Efeitos da diatomita em substituição parcial ao cimento portland nas propriedades de concretos convencionais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Macedo, Amanda Regina de Souza
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
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.ufrn.br/handle/123456789/46632
Resumo: Concrete is a composite, considered the most used construction material in the world. Its main component is Portland cement, responsible for the formation of calcium silicate hydrates (C-S-H) formed during hydration and which are mainly responsible for the compressive strength of concrete. However, currently, the search for alternative, more sustainable materials has increased, aiming to reduce CO2 emissions and consequently minimize environmental impacts. This is possible through the use of supplementary cementitious materials (SCMs), which can be used as a substitute for clinker in the manufacture of Portland cement and/or as an addition or replacement for cement in the production of concrete. Diatomite is considered a natural MCS, which with high SiO2 concentration is able to react with calcium hydroxide (CH) released during cement hydration to produce additional calcium silicate hydrate (C-S-H). Thus, the present work aimed to study the effects of replacing Portland cement by diatomite in the proportions of 0%, 10%, 15% and 20% by volume, in the production of conventional concretes with fck estimated at 30MPa (NBR 8953, 2015). Initially, the starting materials were characterized as to their physical, chemical, mechanical, structural and microstructural properties. Then, concretes were produced with a volume ratio of 1: 1.33:2.33 and a/c ratio=0.44. The concretes were evaluated for their properties in the fresh state (slump test) and in the hardened state (compressive strength, porosity, water absorption, capillary water absorption and chloride ion diffusion). Cement pastes with the same proportions of the concretes were analyzed by XRD (X-ray diffraction) and TG/DTA (thermogravimetry) techniques at 7, 28 and 91 days. The results showed that the incorporation of diatomite caused a small reduction in the values of compressive strength of the concretes. Nevertheless, the concretes produced with 15%v. and 20%v. of diatomite presented a higher evolution in the values of compressive strength (20.07% and 16.16%, respectively) from 28 to 91 days, as a consequence of the pozzolanic reaction. While the 0%v. and 10%v. concretes presented an evolution of 4.33% and 5.20%, respectively. This observation was confirmed in the results of XRD and TGA, where it was observed that there is a greater consumption of portlandite and a greater amount of combined water in pastes with diatomite incorporation. The total porosity, water absorption and capillary absorption decreased in the concrete with 10%v. of diatomite, due to the filler effect. The incorporation of diatomite reduced the chloride ion diffusion coefficient of the concretes due to the refinement of the pore structures, presenting the following values 8.389 x 10-12; 5.668 x 10-12 ; 2.241 x 10-12 ; 1.297 x 10-12 , respectively, for the concretes CD-0, CD-10, CD-15 and CD-20.
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Diatomite is considered a natural MCS, which with high SiO2 concentration is able to react with calcium hydroxide (CH) released during cement hydration to produce additional calcium silicate hydrate (C-S-H). Thus, the present work aimed to study the effects of replacing Portland cement by diatomite in the proportions of 0%, 10%, 15% and 20% by volume, in the production of conventional concretes with fck estimated at 30MPa (NBR 8953, 2015). Initially, the starting materials were characterized as to their physical, chemical, mechanical, structural and microstructural properties. Then, concretes were produced with a volume ratio of 1: 1.33:2.33 and a/c ratio=0.44. The concretes were evaluated for their properties in the fresh state (slump test) and in the hardened state (compressive strength, porosity, water absorption, capillary water absorption and chloride ion diffusion). Cement pastes with the same proportions of the concretes were analyzed by XRD (X-ray diffraction) and TG/DTA (thermogravimetry) techniques at 7, 28 and 91 days. The results showed that the incorporation of diatomite caused a small reduction in the values of compressive strength of the concretes. Nevertheless, the concretes produced with 15%v. and 20%v. of diatomite presented a higher evolution in the