Análise da redução da alcalinidade de compósitos cimento-madeira em função da substituição parcial do cimento Portland por pozolanas

Lima, Adauto José Miranda de; Iwakiri, Setsuo

doi:10.1590/S1517-707620190004.0839

Brasil

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Artigos • Matéria (Rio J.) 24 (4) • 2019 • https://doi.org/10.1590/S1517-707620190004.0839 linkcopiar

Análise da redução da alcalinidade de compósitos cimento-madeira em função da substituição parcial do cimento Portland por pozolanas

Analysis of the alkalinity reduction of the wood-cement composites in the function of the partial replacement of the Portland cement by pozzolans

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a redução da alcalinidade de compósitos cimento-madeira, produzido com cimento Portland e partículas residuais de Pinus spp., em função da substituição gradual do cimento Portland pelas pozolanas sílica ativa (SA) metacaulim (MK), cinza volante (CV), escória de alto-forno (EAF), cinza de casca de arroz (CCA) e resíduo de cerâmica calcinada (RCC). Para tanto, foram produzidos corpos de prova cilíndricos, com diâmetro de 5 cm, com compósitos com 100% de cimento Portland e partículas residuais de Pinus spp., adotados como referência e, com substituições parciais do cimento por 0%, 5%, 10%, 15% e 20% de SA, 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de MK, CV, CCA e RCC e 0%, 30%, 40%, 50% e 60% de EAF. O resíduo de Pinus spp. inicialmente passou por pré-tratamento tipo extração em água fria por um período de 24 horas para melhorar a compatibilidade com a matriz cimentícia. Na produção dos compósitos foi utilizado um aditivo superplastificante de 1ª geração, base de lignosulfonatos, naftalenos e melaninas em teores que variaram entre 0% a 7,8% do teor de cimento e das pozolanas utilizadas e cloreto de cálcio bi-hidratado (CaCl₂.2H₂O) como aditivo acelerador de pega, em teores que variaram entre 0% a 4,5%, calculados em massa em relação ao teor de cimento dos compósitos. Os compósitos ficaram em cura imersa por um período de 91 dias e após esse período foram moídos e adicionados a água deionizada, sendo o pH determinado através da solução de equilíbrio. Em relação ao compósito de Referência, que apresentou pH = 12,67, foram verificadas quedas significativas da alcalinidade dos compósitos estudados, em função da utilização das substituições parciais do cimento Portland, de 10,02% (20% de SA, com 4,5% de CaCl₂.2H₂O e 4,4% de SP), 12,55% (40% de MK, com 4,5% de CaCl₂.2H₂O e 7,8% de SP), 5,13% (40% de CV com 4,5% de CaCl₂.2H₂O), 3,87% (60% de EAF com 4,5% de CaCl₂.2H₂O), 15,15% (40% de CCA, com 4,5% de CaCl₂.2H₂O e 4,2% de SP) e 8,29% (40% de RCC, com 4,5% de CaCl₂.2H₂O e 2,6% de SP).

Palavras-chave Compósito cimento-madeira; Pinus spp.; pozolanas; pozolanas

CARACTERÍSTICAS		CIMENTO	SA	MK	CV	EAF	CCA	RCC
iO₂	%	18,86	95,80	59,05	37,40	59,05	70,56	58,26
Al₂O₃	%	4,19	0,07	25,98	12,94	25,98	0,17	25,24
Fe₂O₃	%	2,56	0,06	5,21	0,72	5,21	0,15	7,49
CaO	%	60,51	0,23	0,40	39,57	0,40	0,20	0,18
MgO	%	4,21	0,48	0,47	4,79	0,47	0,03	0,17
K₂O	%	-	0,67	2,79	0,54	2,79	0,03	0,29
NaO₂	%	-	0,18	0,07	0,25	0,07	-	-
TiO₂	%	-	-	-	0,73	-	-	0,90
SO₃	%	2,96	-	-	1,92	-	0,40	0,05
Perda ao Fogo	%	3,44	-	5,41	-	5,41	-	-
H₂O	%	-	0,29	-	-	-	-	-
CO₂	%	-	-	28,70	-	28,70	-	7,26
pH		12,73	8,82	8,85	11,98	8,85	6,00	6,10
Finura # 325	%	0,48	1,10	46,80	7,80	46,80	0,85	0,73
Sup. Esp.	cm²/g	4.292,00	220.000,00	2.710,00	6.800,00	2.710,00	14.780,00	14.950,00
Massa Esp.	g/cm³	3,09	2,19	2,06	2,92	2,06	2,02	2,61

