Resumo Este estudo analisa, por meio do custo do ciclo de vida e da avaliação do ciclo de vida, a produção de misturas binárias de concreto constituídas por pozolanas artificiais e resíduos de demolição de concreto. Foram desenvolvidas dez formulações diferenciando-as quanto aos traços, conteúdo de ligantes e agregados, a fim de verificar o potencial emprego em pilares de concreto, tendo sido, portanto, adotado como sendo a unidade funcional do estudo. As devidas substituições foram de 25% de cimento Portland por cinza volante e cinza de casca de arroz, além de substituições de 15% e 30% de agregados graúdos naturais por resíduos de demolição de concreto. Os resultados evidenciam que as misturas com pozolanas e resíduos de demolição apresentaram uma maior resistência de penetração de cloretos, o menor custo de concreto foi alcançado na maior resistência característica de 35 MPa e que o concreto contendo 15% de substituição do agregado graúdo natural pelo agregado reciclado de concreto e substituição de 25% de cimento por cinza de casca de arroz pode ser classificado como o mais sustentável, principalmente em emissões de dióxido de carbono, dentre as misturas estudadas.

Abstract This study analyses, by means of lifespan cost and lifespan assessment, the production of binary concrete admixtures compound by artificial pozzolan and concrete demolition waste. Ten formulations were developed, differentiating them in terms of mixtures, binder and aggregate content, in order to verify their potential use in concrete columns. The replacements were 25% of Portland cement for fly ash and rice husk ash, 15% and 30% of natural coarse aggregates for concrete demolition waste. The results revealed that the mixtures with pozzolan and demolition waste showed higher resistance to chloride penetration. The lowest concrete cost was achieved in the highest compressive strength (35 MPa) and the concrete admixture containing 15% replacement of the natural coarse aggregate by the recycled concrete aggregate and 25% substitution of cement by rice husk ash can be classified as the most environmentally sustainable one, especially in carbon dioxide emissions, among the mixtures studied.

Resumo Pozolanas ricas em sílica, como a Cinza de Casca de Arroz (CCA), contribuem para o aumento da resistência à compressão, mas, ao mesmo tempo, podem contribuir para a ocorrência de reação álcali agregado (RAA). Por sua vez, as pozolanas que contêm aluminatos, como o Resíduo de Cerâmica Vermelha (RCV), podem ser eficientes para a mitigação da RAA, no entanto, há uma tendência à reduzir a velocidade de desenvolvimento da resistência à compressão. A assocoação de diferentes tipos de materiais pozolânicos, contudo, podem resultar em um efeito sinérgico, compensando deficiências individuais. Este artigo apresenta um estudo com CCA, RCV e o emprego combinado dos dois materiais, com o objetivo de obter melhorias tanto quanto ao comportamento mecânico quanto à durabilidade avaliada por RAA. Foi empregado um teor de substituição de 20% de cimento por material pozolânico. Os resultados do ensaio acelerado de RAA indicaram que a CCA é prejudicial para a RAA, mesmo quando empregada com agregado não reativo. Já o RCV é capaz de mitigar a RAA, mesmo quando empregado em conjunto com a CCA. Para oss resultados de resistência à compressão, a CCA pode compensar uma pequena perda de resistência associada ao uso de RCV.

Abstract Pozzolans rich in silica, such as Rice Husk Ash (RHA), contribute to compressive strength gain but at the same time might increase alkali-aggregate reaction (AAR) in mortar mixtures. Pozzolans that have aluminates, such as Fired Clay Brick Waste (FCW), can be efficient to mitigate AAR but tend to lead to a slower compressive strength development. The association of different types of pozzolans, however, may result in a synergistic effect, compensating individual deficiencies. This paper presents a study of mixtures containing RHA, FCW and these two materials combined, aiming to obtain benefits in the mechanical behavior and in the durability regarding AAR. A substitution rate of 20% Portland cement by pozzolanic material was used. Through accelerated AAR tests and compressive strength measurements, it was found that while RHA is considered harmful to AAR - even when using an innocuous aggregate - FCW presents benefits, also avoiding this deleterious effect when combined with RHA. The same occurs in the compressive strength development, where RHA compensates a small loss of compressive strength associated with the use of FWC alone.

