Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco Brasil Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32901 |
Resumo: | Due to the high consumption of cement today, the cement industry has made efforts to reduce environmental impacts, because Portland cement is made of natural materials and emits carbon dioxide (CO2) in its production. Thus, supersulfate cement (SSC) is an alternative type of cement, composed of 70-90% granular blast furnace slag, 10-20% calcium sulfate and a maximum of 5% alkaline activator. CSS uses industrial waste in its composition, has low energy expenditure and reduces CO2 emissions to the atmosphere. However, in addition to these advantages, the binder must have durability necessary for the cementitious matrix, ensuring that the physical and chemical properties remain for a prolonged time. In this regard, the occurrence of carbonation in reinforced concrete structures can cause despassivation of the reinforcements and loss of mechanical strength due to the attack of CO2 to the hydrated phases of the cement. Thus, this work aims to compare the behavior of SSC with CP IV in exposure to natural carbonation. For this, two SSC formulations were investigated by compressive strength test, void indexes, carbonation depth measurements and microstructure analysis by means of X-ray diffractometry (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). The mechanical tests over the exposure period confirmed the loss of mechanical resistance due to the decomposition of hydration products responsible for the cementitious matrix's resistance gain (etringite and C-S-H), demonstrated in the microstructures analysis. The carbonation depth measurement results of both SSC formulations reached more than 5 mm after 28 weeks of exposure, and the CP IV trace did not obtain any measurements. It was possible to observe that the SSCs developed in this work have low carbonation resistance, because it reaches great depth quickly and significantly loses its compressive strength that is essential in concrete structures. |
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Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação naturalBehaviour of supersulfated cement (CSS) subject to natural carbonationConcreto de alta resistênciaConcreto - Propriedades mecânicasConcreto - AditivosAgregados (Materiais de construção)Resistência dos materiaisHigh strength concreteConcrete - Mechanical propertiesConcrete - AditivesAggregates (Building materials)Strength of materialsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILEngenharia/Tecnologia/GestãoDue to the high consumption of cement today, the cement industry has made efforts to reduce environmental impacts, because Portland cement is made of natural materials and emits carbon dioxide (CO2) in its production. Thus, supersulfate cement (SSC) is an alternative type of cement, composed of 70-90% granular blast furnace slag, 10-20% calcium sulfate and a maximum of 5% alkaline activator. CSS uses industrial waste in its composition, has low energy expenditure and reduces CO2 emissions to the atmosphere. However, in addition to these advantages, the binder must have durability necessary for the cementitious matrix, ensuring that the physical and chemical properties remain for a prolonged time. In this regard, the occurrence of carbonation in reinforced concrete structures can cause despassivation of the reinforcements and loss of mechanical strength due to the attack of CO2 to the hydrated phases of the cement. Thus, this work aims to compare the behavior of SSC with CP IV in exposure to natural carbonation. For this, two SSC formulations were investigated by compressive strength test, void indexes, carbonation depth measurements and microstructure analysis by means of X-ray diffractometry (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). The mechanical tests over the exposure period confirmed the loss of mechanical resistance due to the decomposition of hydration products responsible for the cementitious matrix's resistance gain (etringite and C-S-H), demonstrated in the microstructures analysis. The carbonation depth measurement results of both SSC formulations reached more than 5 mm after 28 weeks of exposure, and the CP IV trace did not obtain any measurements. It was possible to observe that the SSCs developed in this work have low carbonation resistance, because it reaches great depth quickly and significantly loses its compressive strength that is essential in concrete structures.Em virtude do alto consumo de cimento na atualidade, a indústria cimenteira tem realizado esforços para reduzir os impactos ambientais, em virtude do cimento Portland ser constituído por materiais naturais e emitir dióxido de carbono (CO2) em sua produção. Desta forma, tem-se o cimento supersulfatado (CSS) como um tipo de cimento alternativo, composto de 70-90% de escória de alto forno granulada, 10-20% de sulfato de cálcio e no máximo 5% de um ativador alcalino. O CSS utiliza resíduos industriais em sua composição, possui baixo gasto energético e reduz a emissão de CO2 à atmosfera. Entretanto, além destas vantagens, o aglomerante deve possuir durabilidade necessária para a matriz cimentícia, garantindo que as propriedades físicas e químicas se mantenham por tempo prolongado. Neste quesito, a ocorrência de carbonatação em estruturas de concreto armado pode causar despassivação das armaduras e perda de resistência mecânica devido ao ataque do CO2 às fases hidratadas do cimento. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo, comparar o comportamento do CSS com o CP IV em exposição à carbonatação natural. Para isso, duas formulações de CSS foram investigadas através de ensaio de resistência à compressão, índices de vazios, medidas de profundidade de carbonatação e análises de microestrutura por meio da difratometria de raios X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG). Os testes mecânicos ao longo do período de exposição confirmaram a perda de resistência mecânica, devido à decomposição dos produtos de hidratação responsáveis pelo ganho de resistência (etringita e C-S-H) da matriz cimentícia, demonstrada nas análises microestruturas. Os resultados de medida de profundidade de carbonatação de ambas formulações de CSS atingiram mais de 5 milímetros após 28 semanas de exposição, sendo que o traço de CP IV não obteve nenhuma medida. Foi possível observar que os CSSs desenvolvidos neste trabalho possuem baixa resistência à carbonatação, pois atinge grande profundidade rapidamente e perde significativamente sua resistência à compressão que é essencial nas estruturas de concreto.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoBrasilPrograma de Pos-Graduação em Engenharia CivilUTFPRLuz, Caroline Angulski dahttps://orcid.org/0000-0002-8007-1620http://lattes.cnpq.br/6643847967478272Luz, Caroline Angulski dahttp://lattes.cnpq.br/6643847967478272Silvestro, Laurahttp://lattes.cnpq.br/2757917701386829Medeiros Junior, Ronaldo Alves dehttps://orcid.org/0000-0003-4879-4869http://lattes.cnpq.br/6081384337910414Brustolin, Adrieli2023-11-21T13:30:56Z2023-11-21T13:30:56Z2023-08-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfGREGOLON, Adrieli Brustolin. Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural. 2023. 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Due to the high consumption of cement today, the cement industry has made efforts to reduce environmental impacts, because Portland cement is made of natural materials and emits carbon dioxide (CO2) in its production. Thus, supersulfate cement (SSC) is an alternative type of cement, composed of 70-90% granular blast furnace slag, 10-20% calcium sulfate and a maximum of 5% alkaline activator. CSS uses industrial waste in its composition, has low energy expenditure and reduces CO2 emissions to the atmosphere. However, in addition to these advantages, the binder must have durability necessary for the cementitious matrix, ensuring that the physical and chemical properties remain for a prolonged time. In this regard, the occurrence of carbonation in reinforced concrete structures can cause despassivation of the reinforcements and loss of mechanical strength due to the attack of CO2 to the hydrated phases of the cement. Thus, this work aims to compare the behavior of SSC with CP IV in exposure to natural carbonation. For this, two SSC formulations were investigated by compressive strength test, void indexes, carbonation depth measurements and microstructure analysis by means of X-ray diffractometry (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). The mechanical tests over the exposure period confirmed the loss of mechanical resistance due to the decomposition of hydration products responsible for the cementitious matrix's resistance gain (etringite and C-S-H), demonstrated in the microstructures analysis. The carbonation depth measurement results of both SSC formulations reached more than 5 mm after 28 weeks of exposure, and the CP IV trace did not obtain any measurements. It was possible to observe that the SSCs developed in this work have low carbonation resistance, because it reaches great depth quickly and significantly loses its compressive strength that is essential in concrete structures. |
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