CARACTERÍSTICAS		MÉTODO	RESULTADO
Massa Específica U = 0%	(g/cm³)	ABNT NBR NM 52: 2009 [ ³³ ]	1,28
Massa Unitária (Madeira Particulada) U = 0%	(g/cm³)	ABNT NBR NM 52: 2009 [ ³³ ]	0,17
Massa Unitária (Madeira Sólida) U = 0%	(g/cm³)	ABNT NBR 7190: 1997 [ ³⁴ ]	0,41
Dimensão Máxima Característica	(mm)	ABNT NBR NM 248: 2003[ ³⁵ ]	2,40
Absorção de Água	(%)	ABNT NBR 7190: 1997 [ ³⁴ ]	129,62
Extrativos Totais	(%)	TAPPI T 204 CM: 2017 [ ³⁶ ]	2,43
pH		TAPPI T 252 OM: 2016 [ ³⁷ ]	5,07

TRATAMENTO	CIMENTO (%)	SA (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)
1	100%	-	-	-
2	100%	-	4,5%	-
3	95%	5%	2,0%	0,3%
4	90%	10%	1,0%	0,8%
5	90%	10%	2,0%	1,0%
6	90%	10%	3,0%	1,2%
7	85%	15%	2,0%	2,0%
8	80%	20%	-	3,0%
9	80%	20%	4,5%	4,4%

TRATAMENTO	CIMENTO (%)	MK, CV, CCA e RCC (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)
1	100%	-	-	-
2	100%	-	4,5%	-
3	90%	10%	2,0%	1,4%
4	80%	20%	1,0%	2,4%
5	80%	20%	2,0%	2,4%
6	80%	20%	3,0%	2,4%
7	70%	30%	2,0%	3,0%
8	60%	40%	-	3,4%
9	60%	40%	4,5%	4,2%

TRATAMENTO	CIMENTO (%)	EAF (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)
1	100%	-	-	-
2	100%	-	4,5%	-
3	70%	30%	2,0%	-
4	60%	40%	1,0%	-
5	60%	40%	2,0%	-
6	60%	40%	3,0%	-
7	50%	50%	2,0%	-
8	40%	60%	-	-
9	40%	60%	4,5%	-

TRATAMENTO	SA (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)	pH	cv (%)	EP	VAR (%)
1	-	-	-	12,67A	0,09	0,007	-
2	-	4,5%	-	12,60B	0,05	0,003	-0,55
3	5%	2,0%	0,3%	12,31C	0,09	0,007	-2,84
4	10%	1,0%	0,8%	12,30C	0,05	0,003	-2,92
5	10%	2,0%	1,0%	12,24D	0,09	0,007	-3,39
6	10%	3,0%	1,2%	12,20E	0,05	0,003	-3,71
7	15%	2,0%	2,0%	12,14F	0,14	0,010	-4,18
8	20%	-	3,0%	12,07G	0,25	0,017	-4,74
9	20%	4,5%	4,4%	11,40H	0,05	0,003	-10,02

TRATAMENTO	MK (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)	pH	cv (%)	EP	VAR (%)
1	-	-	-	12,67A	0,09	0,007	-
2	-	4,5%	-	12,60B	0,05	0,003	-0,55
3	10%	2,0%	0,7%	12,33D	0,09	0,007	-2,68
4	20%	1,0%	2,6%	12,38C	0,19	0,013	-2,29
5	20%	2,0%	2,6%	12,26E	0,12	0,009	-3,24
6	20%	3,0%	2,8%	12,22F	0,05	0,003	-3,55
7	30%	2,0%	4,6%	11,58G	0,33	0,022	-8,60
8	40%	-	5,8%	11,41H	0,13	0,009	-9,94
9	40%	4,5%	7,8%	11,08I	0,05	0,003	-12,55

