Eficiência de misturas ternárias : aplicação do conceito do fator-k

Abstract

A indústria de produção de cimento é atualmente uma das indústrias mais poluentes, contribuindo negativamente e de forma considerável na emissão de gases tóxicos para atmosfera. Existe, portanto, uma necessidade geral de redução da dependência e utilização do cimento a fim de minorar os seus efeitos no ambiente. Uma forma de diminuir a sua necessidade, é a sua substituição parcial por adições minerais. Neste sentido, o estudo realizado incide sobre um conceito de eficiência na substituição do cimento por adições minerais no fabrico de argamassas. Este conceito, designado por fator de eficiência k, visa, através de uma relação com características de uma argamassa padrão, obter um valor para a eficiência da aplicação de uma determinada quantidade de adição mineral na composição de uma mistura de matriz cimentícia. Os materiais minerais incorporados alvo de estudo foram as cinzas volantes (CV) e o metacaulino (MTK). O estudo compreende no total, o fabrico e ensaio de 600 provetes constituídos por argamassas padrão; 20%, 40% e 60% de substituição de cimento por CV; 10%, 20% e 30% de substituição de cimento por MTK e argamassas de 10%CV+10%MTK, 30%CV+10%MTK e 50%CV+10%MTK, produzidas com razões de água/ligante de 0,35, 0,4, 0,5, 0,6 e 0,7. Foram realizados ensaios de espalhamento e de compressão no decorrer da determinação do fator k. O fator k é analisado segundo a idade, percentagem de substituição e nível de tensão nas idades de 7, 28, 90 e 180 dias. O presente estudo é igualmente elaborado de forma a estudar o comportamento do fator k em composições não previstas na norma NP EN 206-1. Verificouse que a resistência à compressão aumenta com a idade assim como o fator k de modo geral é maior comparando o seu valor na idade inicial e final permitindo concluir o benefício da incorporação de adições minerais em argamassas. Foram obtidos valores de eficiência, em média, de 0,8, 0,9 e 1 nas argamassas com 20%CV, 40%CV e 60%CV, respetivamente. Nas argamassas 10%, 20% e 30%MTK os valores situaram-se em 0,6, 1,2 e 1, respetivamente. As adições conjuntas de CV e MTK obtiveram valores de k médios de 1,2, 1 e 1,4 para 10%CV+10%MTK, 30%CV+10%MTK e 50%CV+10%MTK, respetivamente.

Cement production is currently among the most polluting industries, significantly contributing to the emission of toxic gases into the atmosphere. The global need to reduce the dependence on using cement, in order to minimize environmental impact, is therefore widely recognized. One of the means of reducing the need for cement is to partially replace it with mineral admixtures. In light of this, the study approaches a concept on the efficiency of substituting cement with mineral admixtures when making mortar. This efficiency concept, called k-value, aims to obtain - based on the ratio of features on a standard mortar reference - a specific efficient quantity for the mineral admixture when mixing mortars with equivalent characteristics. The mineral admixtures studied are fly ash (CV) and metakaolin (MTK). The study in total included the manufacturing and tests of 600 test cubes consisting of mortars: standard, 20%, 40% and 60% of substituting of cement with fly ash, 10%, 20% and 30% of substituting of cement with metakaolin; and mortars with 10% fly ash + 10% metakaolin, 30% fly ash + 10% metakaolin and 50% fly ash + 10% metakaolin produced with binder/water ratios of 0,35, 0,4, 0,5, 0,6 and 0,7. In the process of determining the k- value, slump flow and compressive strength tests are carried out. The k-value was analyzed by specimens’ age, replacement percentage and tension level for ages of 7, 28, 90 and 180 days. The study also aims to analyze k-value behavior on composites that are not covered by the NP EN 206-1 Standard. It was found that the compressive strength increases with age and also in general the k value comparing its initial and final age value allowing to confirm the benefits of mineral admixture in mortars. Efficiency values were obtained on average of 0,8, 0,9 and 1 in mortar with 20%CV, 40CV and 60%CV, respectively. In mortars with MTK in 10%, 20% and 30% values were 0,6, 1,2 and 1, respectively. The mixtures with CV and MTK obtained k values in a average of 1,2, 1 and 1,4 for 10%CV+10%MTK, 30CV+10%MTK, 50%CV+10%MTK, respectively.