Abstract The use of supplementary cementitious materials to replace Portland clinker is one of the most effective strategies adopted by cement companies to reduce CO 2 emission on large-scale. However, due to the limited availability of traditional materials, alternative options are being investigated. The main objective of this research is to evaluate the characteristics and effect of different replacement levels of cement by dregs and grits on compressive strength. The wastes were ground and particles smaller than 75 µm were used. Chemical and physical were performed to characterize the dregs and grits. For both wastes, replacement levels of 0, 5, 10, 20 and 30% of cement mass were evaluated in the mortar production. The water-cement ratio and superplasticizer admixture content were kept constant. In fresh state, the consistency index and incorporated air content were obtained. Mortars made with dregs had higher strength compared to grits due to the higher combined water content. The results showed that it is possible to replace up to 36% of cement with dregs to obtain a strength of 25 MPa; and 15% for 40 MPa.

Resumo Ouso de adições minerais em substituição ao clínquer Portland é uma das medidas mitigadoras de emissão de CO2, mais promissoras em larga escala, adotadas pelas cimenteiras. Dada a limitação de disponibilidade de algumas, materiais alternativos vêm sendo investigados. A presente pesquisa teve como objetivo caracterizar e avaliar o efeito de diferentes teores de dregs e grits em substituição parcial ao cimento na resistência à compressão. Os resíduos foram submetidos à moagem, utilizando-se partículas inferiores a 75 µm. Foram realizados ensaios para caracterização química e física dos dregs e grits. Para ambos os resíduos, foram analisados os teores de 0, 5, 10, 20 e 30% em substituição à massa de cimento na produção de argamassas. A relação água/finos e o teor de aditivo superplastificante foram mantidos constantes. No estado fresco, foram avaliados o índice de consistência e o teor de ar incorporado. As argamassas com dregs proporcionaram maior resistência em relação às com grits devido ao maior teor de água combinada. Os resultados mostraram que é possível substituir até 36% do cimento por esse resíduo para obtenção de resistência à compressão de 25 MPa e 15% para 40 MPa.

RESUMO Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da granulometria e do teor de resíduo de polimento de placas cerâmicas em substituição ao cimento na resistência mecânica de matrizes cimentícias. Foram produzidos oito tipos de argamassa, com traço 1:3 em massa com relação água/finos de 0,48, com variações de 0, 10, 30 e 50% de resíduo em substituição ao cimento. Foram adotados resíduos com duas granulometrias distintas: in natura e moído por 30 minutos em moinho de bolas. O resíduo foi caracterizado pelos ensaios de massa específica, granulometria a laser, difração de raios X e método Chapelle modificado. As argamassas foram avaliadas no estado fresco pelo índice de consistência, densidade de massa e teor de ar e, no estado endurecido, pela resistência à compressão aos 7, 28 e 150 dias. A moagem do resíduo de polimento cerâmico mostrou-se benéfica, visto que promoveu o desenvolvimento da atividade pozolânica e propiciou um aumento da resistência à compressão. Os resultados mostraram que o resíduo moído num teor de 30% propicia uma resistência à compressão de 34 MPa aos 28 dias, podendo atingir 38 MPa aos 150 dias. A substituição do cimento pelo resíduo de polimento com granulometria controlada pode ser favorável por apresentar menor custo e impacto ambiental, tanto pelo reaproveitamento do resíduo ou como contribuição para a mitigação do CO2.

ABSTRACT This study aims to evaluate the influence of particle size distribution and the content of the replacement of cement by ceramic tile polishing residue on the mechanical strength of cementitious matrices. Eight types of mortars were produced in a ratio of 1:3 by weight (cement: sand) and water/fine (cement + residue) ratio of 0.48 with levels of replacement of 0; 10; 30 and 50% of ceramic tile polishing residue. It was adopted waste with two different particle size distributions: in natura and ground by 30 minutes in a ball mill. Residues were characterized by specific mass; laser diffraction analysis; X-ray diffraction and Chapelle modified method. In the fresh state, mortars were evaluated by tests of consistency, mass density and air content and in the hardened state by compression strength at 7, 28 and 150 days. The grinding of ceramic tile polishing residue was beneficial because it promoted the development of pozzolanic activity and an increase of the compression strength. The results showed that the replacement of 30% cement by ground residue resulted in compressive strength of 34 MPa at 28 days and it can reach 38MPa at 150 days. The replacement of cement by ceramic tile polishing residue with a controlled size particle distribution can be favorable to the industry because it possible reduce costs and environmental impact both by reuse of the residue or as a contribution to CO2 mitigation.

