Resenha Adição em Cimento

Os autores Jiang et al., (2018) analisaram o uso de um resíduo gerado em um processo industrial, adicionados na matriz cimentícia buscando melhorar o material e diminuir a disposição desse material no meio ambiente. O resíduo utilizado foi o gesso DGC que é produzido em grande quantidade como subproduto da dessulfurização de gases de combustão (DGC) na maioria dos sistemas de combustão que queimam combustíveis contendo enxofre, como carvão e óleo residual. De acordo com os autores, se não for utilizado de maneira economicamente viável e ambientalmente correta, o gesso DGC não só ocupará uma grande área de terra para disposição, mas também causará contaminação da água superficial e subterrânea por meio de lavagem e lixiviação durante o aterro e empilhamento. O gesso DGC utilizado no presente estudo foi fornecido pela Yifu New Materials (Jiangsu, China) na condição semi hidratada. O teor de gesso adicionado à escória de alto forno foi de 2, 5 e 8 % em relação ao peso da escória. O gesso foi utilizado como agente ativador da escória de alto forno. O objetivo do trabalho foi verificar o efeito do gesso DGC no desempenho do concreto com alto volume de adição de escória, dando ênfase a compreensão das interações e efeito do gesso no desenvolvimento da resistência em idades iniciais. Para isso os autores também substituíram 30% e 60% do cimento por escória de alto forno. Esperou-se que os resultados fornecessem orientações práticas para a aplicação do gesso DGC em concreto com alto teor de escória. Em comparação com o gesso natural, o gesso DGC típico tem menor tamanho de partícula e maior teor de umidade e é composto principalmente de sulfato de cálcio desidratado (CSH2) que é o mesmo que o gesso natural. Técnicas analíticas utilizadas: Resistência à compressão, módulo de elasticidade, resistência à carbonatação e permeação de íons cloreto, retração por secagem, DRX e MEV. O ensaio de resistência a compressão foi realizado aos 3,7 e 28 dias em amostras prismáticas 150x150x150 mm. O módulo de elasticidade foi realizado aos 28 dias em amostras prismáticas 100x100x100 mm. O ensaio de carbonatação foi realizado fazendo medições aos 3, 7, 14 e 28 dias após exposição a 20±3 %CO2 e aspersão de fenolftaleína. Para verificar a resistência à penetração de cloretos, foi feito o teste de permeabilidade com 3% de NaCl e 0,3 Mol/L de NaOH durante 6h em amostras cilíndricas 100x50 mm. As medições de retração por secagem ocorreram após 1, 3, 7, 14 e 28 dias de ensaio em amostras prismáticas 25x25x280 mm. Para análise química os autores realizaram ensaio de DRX e MEV. Na análise do desempenho mecânico, a resistência à compressão aos 3 e 7 dias aumentou com o aumento da adição de gesso DGC. Aos 28 dias amostras com 5% de gesso e 30% de escória forneceu 55,1 MPa ao concreto. Houve melhorias de 17,7% e 31,1% na resistência à compressão aos 3 dias e 7 dias, respectivamente, no grupo de amostra com 60% de escória e 5% de adição do gesso DGC. Em relação ao módulo de elasticidade apesar dos autores descreverem um efeito positivo do gesso, os resultados observados não mostram a ação do gesso nessa propriedade. Contudo, foi percebida uma relação entre o módulo de elasticidade com a resistência a compressão. Na análise da carbonatação, de acordo com os autores, o gesso DGC melhora a resistência à carbonatação do concreto com adição de escória. No entanto, pode-se perceber nos resultados que a profundidade de carbonatação em determinadas idades permanece maior que o concreto de referência, não havendo melhora com a adição do gesso. Esse fator pode ser explicado pela reduzida quantidade de hidróxido de cálcio disponível para absorção de CO2 devido ao alto teor de escória e a perda do Ca(OH)2 devido a reação pozolânica. O estudo da permeabilidade aos íons cloretos no concreto permite avaliar a durabilidade do concreto.  Os concretos com maior teor de escória apresentam melhor resistência à permeação de cloretos, pois a adição de escória aumenta a densidade do concreto conforme a porosidade diminui, e isto é devido ao consumo do Ca(OH)2 na hidratação da pasta fazendo com que haja uma melhora na morfologia do concreto. No entanto, a adição de gesso DGC não mostra efeito significativo na permeabilidade do cloreto. A adição de gesso DGC pode reduzir significativamente a retração de secagem de material cimentício com alto teor de escória. Este parâmetro é importante ser estudado, pois geralmente os concretos com alto teor de escória têm problemas de retração inicial e a retração de secagem pode ser responsável por 80 e 90% da retração total, apresentando grande impacto no desempenho do concreto. O melhor efeito de inibição na retração foi observado quando 5% de gesso DGC foi adicionado em amostras com teor de escória de 60% o que reduziu a retração de secagem em 8,6% aos 28 dias. Na análise do DRX foi verificado que houve um aumento na formação de Ca(OH)2, conteúdo de C2S e C3S mais alto na amostra com 30% de escória e 5% com gesso do que nas outras três amostras. Isso pode ser explicado pelo menor teor de clínquer de cimento no concreto com a adição de escória, bem como pelo aumento do consumo de Ca(OH)2 devido à reação pozolânica. Na MEV para as amostras sem gesso não foi verificado o aparecimento de Etringita aos 7 dias, porém aos 28 dias uma pequena quantidade de Etringita é observada. Quando o gesso é adicionado pode-se ver um aglomerado de Etringita indicando que a adição do gesso estimulou a ativação precoce da escória. Acredita-se que os autores se propuseram estudar a adição do gesso como ativador da escória na produção do concreto com cimento alto teor de escória, pois a escória possuem propriedades hidráulicas, contudo a reação de hidratação é lenta e há uma necessidade de ativadores para acelerar estas reações e o sulfato de cálcio pode atuar como ativador químico. Visto que o gesso DGC possui grande quantidade de sulfato de cálcio, este se combina com o C3A do clínquer favorecendo o aparecimento do monossulfoaluminato de cálcio hidratado e Etringita. O aparecimento do monossulfoaluminato de cálcio hidratado e da Etringita também pode estar atribuído à formação de sulfo-aluminato de cálcio rico em enxofre e pode ser confirmado na análise da composição química dos materiais. O gesso apresentou em sua composição química entre outros óxidos cerca de 50% de SO3 e 37,95% de CaO enquanto o cimento 2,56% e 61,27% e a escória 0,85% e 29,54% de SO3 e CaO respectivamente. Portando foi possível perceber que a adição do gesso, principalmente a adição de 5%, agiu como ativador da escória, acelerando as reações de hidratação, melhorando com isso a resistência nas idades iniciais e inibindo a retração por secagem.

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