ECO FRIENDLY CONCRETE FOR SUSTAINABLE STRUCTURES
DOI:
https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2020.v7.n1.33-46Resumo
The present article contemplates the study of eco friendly concrete by substituting Portland cement (PC) for very high levels of limestone filler (LF) in binary and ternary mixtures with fly ash (FA) in proportions of 50 to 80%, with ratios 0.25 a/b and optimization of the particle size. Results of compressive strength, CO2eq emission, energy consumption and binder intensity are presented, with which comparative indices were calculated to observe the performance of the mixtures. From the point of view of sustainability, it was possible to prepare concrete with a compressive strength of 51.8 MPa, at 91 days, with 77 kgCO2.m-3 of concrete, where 80% of the PC were replaced by 70% of LF and 10 % of FA, with consumption of only 97 kg.m-3 of PC (87 kg.m-3 of clinker) and 104 L.m-3 of water. The study shows the achievement of
structural concrete with fck of up to 80 MPa with very low CO2eq emissions and energy consumption, through the use of high levels of mineral additions (MA) and reduced environmental impact.
Referências
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12653: Materiais pozolânicos - Requisitos. Rio de Janeiro, 2014.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12821: Preparação de concreto em laboratório. Rio de Janeiro, 2009.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 16697: Cimento Portland - Requisitos. Rio de Janeiro - RJ, 2018.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5738: Concreto: Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2003.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7211: Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro, 2009.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 67: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998.
AGOPYAN, V.; JOHN, V. M. O desafio da sustentabilidade na Construção Civil. São Paulo Blucher, 2011 (Série Sustentabilidade, 5).
CAMPOS, H. F. Concreto de alta resistência utilizando pó de pedra como substituição parcial do Cimento Portland: Estudo experimental. Dissertação(Mestrado em Engenharia de Construção Civil) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
COSTA, B. L. C., Quantificação das emissões de CO2 geradas na produção de materiais utilizados na construção civil. Dissertação, COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2012.
COURARD, L.; HERFORT, D.; VILLAGRÁN, Y. Limestone powder. In: DE BELIE, N.; SOUTSOS, M.; GRUYART, E. (Eds.). RILEM State-of-the-art Reports, Technical Committee 238 SCM, Working Group 4., Cham: Springer, v. 25, p. 122-151, 2018.
DAMINELI, B. L. Conceitos para formulação de concretos com baixo consumo de ligantes: controle reológico, empacotamento e dispersão de partículas. 2013. 237 p. Tese (Doutorado em Engenharia) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2013.
DAMINELI, B. L.; KEMEID, F. M.; AGUIAR, P. S. Measuring the Eco-Efficiency of Cement Use. Cement and Concrete Composites, v. 32, n. 8, p. 555-562, 2010.
DAMTOFT, J. S.; LUKASIK, J.; HERFORT, D.; GARTNER, E.; SORRENTINO, D. (2008) Sustainable development and climate change initiatives. Cement and Concrete Research 38:115–127.
DE MATOS, P. R.; SAKATA, R. D.; PRUDÊNCIO JR, L. R. Eco-efficient low binder high-performance self-compacting concretes. Construction and Building Materials, v. 225, p. 941–955, 2019.
DE WEERDT, K.; HAHA, M. B.; LE SAOUT, G.; KJELLSEN, K. O. Hydration mechanisms of ternary Portland cements containing limestone powder and fly ash. Cement and Concrete Research, n. 41, p. 279-291, 2011.
DESCHNER, F.; WINNEFELD, F.; LOTHENBACH, B. Hydration of Portland cement with high replacement by siliceous fly ash. Cement and Concrete Research, v. 42, p. 1389-1400, 2012.
DETWILER, R. J.; MEHTA, P. K. Chemical and Physical Effects of Silica Fume on the Mechanical Behavior of Concrete. ACI Materials Journal, v. 86, n. 6, p. 609–614, 1989.
DHIR, R. K.; LIMBACHIYA, M. C.; McCARTHY, M. J. Evaluation of Portland limestone cements for use in concrete construction. Materials and Structures, v. 40, n. 5, p. 459-473, 2007.
FELTRIN, C. S; ISAIA, G. C.; RUVIARO, E. R.; RODRIGUES, A.; RIBEIRO, L. Empacotamento de partículas com fíler calcário em concretos: um estudo das propriedades e sustentabilidade. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 58., Belo Horizonte, 2016. Anais... Belo Horizonte: IBRACON.
FENNIS, S. A.; WALRAVEN, J. C. Using particle packing technology for sustainable concrete mixture design. Heron, v. 57, n. 2, p. 73-101, 2012.
FUNK, J.; DINGER, D. Particle packing, part III: discrete versus continuous particles sizes. Interceram, n. 41, p. 332-334, 1992.
