) and thermogravimetric (TG-DTG). The best results of mechanical resistance were presented by the sample with 5% of MK at all ages, however the samples with 10% were compared to the reference sample (0% of MK). Samples with 15 and 20% had results lower than the reference sample. Through microstructure analysis (XRDand TG-DTG) it was possible to evaluate the characterization of the pastes and to identify the presence of etringite (object of study) in all samples and at all ages. However, it was possible to observe a higher intensity of hydrate in pastes with 5 and 10% MK. Thus, it is possible to verify that MK is a viable alternative for improving the mechanical resistance of SSC, when used by up to 10%, but it is possible to consider that MK is restricted to an optimum content.
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Uso de metacaulim como fonte de alumina em escórias visando à produção de cimento supersulfatado

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