Resumo Este artigo tem como objetivo avaliar o efeito do teor e da dispersão de partículas de fino calcário em substituição ao ligante para a aderência substrato-matriz cimentícia. Para tal, foram produzidas argamassas com 0%, 30% e 60% de substituição do teor de cimento por fino calcário, de granulometria inferior à do cimento; também foi avaliada a dispersão das partículas pela adição de 0,02% de dispersante à base de policarboxilato às argamassas aplicadas sobre blocos cerâmicos hidrofugados. O comportamento reológico das argamassas, medido por reometria rotacional, variou conforme o teor de fino calcário e o uso de dispersante. Apesar da redução das propriedades mecânicas, a substituição de 60% de ligante por finos calcários combinado ao uso de dispersante pode aumentar a aderência em 76%. O acréscimo de aderência pode ser explicado pelo aumento da área de contato entre a argamassa e o substrato. Essa conclusão é de interesse prático, pois mostra que é possível reduzir a quantidade de ligante da matriz sem afetar sua resistência de aderência.

Abstract This study investigates the effects of the content and dispersion of limestone fine particles on the bond strength of mortar-brick interfaces. Mortars with 0%, 30% and 60% replacement of binder by limestone fines with a particle size distribution lower than cement. We also evaluated particle dispersion by adding 0.02% polycarboxylate-based dispersing admixture to the mortars applied on the surfaces of clay bricks treated with a water repellent. The rheological behavior of the mortars varied depending on the particle size of the limestone fines used and the admixture added, measured by a rotational rheometer. Despite a reduction in the mechanical properties, the 60% replacement of of binder by limestone fines, associated with the use of dispersing admixture can increase the bond strength of the mortar-brick interface by 76%. The increased adherence can be explained by the increased area or contact between substrate and mortar. The conclusion has practical implications, as it demonstrates that is possible to reduce the amount of matrix binder without changing bond strength.

Um modelo simplificado foi desenvolvido para estimar o potencial de penetração de partículas típicas de matrizes de argamassas e concretos nos poros de um substrato. O modelo considera que, após serem lançadas sobre a superfície, as partículas com área de projeção no plano menor ou igual à área do poro podem penetrá-la. Foram estudadas cinco matrizes distintas, constituídas por partículas de cimento, cal, filer calcário, microssílica e argamassa aplicadas em três substratos com distribuição do tamanho de poros similares aos encontrados no mercado nacional. A distribuição granulométrica das partículas foi obtida por ensaios de granulometria a laser e a distribuição do tamanho dos poros e a porosidade dos substratos por porosimetria de intrusão de mercúrio. Os resultados obtidos mostraram que o potencial penetração de partículas nos poros não atinge 1% do volume total de partículas presentes na matriz, mesmo para a matriz com granulometria mais fina (microssílica) em substrato com faixa de poros mais ampla (substrato cimentício) numa relação área do poro/área da partícula igual a 1. Conforme modelo proposto, a contribuição da parcela mecânica pela penetração de partículas nos poros para aderência é insignificante.

A simplified model was developed to estimate the penetration potential of particles typical of mortars and concrete into the pores of different substrates. This model considers that particles with projected area less than or equal to the pore area can penetrate the pore. Five suspensions made with particles of cement, hydrated lime, ground limestone, microsilica, and a typical cement mortar were applied in three different substrates with different pore size distributions, similar to substrates found in the market. The particle size distribution was obtained by laser diffraction granulometry, while the pore size distribution and the porosity of substrates were measured by mercury intrusion porosimetry. The results showed that the potential penetration of particles in the pores is less than 1% of the total volume of particles, even for the suspensions with finer particle size (microsilica) on a substrate with larger pores (cementitious substrate), considering a pore area/particle area ratio of 1. The model showed that the mechanical contribution to the penetration of the particles into the pores is negligible.