GARTNER, E.; HIRAO, H. A review of alternative approaches to the reduction of CO2 emissions associated with the manufacture of the binder phase in concrete. Cement and Concrete Research, v. 78, p. 126–142, Jun. 2015.
GCCA. Global Cement and Concrete Association (2017). https://gccassociation.org/sustainability-innovation/gnr-gcca-in-numbers/. Acesso em: 02 abr. 2020.
HABERT, G.; DENARIE, E.; SAJNA, A.; ROSSI, P. Lowering the global warming impact of bridge rehabilitations by using Ultra High Performance Fibre Reinforced Concretes. Cement and Concrete Composites, n. 38, p. 1-11, 2013.
HELENE, P. R.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo: Pini, 1992.
HERFORT, D. (2008). Developments needed in the production and use of cement for large reductions in CO2 emissions by 2050. In: Proceedings of the Anna Maria workshop IX sustainable cements: challenges, opportunities & applications (November 11–14).
IRASSAR, E. F. Sulfate attack on cementitious materials containing limestone filler - A review. Cement and Concrete Research, v. 39, n. 3, p. 241-254, 2009.
ISAIA, G .C., GASTALDINI, A. L. G., Perspectivas ambientais e econômicas do concreto com altos teores de adições minerais: um estudo de caso. Ambiente Construido, v.4, n.2, pp. 19-30, Abr/Jun. 2004.
ISAIA, G. C.; FURQUIM, P.; GASTALDINI, A. L. G.A statistical approach of binary and ternary concrete mixtures with mineral additions. Construction & Building Materials, v. 36, p. 597-603, 2012.
ISAIA, G. C.; GASTALDINI, A. L. G.; MORAES, R. Physical and pozzolanic action of mineral additions on the mechanical strength of high-performance concrete. Cement& Concrete Composites, v. 25, p. 69-76, 2003.
JOHN, V. M.; DAMINELI, B. L.; QUATTRONE, M. Fillers in cementitious materials: Experience, recent advances and future potential. Cement and Concrete Research, v. 114, p. 65-78, 2018.
KJELLSEN, K. O.; GUIMARAES, M.; NILSSON, A. The CO2 balance of concrete in a life cycle perspective. Danish Technological-DTI, 2005.
LOLLINI, F.; REDAELI, E.; BERTOLINI, L. Effects of Portland cement replacement with limestone on the properties of hardened concrete. Cement and Concrete Composites, v. 46, 2014, p. 32-40.
MADANI, H.; RAMEZANIANPOUR, A. A. The influence of Ultrafine Filler Materials on Mechanical and Durability Characteristics of Concrete. Civil Engineering Infrastructures Journal, p. 251-262, 2016.
MALHOTRA, V. M.; ZHANG, M. H.; READ, P. H.; RYELLl, J. Long-Term Mechanical Properties and Durability Characteristics of High-Strength/High-Performance Concrete Incorporating Supplementary Cementing Materials under Outdoor Exposure Conditions. ACI Materials Journal, v. 97, no. 5, September-October 2000.
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 2o Ed. ed. São Paulo: IBRACON, 2014.
OLIVEIRA, I. R.; STUDART, A. R.; PILLEGI, R. G.; PANDOLFELLI, V. C. Dispersão e empacotamento de partículas – princípios e aplicações em processamento cerâmico. São Paulo: Fazendo Arte Editorial, 2000. 224p.
PALM, S; PROSKE, T.; REZVANI, M.; HAINER, S.; MULLER, C.; GRAUBNER, C. A. Cements with a high limestone content – Mechanical properties, durability and ecological characteristics of the concrete. Construction and Building Materials, v. 119, p. 308-318, ago. 2016.
PERLOT, C.; ROUGEAU, P.; DEHAUDT, S. Slurry of metakaolin combined with limestone addition for self-compacted concrete. Application for precast industry. Cement & Concrete Composites, v. 44, p. 50-57, nov. 2013.
SCRIVENER, K. L.; JOHN, V. M.; GARTNER, E. M. Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry. Cement and Concrete Research, v. 114, n. March, p. 2–26, 2018.
SNIC. Sindicato Nacional da Indústria do Cimento. ROADMAP tecnológico do cimento: potencial de redução das emissões de carbono da indústria do cimento brasileira até 2050, coordenado por Gonzalo Visedo e Marcelo Pecchio. Rio de Janeiro, 64 p., 2019.
ZHAO, H.; SUN, W.; WU, X.; GAO, B. The properties of the self-compacting concrete with fly ash and ground granulated blast furnace slag mineral admixtures. Journal of Cleaner Production, v. 95, p.66-74, 2015.
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