RESUMO O emprego de adições minerais como substituição parcial do clínquer no cimento Portland tem sido uma das principais estratégias para redução da emissão de CO2 por parte da indústria mundial do cimento. Contudo, a disponibilidade de escórias de alto forno e cinza volante não supre a demanda. Na Amazônia, as indústrias de beneficiamento de caulim como cobertura para papel já depositaram cerca de 70 milhões de toneladas de resíduos constituídos essencialmente por caulinita extremamente fina. Uma alternativa para a região seria o emprego do cimento Portland com adições minerais de calcário e argila calcinada para a produção de um cimento de baixa emissão de CO2, o limestone calcined clay cement (LC3). O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades desses cimentos a partir de elevadas incorporações de calcário e do metacaulim proveniente do resíduo calcinado do processamento da mina, o caulim flint. Os percentuais avaliados de substituição do clínquer Portland pelas adições minerais foram 45% e 60%. As variáveis investigadas foram a massa específica, a área superficial especifica Blaine, a água de consistência, os tempos de pega e a resistência à compressão. Os cimentos de metacaulim e calcário apresentaram maior demanda de água e menores de tempos de pega em razão da elevada finura da caulinita. Entretanto, os ganhos de resistência à compressão foram significativos em comparação aos obtidos com os cimentos Portland composto e comum, demonstrando a alta eficiência deste ligante. Os resultados são promissores, mas requerem estudos mais aprofundados, principalmente no que tange à durabilidade e à estabilidade dimensional de concretos e argamassas produzidos a partir destes cimentos.

ABSTRACT The use of mineral admixtures as a partial replacement of clinker in Portland cement has been one of the main strategies for reducing CO2 emissions by the global cement industry. However, the availability of ground blast furnace slag and fly ash does not supply the demand. In the Amazon region, the kaolin processing industries as a coating for paper have already deposited around 70 million tons of waste, essentially consisting of extremely fine kaolin. An alternative for the region would be the use of Portland cement with limestone and calcined clay to produce a cement with low CO2 emission, the limestone calcined clay cement (LC3). The objective of this work was to evaluate the properties of these cements from high limestone incorporations and metakaolin from the mine processing waste, the flint kaolin. The evaluated percentages of replacement of Portland clinker by mineral admixture were 45% and 60%. The variables investigated were specific mass, Blaine specific surface area, consistency water, setting times and compressive strength. The metakaolin and limestone cements showed higher water demand and shorter setting times due to the high fineness of kaolinite. However, the compressive strength gains were significant compared to ordinary and limestone Portland cements, demonstrating the high efficiency of this binder. The results are promising, but require further studies, especially with regard to the durability and dimensional stability of concrete and mor-tars produced from these cements.

ABSTRACT The state of Para is one of the greatest producers of mineral substances in Brazil. Kaolin for paper coating industry and bauxite for alumina and aluminium production are amongst the most important commodities. The latter is responsible for the generation of red mud, a well-known residue from Bayer process. The kaolin processing plants are also responsible for the generation of large amounts of wastes, in this case, very fine-grained kaolinite (white mud). The research aimed to find a final destination for such residues by developing new building materials. The proposed material is a pozzolanic pigment produced through calcination and grinding of mixtures of red mud and kaolin waste. The pozzolanic pigments provided increased mechanical strength and color stability of the colored mortars relative to the inert pigment. The pozzolanic characteristics of the pigments reduced the leaching of the mortars. The new material has proven to be promising in its application as an innovative construction material, with the possibility of using these residues in a market that is little explored in Brazilian civil construction: colored mortars and concrete.

O uso adequado de pozolanas possibilita a produção de cimentos especiais, de menor custo de fabricação e de maior durabilidade que os correspondentes sem adição. O emprego dessas adições minerais possibilita ganhos significativos em termos de produtividade e uma extensão da vida útil dos equipamentos de produção e da própria jazida de calcário, também ajudando na diminuição de CO2 lançado na atmosfera.As zeólitas têm sido utilizadas como material pozolânico em misturas com "terras vulcânicas" e água nas construções desde o tempo do antigo Império Romano. Nos dias atuais, existem muitas discussões envolvendo reatividade pozolânica das zeólitas naturais na incorporação dos cimentos Portland.Na Região nordeste do Brasil, zeólitas sedimentares relacionadas a arenitos da Bacia do Parnaíba foram descobertas pelo Serviço Geológico do Brasil nos anos 2000. Estes arenitos são constituídos em sua maioria de quartzo, zeólitas naturais (estilbita) e argilominerais (esmectita). Estudos preliminares constataram que este arenito pode ser empregado como material pozolânico em sistemas a base de cimento Portland, desde que o material seja peneirado para remoção do quartzo e ativado termicamente, uma vez que a estilbita é uma zeólita de baixa atividade pozolânica.O objetivo geral desse trabalho foi determinar qual proporção de arenito zeolítico ativado termicamente proporciona melhores propriedades mineralógicas e mecânicas ao cimento Portland.No programa experimental empregou-se o arenito zeolítico passante na peneira 200# e calcinado à temperatura de 500ºC. A análise química das amostras foi realizada por espectroscopia de fluorescência de raios-x e a caracterização mineralógica por difração de raios-x e análise termogravimétrica e termodiferencial. O comportamento da hidratação dos cimentos foi avaliado através de calorimetria de condução, difratometria de raio-X e análises termodiferencial e termogravimétricas. Para avaliação da atividade pozolânica foi adotado um ensaio mecânico de resistência à compressão em argamassas cimento Portland (CP I -S) e areia, com percentuais de substituição de cimento por arenito de 10, 20 e 30%.Os resultados mostraram que o arenito zeolítico calcinado com a percentual de substituição de 10% proporcionou às argamassas melhor resultado tem termos de resistência à compressão simples, contudo estudos mais aprofundados de durabilidade e a idades mais avançadas podem indicar que teores mais elevados do arenito zeolítico podem também ser apropriados para a produção de concretos, principalmente em obras de infraestrutura como barragens, canais, entre outras.