TRATAMENTO	CV (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)	pH	cv (%)	EP	VAR (%)
1	-	-	-	12,67A	0,09	0,007	-
2	-	4,5%	-	12,60B	0,05	0,003	-0,55
3	10%	2,0%	-	12,36C	0,08	0,006	-2,45
4	20%	1,0%	-	12,36CD	0,12	0,009	-2,54
5	20%	2,0%	-	12,33D	0,05	0,003	-2,68
6	20%	3,0%	-	12,31E	0,05	0,003	-2,84
7	30%	2,0%	-	12,24F	0,05	0,003	-3,39
8	40%	-	-	12,25F	0,25	0,018	-3,31
9	40%	4,5%	-	12,02G	0,17	0,012	-5,13

TRATAMENTO	EAF (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)	pH	cv (%)	EP	VAR (%)
1	-	-	-	12,67A	0,09	0,007	-
2	-	4,5%	-	12,60B	0,05	0,003	-0,55
3	30%	2,0%	-	12,37E	0,17	0,012	-2,37
4	40%	1,0%	-	12,47C	0,08	0,006	-1,58
5	40%	2,0%	-	12,40D	0,05	0,003	-2,31
6	40%	3,0%	-	12,34F	0,05	0,003	-2,60
7	50%	2,0%	-	12,28G	0,08	0,006	-3,08
8	60%	-	-	12,35F	0,08	0,006	-2,53
9	60%	4,5%	-	12,18H	0,17	0,012	-3,87

TRATAMENTO	CCA (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)	pH	cv (%)	EP	VAR (%)
1	-	-	-	12,67A	0,09	0,007	-
2	-	4,5%	-	12,60B	0,05	0,003	-0,55
3	10%	2,0%	1,4%	12,29C	0,05	0,003	-3,00
4	20%	1,0%	2,4%	12,25D	0,08	0,006	-3,31
5	20%	2,0%	2,4%	12,11E	0,13	0,009	-4,42
6	20%	3,0%	2,4%	11,75F	0,05	0,003	-7,26
7	30%	2,0%	3,0%	11,65G	0,36	0,024	-8,05
8	40%	-	3,4%	11,38H	0,33	0,022	-10,18
9	40%	4,5%	4,2%	10,75I	0,14	0,009	-15,15

TRATAMENTO	RCC (%)	CaCl_2.2H₂O (%)	SP (%)	pH	cv (%)	EP	VAR (%)
1	-	-	-	12,67A	0,09	0,007	-
2	-	4,5%	-	12,60B	0,05	0,003	-0,55
3	10%	2,0%	0,5%	12,30CD	0,05	0,003	-2,92
4	20%	1,0%	0,6%	12,33C	0,09	0,007	-2,68
5	20%	2,0%	0,6%	12,30CD	0,05	0,003	-2,92
6	20%	3,0%	0,6%	12,27D	0,05	0,003	-3,16
7	30%	2,0%	1,2%	12,27D	0,14	0,010	-3,16
8	40%	-	2,6%	11,93E	0,59	0,040	-5,84
9	40%	4,5%	2,6%	11,62F	0,13	0,009	-8,29

POZOLANA	FUNÇÃO	R	R²	SIGNIFICÂNCIA
SA	pH=12,802-0,04178.(SA)-0,08043.(CaCl₂)	0,9374	0,8777	10,0.10^-9%
MK	pH=12,871-0,03498.(MK)-0,05327.(CaCl₂)	0,9514	0,9052	5,3.10^-11%
CV	pH=12,649-0,01796.(CV)-0,03074.(CaCl₂)	0,9528	0,9078	3,8.10^-11%
EAF	pH=12,693-0,0062413.(EAF)-0,03073.(CaCl₂)	0,9608	0,9231	4,3.10^-12%
CCA	pH=12,911-0,03837.(CCA)-0,0971.(CaCl₂)	0,9678	0,9367	4,2.10^-13%
RCC	pH=12,731-0,019222.(RCC)-0,054339.(CaCl₂)	0,9342	0,8727	1,8.10^-9%

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[1] AS: Sílica ativa; MK: Metacaulim; CV: Cinza volante; EAF: Escória de alto-forno; CCA: Cinza de casca de arroz; RCC: Resíduo de cerâmica calcinada.