Lignosulfonatos de sódio e magnésio: uma avaliação comparativa entre matérias-primas fundamentais para aditivos plastificantes

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Torres, Igor Ferraz
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia de Materiais
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/20021
Resumo: Motivated by low cost, lignosulfonate based plasticizers are the most widely used type of admixtures in the concrete industry worldwide. Due to the plurality of types of lignosulphonates and consequent variations in their chemical, structural and compositional characteristics, this study evaluated the influence of basic admixtures consisting of sodium lignosulphonates (LS-Na) and magnesium (LS-Mg) combined in different dosages, (0.40% and 0.80%) to two different types of cement: CP II F 40 and CP III 40 RS. The following tests were carried out: determination of adsorption curves, isothermal calorimetry in cement pastes, hydration kinetics through microstructural tests (TG/DTG and XRD) and, finally, concrete applications - comparison of properties obtained in the fresh state (reduction of water, loss of slump, entrained air content) and hardened (compressive strength and tensile strength by diametral compression, modulus of elasticity). The results clearly demonstrated that there was difference in the performance of each lignosulfonate, influenced especially by intrinsic characteristics such as sugar content, molar mass and free sulfate content. In the presence of lignosulphonates, different rates of hydration of both cements were observed, impacting on delayed dissolution of silicate phases (C3S and C2S) and consequent portlandite contents. At 90 minutes of hydration, for both cements the amount of water combined chemically and accumulated heat were increased with the increase in lignosulfonate content, being globally higher for LSMg at the dose of 0.80%, indicating the accelerated development of the ettringite. No adsorption curve was fitted into the Langmuir model, with linear behavior, being higher for LSMg (lower sulphate and molar mass) and the most pronounced difference when combined with CP III 40 RS. In the concrete application, the LSMg obtained higher compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity, although the LSNa obtained better performance in the fresh state - greater reduction of water, less loss of slump, but greater development of entrained air. It is evident to the chain of the concrete admixtures industry the importance of optimization through the appropriate and specific choice of types of lignosulfonates as raw material.
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The following tests were carried out: determination of adsorption curves, isothermal calorimetry in cement pastes, hydration kinetics through microstructural tests (TG/DTG and XRD) and, finally, concrete applications - comparison of properties obtained in the fresh state (reduction of water, loss of slump, entrained air content) and hardened (compressive strength and tensile strength by diametral compression, modulus of elasticity). The results clearly demonstrated that there was difference in the performance of each lignosulfonate, influenced especially by intrinsic characteristics such as sugar content, molar mass and free sulfate content. In the presence of lignosulphonates, different rates of hydration of both cements were observed, impacting on delayed dissolution of silicate phases (C3S and C2S) and consequent portlandite contents. At 90 minutes of hydration, for both cements the amount of water combined chemically and accumulated heat were increased with the increase in lignosulfonate content, being globally higher for LSMg at the dose of 0.80%, indicating the accelerated development of the ettringite. No adsorption curve was fitted into the Langmuir model, with linear behavior, being higher for LSMg (lower sulphate and molar mass) and the most pronounced difference when combined with CP III 40 RS. In the concrete application, the LSMg obtained higher compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity, although the LSNa obtained better performance in the fresh state - greater reduction of water, less loss of slump, but greater development of entrained air. It is evident to the chain of the concrete admixtures industry the importance of optimization through the appropriate and specific choice of types of lignosulfonates as raw material.NenhumaMotivado pelo baixo custo, os plastificantes à base de lignosulfonatos são o tipo de aditivos mais consumido mundialmente pela indústria do concreto. Diante da disponibilidade plural de tipos de lignosulfonatos, e consequentes variações nas características químicas, estruturais e composicionais desses, este estudo avaliou a influência de aditivos básicos constituídos por lignosulfonatos de sódio (LS-Na) e magnésio (LS-Mg) combinados em diferentes dosagens (0,40% e 0,80%) a dois tipos distintos de cimento: CP II F 40 e CP III 40 RS. Foram conduzidos os seguintes testes: determinação das curvas de adsorção, calorimetrias isotérmicas em pastas, cinética de hidratação por meio de ensaios microestruturais (TG/DTG e DRX) e por fim, aplicações em concreto – comparação de propriedades obtidas no estado fresco (redução de água, perda de abatimento, teor de ar incorporado) e endurecido (resistências à compressão e tração por compressão diametral, módulo de elasticidade). Os resultados obtidos demonstraram claramente que houve diferença no desempenho de cada lignosulfonato, influenciado especialmente por características intrínsecas tais como o teor de açúcares, massa molar e conteúdo de sulfatos livres. Na presença de lignosulfonatos, foram constatadas diferentes taxas de hidratação de ambos cimentos, impactando em atraso na dissolução de fases silicatos (C3S e C2S) e consequentes teores de portlandita. Aos 90 minutos de hidratação, para ambos cimentos a quantidade de água combinada quimicamente e o calor acumulado foram incrementados com o aumento no teor de lignosulfonatos, sendo globalmente maior para o LSMg na dose de 0,80%, indicando o desenvolvimento acelerado da etringita. Nenhuma curva de adsorção se enquadrou no modelo de Langmuir, tendo comportamentos lineares, sendo maior para o LSMg (teor de sulfatos e massa molar inferiores) e a diferença mais acentuada quando combinado ao CP III 40 RS. Na aplicação em concretos, o LSMg obteve maiores resistências mecânicas à compressão, tração e módulo de elasticidade, embora o LSNa tenha obtido melhor desempenho no estado fresco – maior redução de água, menor perda de abatimento, porém maior desenvolvimento de ar incorporado. Fica evidente para a cadeia da indústria de aditivos para concreto a importância da otimização por meio da escolha adequada e específica de tipos de lignosulfonatos como matéria-prima.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia de MateriaisPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisUFPBTorres, Sandro Mardenhttp://lattes.cnpq.br/1050045022082025Torres, Igor Ferraz2021-05-11T18:42:38Z2020-02-262021-05-11T18:42:38Z2019-02-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/20021porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-06-21T14:31:35Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/20021Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-06-21T14:31:35Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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