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Tipo: Dissertação
Título: Estabilização de areia descartada de fundição a partir de ligante álcali-ativado: comportamento mecânico, microestrutura e lixiviação
Autor(es): Pompermaier, Claudio Luiz
Primeiro Orientador: Korf, Eduardo Pavan
Primeiro coorientador: Prietto, Pedro Domingos Marques
Primeiro membro da banca: Ferrazzo, Suéllen Tonatto
Segundo membro da banca: Dalla Rosa, Francisco
Resumo: O cimento Portland é um material com grande impacto ambiental, sendo responsável por até 8% das emissões globais de CO2. Ao mesmo tempo, a produção industrial e agrícola geram constantemente um grande volume de resíduos, como a areia descartada de fundição (ADF), a cinza de casca de arroz e as cascas de ovos. Para reduzir os impactos da produção do cimento Portland e da disposição de resíduos, pesquisas estão sendo conduzidas para o desenvolvimento de cimentos alternativos, como os ligantes álcali-ativados (LAA). Estes ligantes podem ser produzidos a partir da ativação alcalina de resíduos fontes de aluminossilicatos. Neste contexto, este estudo avaliou o desempenho mecânico da ADF estabilizada com um LAA obtido a partir de cinza de casca de arroz (CCA), cal de casca de ovo hidratada (CCOH) e solução de hidróxido de sódio (NaOH). Foram avaliadas propriedades mecânicas, lixiviação e microestrutura. A durabilidade do material foi verificada bem como o efeito dos ciclos de molhagem e secagem na resistência mecânica e na lixiviação de metais. Para a avaliação de desempenho mecânico, foram testados diversos teores de ligante, pesos específicos secos e teores de umidade. As misturas ADF-LAA com maior teor de ligante e peso específico atenderam aos critérios de resistência à compressão simples e de perda de massa acumulada (PMA) para utilização como camada de pavimento. Os ciclos de molhagem e secagem não comprometeram significativamente a resistência do material e as concentrações de metais lixiviados não ultrapassaram os limites de toxicidade. A análise de FTIR confirmou a formação de gel CSH. As imagens MEV-EDS demonstraram uma microestrutura mais compacta aos 28 dias com maior formação de produtos cimentantes. Os mapas químicos confirmaram traços dos elementos sílica (Si) e cálcio (Ca) em maior proporção, bem como sódio (Na), alumínio (Al), ferro (Fe) e magnésio (Mg) em menor proporção. A ADF estabilizada com LAA a partir de CCA, CCOH e solução de NaOH apresenta potenciais aplicações na área da engenharia e geotecnia, representando uma alternativa para a valoração dos subprodutos e resíduos envolvidos.
Abstract/Resumen: Portland cement is a material with a large environmental impact, being responsible for up to 8% of global CO2 emissions. In addition, industrial and agricultural activities results a large volume of waste, such as waste foundry sand (WFS), rice husk ash (RHA) and eggshells. To reduce the impacts of Portland cement production and waste disposal, research is being conducted on the development of alternative cements, such as alkali-activated binders (AABs). These binders can be produced from the alkaline activation of aluminosilicate-rich waste materials. In this context, this study evaluated the mechanical performance of WFS stabilized with an AAB obtained from RHA, hydrated eggshell lime (HEL) and sodium hydroxide solution. Mechanical properties, leaching, and microstructure were evaluated. The durability of the material was verified, as well as the effect of wetting and drying cycles on mechanical strength and metal leaching. For the mechanical performance evaluation, different binder contents, dry specific weights, and moisture contents were tested. The WFS-AAB mixtures with higher binder content and specific weight met the unconfined compressive strength (UCS) and acumulative mass loss (ALM) criteria for use as a pavement layer. The wetting and drying cycles did not significantly compromise the material's strength, and the concentrations of leached metals did not exceed the toxicity limits. FTIR analysis confirmed the formation of CSH gel. SEM-EDS images showed a more compact microstructure at 28 days with increased formation of cementitious products. Chemical maps confirmed traces of the elements silicon (Si) and calcium (Ca) in higher proportions, as well as sodium (Na), aluminum (Al), iron (Fe), and magnesium (Mg) in lower proportions. WFS stabilized with AAB from RHA, HEL, and NaOH solution has potential applications in engineering and geotechnics, representing an alternative for the valorization of the by-products and waste involved.
Palavras-chave: Álcali-ativação
Resíduos industriais e agrícolas
Propriedades mecânicas
Durabilidade
Lixiviação
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Erechim
Nome do Programa de Pós Graduação : Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/7724
Data do documento: Mar-2024
Nível: Mestrado
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental

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