Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/24606
Title: Ativação de escória metalúrgica pela adição de fontes secundárias de alumina
Author: Gomes, Ana Rita Lebreiro
Advisor: Labrincha, João António
Novais, Rui Miguel Teixeira
Keywords: Argamassas
Escória de alto-forno
Cimento Portland
Lama de anodização de alumínio
Tempo de presa
Endurecimento
Resistência à compressão
Defense Date: 17-Jul-2018
Abstract: Devido às suas propriedades hidráulicas e cimentíceas, o uso de escórias de alto-forno, subproduto da indústria metalúrgica, tem vindo a ser amplamente utilizado como substituinte parcial do cimento Portland em formulações de argamassas. A necessidade de reduzir o teor de cimento Portland em argamassas explica-se pela elevada pegada de carbono associada à produção deste material, nomeadamente do clínquer, um dos seus componentes principais. Por isso, o principal objetivo deste projeto, definido em colaboração com a Saint-Gobain Weber Portugal, S.A., foi utilizar cimento Portland e hidróxido de cálcio, ambos em quantidades iguais ou inferiores a 1 %, nas composições das argamassas, indo ao encontro do novo paradigma da economia circular que tenta promover a reutilização de resíduos de diferentes sectores industriais. Uma vez que a reatividade das escórias é baixa, foi necessária a adição de ativadores para potenciar a formação de C-S-H e etringite primária. Foram testados quatro materiais: hidróxido de cálcio, cimento Portland e dois sulfatos de cálcio (gesso hemihidratado e anidrite). Com o mesmo objetivo, foi adicionada uma fonte de alumina na forma de: i) cimento de aluminato de cálcio, ii) escória proveniente de França e iii) lama de anodização de alumínio (resíduo industrial). Esta última foi alvo de estudo mais atento, por se tratar de um resíduo produzido localmente, pretendendo-se desta forma promover uma sinergia entre empresas da mesma região (empresa geradora de resíduo e empresa produtora de argamassas). Partindo de uma base de argamassa, definida pela empresa, foram preparadas diversas formulações contendo os diferentes aditivos. Foram avaliados tempos de presa, resistência à compressão (para 1, 2, 3, 7 e 28 dias de cura) e o fluxo de calor libertado, através da análise de calorimetria de condução isotérmica. Foram utilizadas técnicas de caracterização como difração de raios X, fluorescência de raios X e foi determinada a área superficial específica (por BET). Foi ainda estudada a influência da granulometria das escórias de alto-forno, utilizando uma amostra com área superficial específica superior. Foi possível concluir que a adição de 1 % de cimento Portland e de 1 % de hidróxido de cálcio (% mássica) contribui para o aumento da resistência mecânica das misturas nos primeiros três dias de cura. Por outro lado, a utilização de 5 % de gesso hemihidratado só exerce efeito semelhante para tempos de cura mais longos, superiores a 7 dias. Ao contrário das expetativas, a adição de lama de anodização de alumínio não contribui para o endurecimento das escórias. Já o uso de escórias mais finas, incrementa a sua reatividade e, consequentemente, o nível de endurecimento e resistência à compressão
Ground granulated blast-furnace slag (GGBS), a by-product of the metallurgical industry, has been widely used as a partial substitute of Portland cement in mortar formulations due to its hydraulic and cementitious properties. The need to reduce the Portland cement content in mortars is justified by the high carbon footprint associated with its production, namely the clinker, one of its main components. Therefore, the main objective of this work, laid down in collaboration with Saint-Gobain Weber Portugal, was to implement a 1 % maximum dosage of Portland cement and calcium hydroxide in the mortars composition, thus in line with the new paradigm of circular economy, trying to promote the reuse of wastes from various industrial sectors. Due to the slag’s low reactivity, activators were used to promote C-S-H and primary ettringite formation. For this purpose, four materials were tested: calcium hydroxide, Portland cement and two calcium sulphates (hemihydrate plaster and anhydrite). For the same purpose, a source of alumina was added in the form of: i) calcium aluminate cement, ii) French slag and iii) aluminum anodizing sludge (industrial waste). This last one received special attention, because it’s a locally produced residue and its use in mortars could promote a synergy between local companies (the one that’s generating the waste and the one producing the mortars). Starting from a reference mortar, defined by the company, several formulations were prepared containing the different additives. Setting time, compressive strength (for 1, 2, 3, 7 and 28 days of curing) and the heat-flow released through isothermal conduction calorimetry were evaluated. Characterization techniques such as X-ray diffraction and X-ray fluorescence were also used. The specific surface area was determined using the BET method. The influence of the granulometry of the blast furnace slag was also studied, using a sample with superior specific surface area. It’s possible to conclude that the addition of 1 % of Portland cement and 1 % of calcium hydroxide (% mass) helps increasing the mechanical strength in the first three days of curing. On the other hand, the use of 5 % of hemihydrate plaster only has a similar effect for longer curing times, over 7 days. Contrary to expectations, the addition of aluminum anodizing sludge does not help the slag’s hardening. The use of finer slags increases their reactivity and, consequently, the level of hardening and compressive strength
URI: http://hdl.handle.net/10773/24606
Appears in Collections:DEMaC - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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