Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Brustolin, Adrieli
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
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
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
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.
id UTFPR-12_b194086a550bea5e40205ef73841e4e5
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/32901
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling 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. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32901porhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2023-11-22T06:08:22Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/32901Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2023-11-22T06:08:22Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
Behaviour of supersulfated cement (CSS) subject to natural carbonation
title Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
spellingShingle Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
Brustolin, Adrieli
Concreto de alta resistência
Concreto - Propriedades mecânicas
Concreto - Aditivos
Agregados (Materiais de construção)
Resistência dos materiais
High strength concrete
Concrete - Mechanical properties
Concrete - Aditives
Aggregates (Building materials)
Strength of materials
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Engenharia/Tecnologia/Gestão
title_short Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
title_full Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
title_fullStr Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
title_full_unstemmed Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
title_sort Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural
author Brustolin, Adrieli
author_facet Brustolin, Adrieli
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Luz, Caroline Angulski da
https://orcid.org/0000-0002-8007-1620
http://lattes.cnpq.br/6643847967478272
Luz, Caroline Angulski da
http://lattes.cnpq.br/6643847967478272
Silvestro, Laura
http://lattes.cnpq.br/2757917701386829
Medeiros Junior, Ronaldo Alves de
https://orcid.org/0000-0003-4879-4869
http://lattes.cnpq.br/6081384337910414
dc.contributor.author.fl_str_mv Brustolin, Adrieli
dc.subject.por.fl_str_mv Concreto de alta resistência
Concreto - Propriedades mecânicas
Concreto - Aditivos
Agregados (Materiais de construção)
Resistência dos materiais
High strength concrete
Concrete - Mechanical properties
Concrete - Aditives
Aggregates (Building materials)
Strength of materials
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Engenharia/Tecnologia/Gestão
topic Concreto de alta resistência
Concreto - Propriedades mecânicas
Concreto - Aditivos
Agregados (Materiais de construção)
Resistência dos materiais
High strength concrete
Concrete - Mechanical properties
Concrete - Aditives
Aggregates (Building materials)
Strength of materials
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Engenharia/Tecnologia/Gestão
description 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.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-11-21T13:30:56Z
2023-11-21T13:30:56Z
2023-08-25
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv GREGOLON, Adrieli Brustolin. Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32901
identifier_str_mv GREGOLON, Adrieli Brustolin. Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) sujeito à carbonatação natural. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32901
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco
Brasil
Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco
Brasil
Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498281234235392