AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE POZOLÂNICA DO RESÍDUO DE CORTE DE ARDÓSIA

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Publicada em 24/11/2017

Discente: Samyla Cotta Lana

Resumo:

A construção civil é fundamental ao crescimento econômico do país, estando a mineração ligada a esse setor e representando um dos pilares principais da economia nacional. Como ônus dessa atividade tem-se os danos causados pelos processos de extração e beneficiamento das rochas, que geram grandes volumes de resíduos dispensados em reservatórios e pilhas de bota-fora. É o caso da ardósia, material mundialmente utilizado desde o século XX, com o Brasil ocupando o lugar de segundo maior produtor e exportador mundial. Uma opção de uso desses materiais descartados é como adição em matrizes cimentícias, avaliando novos materiais como pozolanas para serem utilizadas em substituição parcial ao cimento Portland. Os materiais pozolânicos apresentam como principal propriedade a capacidade de reagir e de se combinar com o hidróxido de cálcio formando compostos estáveis de poder aglomerante, como os silicatos e aluminatos de cálcio hidratados, melhorando a resistência mecânica e durabilidade de argamassas e concretos, além de contribuir para um desenvolvimento sustentável. O objetivo desta pesquisa foi estudar influência da ativação mecânica na capacidade pozolânica do resíduo gerado no corte da ardósia (RCA), aplicado como substituição parcial ao cimento Portland em matrizes cimentícias. Foi realizado um estudo de moagem, comparando diferentes tempos e técnicas de cominuição e selecionadas amostras para avaliação da influência da granulometria na reatividade. Após os processos de secagem e moagem em moinho de bolas planetário, as amostras de resíduo foram caracterizadas de forma química, física, morfológica e mineralógica. Foram utilizados como métodos diretos a análise térmica (TG/DTA) e difração de raios X (DRX), com refinamento de dados pelo método de Rietveld, avaliando a reatividade do material com o hidróxido de cálcio em pastas de cimento Portland hidratado. O método indireto adotado foi o índice de atividade pozolânica (IAP) com cimento Portland, estabelecido na NBR 5752:2014. Os resultados mostraram que o resíduo de ardósia apenas desaglomerado apresenta IAP muito próximo ao exigido pela norma, ocorrendo aumento significativo desse índice para tamanhos menores de partículas, ou seja, para maiores tempos de moagem. Com apenas cinco minutos de moagem a seco, atingindo um D90 de 22,7μm, foi possível obter argamassas com um IAP satisfatório. Nos ensaios diretos não foi verificada melhoria significativa da atividade pozolânica com o processo de cominuição. Dessa forma, o fator responsável pelo aumento expressivo da resistência à compressão simples das argamassas foi o efeito “filler”, no qual as partículas finas do resíduo preenchem os vazios entre os grãos de cimento, melhorando o empacotamento e a densificação das matrizes. A relevância da pesquisa se encontra também no protocolo experimental estabelecido, que pode ser utilizado como referência e aplicado em novos trabalhos para estudo de outros materiais. As contribuições deste estudo confirmam a potencialidade de reutilização desse material, minimizando impactos ambientais e promovendo melhorias técnicas e econômicas dos produtos.

Abstract:

Civil construction is fundamental to the country's economic growth, with mining associated to this sector and representing one of the main pillars of the national economy. The damage caused by the processes of extraction and processing of the rocks is the onus caused by this activity, which generate large volumes of waste dispensed in reservoirs and tailing piles. This is the case of slate, a material used worldwide since the twentieth century, with Brazil as the the second largest producer and exporter in the world. The use of these discarded materials as addition in cement matrices is an interesting option, evaluating new materials as pozzolans to be used in partial replacement of Portland cement. The main propertie of pozzolanic materials is the ability to react and combine with calcium hydroxide forming stable binding compounds such as hydrated calcium silicates and aluminates, improving the mechanical strength and durability of mortars and concretes, besides contributing for sustainable development. The objective of this research was to study the influence of mechanical activation on the pozzolanic capacity of the residue generated in slate cutting (RCA), applied as partial replacement to Portland cement in cementitious matrix. A grinding study was carried out, comparing different times and comminution techniques and selected samples to evaluate the influence of granulometry on reactivity. After drying and grinding in planetary ball mill, the residue samples were subject to physical, chemical, morphological and mineralogical characterization. It was used as direct methods the thermal analysis (TG / DTA) and X-ray diffraction (XRD), with data refinement by the Rietveld method, evaluating the material reactivity with the calcium hydroxide in Portland cement hydrated pastes. The indirect method adopted was the pozzolanic activity index (PAI) with Portland cement, established in NBR 5752: 2014. The results showed that the only deagglomerated slate waste presents PAI very close to that required by the standard, with a significant increase of this index for smaller particle sizes and longer grinding times. With only five minutes of dry milling, reaching a D90 of 22,7 μm, it was possible to obtain mortars with a satisfactory PAI. In the direct tests no significant improvement of pozzolanic activity was observed with the comminution process. Thus, the factor responsible for the expressive increase of the simple compression resistance of the mortars was the filler effect, in which the fine particles of the residue fill the voids between the cement grains, improving the packing and densification of the matrix. The relevance of the research is also found in the established experimental protocol, which can be used as a reference and applied in new studies to study other materials. The contributions of this study confirm the potential reuse of this material, minimizing environmental impacts and promoting technical and economic improvements of the products. Keywords: Slate waste; pozzolan; milling; pozzolanic activity, reactivity

Palavras-chave:

Resíduo de ardósia, pozolana, moagem, atividade pozolânica, reatividade

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Guilherme Jorge Brigolini Silva
- Ricardo André Fiorotti Peixoto

Banca Examinadora:

Prof. Guilherme Jorge Brigolini Silva (UFOP, Presiedente)
Prof. Ricardo André Fiorotti Peixoto (UFOP)
Profa. Maria Teresa Aguilar (UFMG)
Prof. Sidney da Silva (CEFET/MG)

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