RESUMO Este trabalho teve como objetivo avaliar o aumento da reatividade da cinza volante (CV) através do método sonoquímico combinado ao processo de sifonação da CV, a fim de separar materiais constituintes por fases, sendo elas amorfas e cristalinas. Em seguida, foram realizados tratamentos sonoquímicos em dois tipos de equipamentos como forma de comparação. Os materiais tratados foram caracterizados pelas técnicas de tamanho de partícula, massa específica, área superficial, composição química e mineralógica, e por fim, moldados conforme a norma NBR 5752:2014. O método Chapelle modificado também foi aplicado para verificar o consumo de hidróxido de cálcio. Como estudo complementar, foram realizadas análises microestruturais da CV antes e depois da aplicação do método sonoquímico utilizando a microscopia eletrônica de varredura. Os resultados de resistência à compressão comprovaram que o método utilizado contribuiu para um aumento de 84 para 112,9% do índice de pozolanicidade do material associado à aplicação do ultrassom. As amostras CV NAT, CV ULT SP e CV ULT UNI foram capazes de fixar maior quantidade de cal do que a CV SIF. Entretanto, o índice de atividade pozolânica, por meio da hierarquização indireta indica um comportamento favorável com a possibilidade, inclusive, de desclassificar a CV como material pozolânico, caso ela não passe por um processo de beneficiamento. Nas imagens microestruturais verificou-se uma redução no tamanho das partículas, causado, provavelmente pela quebra das pleosferas da CV.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the increase of fly ash reactivity (CV) through the sonochemistry method combined with the CV siphoning process, in order to separate constituent materials by phases, being amorphous and crystalline. After that, sonochemistry treatments were performed in two types of equipment as a way of comparison. The treated materials were characterized by the techniques of particle size, specific mass, surface area, chemical and mineralogical composition, and, finally, molded according to the norm NBR 5752: 2014. The modified Chapelle method was also applied to verify the consumption of calcium hydroxide. As a complementary study, microstructural analysis of CV was performed before and after the application of the sonochemistry method using scanning electron microscopy. The results of compressive strength proved that the method used contributed to an increase from 84 to 112.9% of the pozzolanicity index of the material associated with the application of ultrasound. The samples CV NAT, CV ULT SP and CV ULT UNI were able to fix higher amount of lime than CV SIF. However, the index of pozzolanic activity, through indirect hierarchization indicates a favorable behavior with the possibility, even, of declassifying the CV as pozzolanic material, if it is not submitted to a beneficiation process.. In microstructural images there was a reduction in particle size, probably caused by the breakdown of the CV pleospheres.

O desenvolvimento científico do cimento Portland é bastante difundido no Brasil e no mundo. Entretanto, o cimento sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), embora seja considerado de menor impacto ambiental, ainda têm como base estudos em fase relativamente precoce em relação aos já desenvolvidos para o cimento Portland mundialmente e com menor expressão ainda no âmbito nacional. Na produção do clínquer CSAB, produto base para a produção deste cimento, uma questão relevante está relacionada ao conteúdo de enxofre presente na farinha precursora, que é maior que no clínquer Portland. Materiais percursores a base de enxofre são necessários para formação de fases como a ye'elimita e anidrita, sendo que em quantidades inadequadas podem ser volatilizados subprodutos a base de enxofre que geram transtornos operacionais e ambientais. O excesso de enxofre na matéria-prima do cimento Portland pode ocasionar a elevação da emissão de SO2 com os gases de saída, abafando a suspensão do pré-aquecedor, além de provocar a formação de anéis de colagem no forno, escapando para atmosfera o SO2, o que pode contribuir para formação de chuvas ácidas. Além disso, a viabilização da produção do cimento CSAB depende da disponibilidade de matérias-primas a baixo custo, sendo o aproveitamento de resíduos industriais uma alternativa. Dentre os resíduos com potencial de uso em farinhas precursoras de clínquer CSAB destaca-se o lodo de anodização de alumínio, uma rica fonte de alumínio, elemento importante para formação desses cimentos. Assim, é importante avaliar o comportamento frente à perda de massa de farinhas precursoras de clínquer CSAB sintetizadas a partir de lodo de anodização do alumínio para verificar a influência do resíduo na decomposição de fases sulfatadas acima da temperatura de formação da ye'elimita (1250ºC). Foram compostas farinhas com reagentes químicos puros, com resíduo e com materiais convencionais. As matérias-primas foram proporcionadas por equações potenciais de formação de fases sintéticas a partir da composição de óxidos da farinha. Para verificação da perda de massa, foram realizadas análises termogravimétricas no intervalo de temperatura compreendido entre 30 e 1450ºC. O estudo comprovou a potencialidade no uso de resíduos do processamento de alumínio para produção de cimentos CSAB e se verificou que há um limite de temperatura próximo aos 1250ºC para evitar decomposição de fases sulfatadas e a consequente emissão de SO2.

Portland cement science is well established in Brazil and in the world; however, the development of calcium sulfoaluminate belite (CSAB) cements, considered a low-environmental impact material, is still in its initial stages relative to cement Portland abroad and there are even fewer studies nationally. One concern regarding the production of CSAB cements is the high amount of sulfur in the raw materials. Excess sulfur in the feed-stock of Portland cement causes the increase of SO2 emissions, a dampening the efficiency of the pre-heater in the clinker factory, in addition to causing the formation of bonding rings inside the kiln. The viability of the production of CSAB cement depends on the availability of raw materials at low cost, preferably with the use of an alternative industrial waste. Thus, the aim of this work is to analyze the mass loss of lab-made CSAB mixtures up to a temperature of 1450ºC, in order to verify the decomposition of sulfated compounds and to evaluate the possibility of replacing bauxite by an alternative source of Al2O3, namely by aluminum anodizing sludge (AAS) residue, which presents itself as an interesting raw-material for the production of CSAB clinker due to its high content of alumina. Mixtures made with pure chemicals, AAS residue and conventional materials were produced. Raw materials were proportioned based on equations formation of compounds synthetic from the mixture oxides composition. To check the mass loss, thermogravimetric analyzes were performed. It was concluded that the maximum temperature for CSAB clinker production should be close to 1250ºC to avoid decomposition of sulfur-containing phases and their related SO2 emissions.