Abstract The production of eco-efficient cement-based materials is essential to reduce CO2 emissions from the construction industry. A substantial reduction in global CO2 emissions can be achieved by using clinker in mortar and concrete more efficiently and using low-CO2 minerals as partial replacements for Portland cement. However, the proportioning of eco-efficient composites is complex and the reduction in clinker content may affect its properties. This paper aims to optimize the mix design of high-strength mortars containing supplementary cementitious materials (limestone filler, fly ash, metakaolin, silica fume). The compressible packing model associated with a simplex mixture design were used together with chemical parameters, to limit the amount of active SCMs for the model iterations. The results show a significant decrease in the environmental impact of the mortars, which presented compressive strengths between 76 and 118 MPa at 91 days and binder indexes between 10 and 15 kg/m3/MPa. The reactivity of the SCMs (based on the modified Chapelle test) were successfully used to establish the Portland cement substitution (up to 13%), preventing the presence of unreacted SCMs and optimizing the use of limestone filler and sand, which have a lower environmental impact. The high-performance blends reached 8.73 kg CO2e/MPa, up to a 30% reduction in CO2e emissions compared to the mortar with only Portland cement. ecoefficient eco efficient cementbased based CO industry lowCO2 lowCO low low-CO However properties highstrength high strength ash metakaolin fume. fume . fume) parameters iterations 7 11 9 1 kgm3MPa kgmMPa m3 m kg/m3/MPa test 13%, 13 13% , 13%) sand highperformance performance 873 8 73 8.7 CO2eMPa COeMPa e CO2e/MPa 30 COe kgm 87 8. eMPa 3
Resumo A produção de materiais ecoeficientes à base de cimento é essencial para reduzir as emissões de CO2 na indústria da construção civil. Pode-se alcançar reduções importantes nas emissões globais de CO2 pelo uso mais eficiente do clínquer em argamassas e concretos, e pela utilização de adições minerais de baixo teor de CO2 como substitutos parciais do cimento Portland. No entanto, a dosagem de compósitos ecoeficientes é complexa e a redução do teor de cimento pode afetar suas propriedades. Este artigo tem como objetivo otimizar a dosagem de argamassas contendo adições minerais (fíler de calcário, cinza volante, metacaulim, sílica ativa). O modelo de empacotamento compressível associado a um planejamento de mistura simplex foi utilizado juntamente com parâmetros químicos, para limitar a quantidade de adições minerais reativas para as iterações do modelo. Os resultados mostram uma redução significativa no impacto ambiental das argamassas, que apresentaram resistências à compressão entre 76 e 118 MPa aos 91 dias e índices de ligante entre 10 e 15 kg/m3/MPa. A reatividade das adições minerais (baseada no teste de Chapelle modificado) foi utilizada com sucesso para estabelecer a substituição do cimento Portland (até 13%), evitando a presença de adições minerais sem reagir e otimizando o uso de fíler calcário e areia, que apresentam menor impacto ambiental. As misturas de alto desempenho atingiram 8,73 kg CO2e/MPa, redução de até 30% nas emissões de CO2 comparativamente às argamassas contendo apenas cimento Portland. CO civil Podese Pode se concretos entanto propriedades volante metacaulim ativa. ativa . ativa) químicos 7 11 9 1 kgm3MPa kgmMPa m3 m kg/m3/MPa baseada modificado 13%, 13 13% , 13%) areia 873 8 73 8,7 CO2eMPa COeMPa CO2e CO2e/MPa 30 kgm 87 8, eMPa COe 3