The proper use of pozzolans enables the production of special cements with lower manufacturing cost and higher durability in comparison with cements without mineral additions. It also enables significant gains in productivity and in equipment service life in the factory as well as reduce the CO2 emission into the atmosphere.Zeolites have been used as pozzolanic material in mixtures with Fuller's Earth and water in buildings from the ancient Roman Empire. Nowadays, there are many discussions involving pozzolanic reactivity of natural zeolites in the incorporation to Portland cement.In the Northeastern region of Brazil, sedimentary zeolites related to sandstones of the Parnaiba Basin were discovered by the Geological Survey of Brazil in the 2000s. These sandstones are mainly composed by quartz, natural zeolites (estilbity) and clay (smectite). Preliminary studies have pointed that this sandstone may be used as pozzolanic material in Portland cements. The material must be previously grinded to remove quartz and thermally activated, since stilbite is a zeolite with low pozzolanic activity.The aim of this study was to evaluate the ideal amount of thermally activated zeolitic sandstone to be incorporated in the Portland cement in order to improve its mechanical and mineralogical properties.In the laboratory, the < # 200 fraction of the zeolitic sandstone was calcined at 500 º C. Chemical and miner-alogical analysis were carried out by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) and X-ray Diffractometry (XRD), respectively. The hydration behavior of the cements was evaluated using heat-flow calorimetry, besides thermal analysis and XRD. To evaluate the physical properties, mechanical testing of compressive strength in cement mortar Portland with different proportions of sandstone was carried out.The results showed that the AZ2-3 zeolitic sandstone with the proportion of 10% incorporated in Portland cement type CPI-S, showed the best result of compressive strength and mineralogical properties of the samples suitable for the production of CPII-Z type commercial cement.

No nordeste do Brasil, existe a ocorrência de zeolitas sedimentares relacionadas a arenitos, descoberta nos anos 2000. Esses arenitos são constituídos de quartzo, zeolitas naturais (estilbita) e argilominerais (esmectita). Estudos preliminares constataram que esse arenito pode ser empregado como material pozolânico em sistemas à base de cimento Portland, desde que o material seja peneirado para remoção do quartzo e ativado termicamente, uma vez que a estilbita é zeolita de baixa atividade pozolânica. O objetivo geral desse trabalho foi determinar qual a fração granulométrica que proporciona a maior concentração de zeolita e esmectita e a temperatura de calcinação que acarreta a maior atividade pozolânica. No programa experimental, empregou-se o arenito zeolítico passante nas peneiras #200 e #325 e calcinado às temperaturas de 150ºC, 300ºC e 500ºC. A análise da caracterização mineralógica das amostras peneiradas foi realizada por difração de raios X, por análises termogravimétrica e termodiferencial. Para avaliação da reatividade, foram realizados ensaios mecânicos de atividade pozolânica em argamassas de cal hidratada e cimento Porltand. Os resultados mostraram que a amostra peneirada na peneira #200 foi a mais adequada porque apresentou elevada concentração de estilbita e um percentual maior de material passante em comparação a amostra da peneira #325, 15% e 2% respectivamente. A temperatura de calcinação de 500ºC foi a que proporcionou a maior atividade pozolânica, em razão da modificação mais efetiva da estrutura cristalina, tanto da estilbita, como da esmectita. As temperaturas mais moderadas a 150ºC e 300ºC não foram suficientes para a obtenção dos mesmos resultados. As argamassas com o arenito passante na peneira #200 e calcinado a 500ºC atingiram os valores limites mínimos exigidos para que um material seja considerado pozolânico, no caso, 6 MPa para argamassas de cal hidratada e 75% para o índice de atividade pozolânica (IAP).

In northeastern Brazil, sedimentary zeolites occur associated with sandstones of the Corda Formation (Parnaiba Paleozoic Basin), discovered in the 2000s. These sandstones are composed of quartz, natural zeolites (estilbite) and clay minerals (smectite). Preliminary studies have shown that this sandstone can be used as a pozzolanic material in Portland-cement-based systems after the material has been sieved to remove the quartz and after thermal activation because the estilbite has low pozzolanic activity. The main objective of this study was to determine the best particle size distribution that yields the highest smectite and zeolite concentration, besides the best temperature for higher pozzolanic activity. The experimental program employed the zeolitic sandstone passing through a #200 and #325 mesh sieve and calcination at the following temperatures: 150°C, 300°C and 500°C. Chemical analysis of the sieved samples was carried out by X-ray fluorescence spectroscopy and X-ray diffractometry, while mineralogical characterization was done by X-ray and thermogravimetric analysis and thermogravimetry..To assess reactivity, calorimetry driving and mechanical tests for pozzolanic activity in hydrated lime and cement Porltand were performed. The results showed that the sample sieved through at #200 mesh was the most suitable because it had a higher concentration of estilbite and a higher percentage of material seived compared to the sample sieved at #325 mesh, 15% and 2% respectively. The 500°C calcination temperature was accompanied by increased pozzolanic activity due to changes in estilbite and smectite cristalinity; the more moderate temperatures of 150°C and 300°C were not sufficient to achieve similar results. The mortars with sandstone sieved at #200 mesh and calcinated at 500°C reached the minimum limits required for a material to be considered as pozzolanic, i.e, 6 MPa for hydrated lime mortars and 75% for the pozzolanic index activity (PAI).