Betão de elevado desempenho com grandes incorporações de pó de vidro

Abstract

A União Europeia tem definido metas ambientais cada vez mais ambiciosas como, por exemplo, a neutralidade carbónica e a redução dos consumos energéticos. A indústria do betão tem um papel relevante neste contexto e, por isso, tem intensificado o desenvolvimento de investigações na área da sustentabilidade. O betão é o produto manufaturado mais consumido no planeta. São cerca de 14 bilhões de metros cúbicos utilizados a cada ano, sendo que este número deve crescer entre 12 a 23% até 2050. A emissão de gases de efeito estufa do setor ronda os 7% das emissões globais de CO2. Os números são tão expressivos que qualquer ação que possa vir a apresentar melhorias no betão, mesmo que pequenas, permitirá ganhos enormes, pois os efeitos serão potencializados devido ao seu elevado uso. Até recentemente, as cinzas volantes (CV) eram um dos grandes aliados na mitigação dos efeitos da indústria cimenteira, porém com o encerramento das centrais termoelétricas de Sines e do Pego, deixou de haver CV em Portugal. O propósito deste trabalho foi ampliar o conhecimento acerca da adição de pó de vidro (PV), oriundo do resíduo de embalagens, em betões. Neste trabalho pretende-se maximizar a redução do teor de cimento em betões, considerando que aproximadamente 86% do betão consumido é da classe C30/37. Para avaliar a produção de um betão sustentável, com baixo teor de cimento, desenvolveu-se uma campanha experimental, promovendo um elevado percentual de substituição do cimento por PV (50% e 70%), em provetes de betão com diferentes dosagens. O comportamento mecânico e alguns indicadores de durabilidade foram avaliados. A alta incorporação de PV apresentou resultados promissores. Dentre as composições estudadas, aquela com menor teor de cimento (150 kg/m3 ), atingiu 32,09 MPa em 28 dias e 46,42 MPa aos 90 dias. Em composições com menor percentual de redução no teor de cimento (250 Kg/m3 ), conseguiu-se obter 71,50 MPa aos 90 dias. Ou seja, em termos mecânicos, os objetivos foram superados por misturas com significativas reduções no teor de cimento, sem comprometer os indicadores de durabilidade. Mesmo nas comparações com foco na substituição das CV pelo PV, em dosagens equivalentes, obteve-se resultados equiparáveis ou mesmo melhores. Os resultados indicam que a alta substituição do cimento por PV pode ser uma alternativa viável para reduzir o teor de cimento ou mesmo substituir as CV, promovendo a redução das emissões de CO2 e do consumo de energia relacionado à produção de cimento.

The European Union has been setting increasingly ambitious environmental goals, such as carbon neutrality and energy consumption reduction. The concrete industry plays a significant role in this context and has, therefore, intensified its research efforts in sustainability. Concrete is the most consumed manufactured product on the planet, with approximately 14 billion cubic meters used each year, a number expected to increase by 12 to 23% by 2050. The greenhouse gas emissions from this sector account for around 7% of global CO2 emissions. These numbers are so significant that any action that can lead to improvements in concrete, even if small, will yield substantial gains due to its extensive use. Until recently, fly ash (FA) was one of the primary means to mitigate the effects of the cement industry; however, with the closure of the Sines and Pego thermoelectric power plants in Portugal, the availability of fly ash has been reduced. The purpose of this study was to expand knowledge about the addition of glass powder (GP), derived from packaging waste, in concrete. This study aims to maximize the reduction of cement content in concrete, considering that approximately 86% of the consumed concrete is of class C30/37. To evaluate the production of sustainable concrete with low cement content, an experimental campaign was conducted, promoting a high percentage of cement replacement with GP (50% and 70%) in concrete specimens with different mix designs. The mechanical behaviour and some durability indicators were assessed. High incorporation of GP yielded promising results. Among the compositions studied, the one with the lowest cement content (150 kg/m3 ) achieved 32.09 MPa at 28 days and 46.42 MPa at 90 days. In compositions with a lower percentage reduction in cement content (250 kg/m3 ), it was possible to obtain 71.50 MPa at 90 days. In other words, in terms of mechanical properties, the objectives were exceeded by mixtures with significant reductions in cement content without compromising durability indicators. Even in comparisons with a focus on replacing FA with GP at equivalent dosages, comparable or even better results were achieved. The results suggest that the high substitution of cement with GP can be a viable alternative to reduce cement content or even replace FA, thereby promoting a reduction in CO2 emissions and energy consumption associated with cement production.