values of compressive strength (20.07% and 16.16%, respectively) from 28 to 91 days, as a consequence of the pozzolanic reaction. While the 0%v. and 10%v. concretes presented an evolution of 4.33% and 5.20%, respectively. This observation was confirmed in the results of XRD and TGA, where it was observed that there is a greater consumption of portlandite and a greater amount of combined water in pastes with diatomite incorporation. The total porosity, water absorption and capillary absorption decreased in the concrete with 10%v. of diatomite, due to the filler effect. The incorporation of diatomite reduced the chloride ion diffusion coefficient of the concretes due to the refinement of the pore structures, presenting the following values 8.389 x 10-12; 5.668 x 10-12 ; 2.241 x 10-12 ; 1.297 x 10-12 , respectively, for the concretes CD-0, CD-10, CD-15 and CD-20.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqO concreto é um compósito, considerado o material de construção mais utilizado no mundo. Seu principal componente é o cimento Portland, responsável pela formação dos silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) formados durante a sua hidratação e que são os principais responsáveis pela resistência à compressão dos concretos. Porém, atualmente, tem aumentado a busca por materiais alternativos mais sustentáveis, visando uma redução das emissões de CO2 e consequente minimização dos impactos ambientais. Isso é possível através da utilização dos materiais cimentícios suplementares (MCSs), que podem ser utilizados como substitutos do clínquer na fabricação de cimento Portland e/ou como adição ou substituição ao cimento na produção de concretos. A diatomita é considerada um MCS natural, que com alta concentração de SiO2 é capaz de reagir com o hidróxido de cálcio (CH) liberado durante a hidratação do cimento para produzir silicato de cálcio hidrato (C-S-H) adicional. Desse modo, o presente trabalho visou o estudo dos efeitos da substituição do cimento Portland por diatomita nas proporções de 0%, 10%, 15% e 20% em volume, na produção de concretos convencionais com fck estimado em 30MPa (NBR 8953, 2015). Inicialmente os materiais de partida foram caracterizados quanto as suas propriedades físicas, químicas, mecânicas, estruturais e microestruturais. Em seguida, foram produzidos concretos com proporção em volume de 1: 1,33:2,33 e relação a/c=0,44. Os concretos foram avaliados quanto às suas propriedades no estado fresco (slump test) e no estado endurecido (resistência à compressão, porosidade, absorção de água, absorção de água por capilaridade e difusão de íons cloreto). Pastas de cimento com as mesmas proporções dos concretos foram analisadas por meio das técnicas de DRX (difração de raio X) e TG/DTA (termogravimetria) aos 7, 28 e 91 dias. Os resultados mostraram que a incorporação de diatomita provocou uma pequena redução nos valores de resistências à compressão dos concretos. Apesar disso, os concretos produzidos com 15%v. e 20%v. de diatomita apresentaram uma maior evolução nos valores de resistência à compressão (20,07% e 16,16%, respectivamente) dos 28 aos 91 dias, em consequência da reação pozolânica. Enquanto que os concretos com 0%v. e 10%v. apresentaram uma evolução de 4,33% e 5,20%, respectivamente. Essa observação foi confirmada nos resultados de DRX e TGA, onde observou-se que há um maior consumo de portlandita e maior quantidade de água combinada nas pastas com incorporação de diatomita. A porosidade total, absorção de água e absorção por capilaridade diminuíram no concreto com 10%v. de diatomita, devido ao efeito fíler. A incorporação da diatomita reduziu o coeficiente de difusão de íons de cloretos dos concretos devido ao refinamento das estruturas dos poros, apresentando valores os seguintes valores 8,389 x 10-12; 5,668 x 10-12 ; 2,241 x 10-12 ; 1,297 x 10-12, respectivamente, para os concretos CD-0, CD-10, CD-15 e CD-20.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISGomes, Uilame Umbelinohttp://lattes.cnpq.br/3803465408856640http://lattes.cnpq.br/9858094266525225Silva, Ariadne de Souzahttp://lattes.cnpq.br/5623381698478389Paskocimas, Carlos Albertohttp://lattes.cnpq.br/2365059843175411Luz, Diana Carla Secundo dahttp://lattes.cnpq.br/4554271055761299Dutra, Ricardo Peixoto Suassunahttp://lattes.cnpq.br/0075804072604913Macedo, Amanda Regina de Souza2022-03-21T15:45:59Z2022-03-21T15:45:59Z2022-01-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMACEDO, Amanda Regina de Souza. 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