Influência da cinza do bagaço de cana-de-açúcar na microestrutura de compostos cimentícios com cura em autoclave
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Fernando do Couto Rosa Almeida
Débora Ribeiro Lopes
Laísa do Rosário Souza Carneiro
Débora Ribeiro Lopes
Laísa do Rosário Souza Carneiro
Resumo
A cura em autoclave acelera a hidratação do cimento, aumenta a resistência mecânica
e permite a desforma rápida. Nesse tipo de cura é comum a utilização de uma fonte
externa de silício para melhorar o desenvolvimento da microestrutura e por causa
disso, a cinza de bagaço de cana-de-açúcar (CBCA) foi utilizada. Assim, o objetivo
desta pesquisa foi avaliar a influência da utilização da cinza do bagaço de cana-deaçúcar (CBCA) na microestrutura de compostos cimentícios submetidos à cura em
autoclave. O trabalho foi dividido em duas etapas: análise da heterogeneidade de
quatro tipos de CBCA; e avaliar a influência da CBCA na microestrutura e resistência
à compressão de compósitos cimentícios. Na primeira etapa, duas cinzas foram
obtidas a partir da queima de bagaço e duas a partir da “requeima” de cinzas coletadas
nas bacias de decantação para redução da matéria orgânica. As CBCA foram
caracterizadas quanto à perda ao fogo, composição química, morfologia,
granulometria e reatividade (ensaio de Lúxan). Observou-se comportamento
semelhante entre as CBCA dos bagaços e entre as decantadas. As CBCA dos
bagaços apresentaram maior reatividade, porém a perda de massa (>90%)
inviabilizou sua aplicação. Assim, as CBCA das caldeiras foram usadas para moldar
as argamassas com traço 1:3 (aglomerante: areia), na qual o aglomerante foi
composto por 0%, 10%, 20% e 30% de CBCA como substituição da massa de
cimento. O fator água/aglomerante foi de 0,5 e dois tipos de curas foram realizadas:
cura submersa em solução saturada em hidróxido de cálcio e cura em autoclave. As
amostras foram analisadas quanto à microestrutura, porosidade, absorção de água e
resistência à compressão. A cura submersa resultou em maior resistência mecânica,
devido à menor porosidade. As amostras com CBCA apresentaram cerca de 20% de
resistência à compressão menor em relação à referência, sem variação significativa
entre os diferentes teores de CBCA. Em autoclave, apenas o teor de 30% evitou a
formação da fase α-C2SH, permitindo o desenvolvimento de tobermorita e xonotlita.
No entanto, a maior porosidade resultou em menor resistência. Conclui-se que a cura
submersa proporcionou melhor desempenho que a cura em autoclave.
Abstract
Autoclave curing accelerates cement hydration, increases mechanical strength, and
enables rapid demolding. In this type of curing, it is common to use an external silicon
source to enhance microstructure development; therefore, sugarcane bagasse ash
(SCBA) was used. This research aimed to evaluate the influence of SCBA on the
microstructure of cementitious composites subjected to autoclave curing. The study
was divided into two steps: analysis of the heterogeneity of four types of SCBA, and
evaluation of their influence on the microstructure and compressive strength of
cementitious composites. In the first stage, two ashes were obtained from bagasse
combustion, and two others were re-burned in the laboratory from ashes collected in
decantation basins, aiming to reduce organic matter content. SCBA samples were
characterized in terms of loss on ignition, chemical composition, morphology, particle
size distribution, and reactivity (Lúxan test). Similar behavior was observed between
the bagasse-derived ashes and between the decanted ashes. The SCBA from
bagasse showed higher reactivity, but the mass loss (>90%) made its use impractical.
Thus, the SCBA from the boilers was used to produce mortars with a 1:3 mix ratio
(binder:sand), in which the binder consisted of 0%, 10%, 20%, and 30% SCBA as a
partial replacement of cement by mass. The water-to-binder ratio was 0.5, and two
curing methods were applied: water curing in a saturated calcium hydroxide solution
and autoclave curing. Samples were analyzed for microstructure, porosity, water
absorption, and compressive strength. Water curing resulted in higher mechanical
strength due to lower porosity. SCBA-containing samples showed approximately 20%
lower compressive strength compared to the reference, with no significant variation
among different SCBA contents. Under autoclave curing, only the 30% replacement
level prevented the formation of the α-C2SH phase, enabling the development of
tobermorite and xonotlite. However, the increased porosity led to lower strength. It was
concluded that water curing provided better performance than autoclave curing.
Assunto
Construção civil, Materiais de construção, Cimento, Compósitos, Bagaço de cana, Microestrutura
Palavras-chave
Microestrutura, Heterogeneidade de resíduos, CBCA, Cura autoclave
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