Concreto de alto desempenho (CAD) com utilização de rejeito magnético de minério fosfático
High-performance concrete (HPC) using phosphate ore magnetic tailings
Gabriela Brenda de Lima Ribeiro, Alexander Martin Silveira Gimenez, Marcela Maira Nascimento de Souza Soares, Augusto Cesar da Silva Bezerra
Resumo
A busca por materiais sustentáveis fornece motivação para utilização de rejeito magnético como agregado na produção de concreto, que é o material mais utilizado na construção civil originado da mistura de aglomerante, água e agregados. Este estudo desenvolveu três dosagens de concreto de alto desempenho (CAD), um referência e dois com substituição parcial do agregado miúdo por material com granulometria semelhante – rejeito magnético proveniente do processamento de rocha fosfática em Araxá-MG. Almejou-se melhorar a estrutura de poros do concreto através da otimização do empacotamento de partículas e incorporação de uma adição mineral (sílica ativa), bem como adequar a trabalhabilidade com uso de aditivo químico (superplastificante). As propriedades dos concretos foram avaliadas utilizando os ensaios de resistência mecânica à compressão, absorção de água, massa específica e durabilidade frente ao ataque por ácido sulfúrico. A resistência à compressão aumentou com o aumento da porcentagem da substituição proposta. Todos os concretos apresentaram boa durabilidade e a substituição proposta reduziu a vulnerabilidade do concreto ao ataque ácido. Quanto à massa específica, todos os concretos foram classificados como normal. A metodologia de dosagem aplicada foi eficaz, produzindo CAD com incorporação de rejeito magnético.
Palavras-chave
Abstract
The pursuit of sustainable materials provides motivation for using magnetic tailings as an aggregate in the concrete production, which is the most used material in civil construction and is originated from the mixture of binder, water and aggregates. This study developed three dosages of high-performance concrete (HPC), one reference and two with partial replacement of the fine aggregate by a material with similar granulometry - magnetic tailings derived from the phosphate rock beneficiation process in Araxá-MG. The aim was to improve the pore structure of concrete by optimizing the particle packing of granular materials and incorporating a mineral admixture (silica fume), as well as adjusting the workability using a chemical admixture (superplasticizer). The properties of the concretes were evaluated using the tests: compressive strength, water absorption, specific mass and durability against sulfuric acid attack. The compressive strength increased with the increase in the proposed replacement percentage. All concretes had good durability, and the proposed replacement reduced the vulnerability of the concrete to acid attack. Regarding the specific mass, all concretes were classified as normal. The concrete dosage methodology applied was effective, producing high-performance concrete with the incorporation of magnetic tailings
Keywords
References
1 Zhang W, Gu X, Qiu J, Liu J, Zhao Y, Li X. Effects of iron ore tailings on the compressive strength and permeability of ultra-high performance concrete. Construction & Building Materials. 2020;260:119917.
2 Liew KM, Sojobi AO, Zhang LW. Green concrete: prospects and challenges. Construction & Building Materials. 2017;156:1063-1095.
3 Rashad AM. A preliminary study on the effect of fine aggregate replacement with metakaolin on strength and abrasion resistance of concrete. Construction & Building Materials. 2013;44:487-495.
4 Prabhu GG, Hyun JH, Kim YY. Effects of foundry sand as a fine aggregate in concrete production. Construction & Building Materials. 2014;70:514-521.
5 AlKhatib A, Maslehuddin M, Al-Dulaijan SU. Development of high-performance concrete using industrial waste materials and nano-silica. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9(3):6696-6711.
6 Fares G, Albaroud MH, Khan MI. Fine limestone dust from ornamental stone factories: a potential filler in the production of High-Performance Hybrid Fiber-Reinforced Concrete. Construction & Building Materials. 2020;262:120009.
7 Makul N. Cost-benefit analysis of the production of ready-mixed high-performance concrete made with recycled concrete aggregate: a case study in Thailand. Heliyon. 2020;6(6):e04135.
8 Mustapha FA, Sulaiman A, Mohamed RN, Umara SA. The effect of fly ash and silica fume on self-compacting highperformance concrete. Materials Today: Proceedings. 2021;39:965-969.
9 Ostrowski K, Stefaniuk D, Sadowski Ł, Krzywiński K, Gicala M, Różańska M. Potential use of granite waste sourced from rock processing for the application as coarse aggregate in high-performance self-compacting concrete. Construction & Building Materials. 2020;238:117794.
10 Silva AC, Mendes MVA, Silva EMS. Substituição de areia por magnetita na formulação do concreto. Tecnologica em Metalurgia, Materiais e Mineração. 2016;13(3):265-269.
11 Abdullah MH, Abuelgasim R, Rashid ASA, Mohdyunus NZ. Engineering properties of tanjung bin bottom ash. MATEC Web of Conferences. 2018;250:0100.
12 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 16973: agregados: determinação do material fino que passa pela peneira de 75 μm por lavagem. Rio de Janeiro: ABNT; 2021.
13 Mendes SES. Estudo experimental de concreto de alto desempenho utilizando agregados graúdos disponíveis na região metropolitana de Curitiba [dissertação]. Curitiba: Universidade Federal do Paraná; 2002.
14 Lu D, Zhong J, Yan B, Gong J, He Z, Zhang G, et al. Effects of curing conditions on the mechanical and microstructural properties of ultra-high-performance concrete (UHPC) incorporating iron tailing powder. Materials. 2021;14(1):215.
15 Baccin AGC. Fundamentos do concreto de alto desempenho e sua aplicação no projeto de pilares [dissertação]. São Carlos: Universidade de São Paulo; 1998.
16 Neville AM. Propriedades do concreto. 5ª ed. São Paulo: Pini; 2016.
17 Aïtcin PC. Concreto de alto desempenho. São Paulo: Pini; 2000.
18 Oliveira CO, Maciel GDF, Castro ALD, Barbosa MP, Campos RS. Impacto do conceito de empacotamento de partículas na dosagem de concretos de alto desempenho. Matéria. 2018;23(1):e11962.
19 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 16889/2020: concreto: determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT; 2020.
20 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 5739/2018: concreto: ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT; 2018.
21 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 9778/2009: argamassa e concreto endurecidos: determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro: ABNT; 2009.
22 Magalhães LF, França S, Oliveira MS, Peixoto RAF, Bessa SAL, Bezerra ACS. Iron ore tailings as a supplementary cementitious material in the production of pigmented cements. Journal of Cleaner Production. 2020;274:123260.
23 Fabro F, Gava GP, Grigoli HB, Meneghetti LC. Influência da forma dos agregados miúdos nas propriedades do concreto. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. 2011;4(2):191-212.
24 Metha PK, Monteiro PJM. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 3ª ed. São Paulo: Ibracon; 2008.
25 Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 8953/2015: concreto para fins estruturais: classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro: ABNT; 2015.
26 Neville AM, Brooks JJ. Tecnologia do concreto. 2ª ed. Porto Alegre: Bookman; 2013.
27 Ferrazzo ST, Bragagnolo L, Korf EP. Caracterização tecnológica e reaproveitamento de resíduos de magnetita em misturas asfálticas e em concreto: uma revisão. Brazilian Journal of Environmental Sciences. 2019;(54):69-89.
28 Zivica V, Bajza A. Acidic attack of cement based materials: a review. Part 1: principle of acidic attack. Construction & Building Materials. 2001;15(8):331-340.
29 Gutberlet T, Hilbig H, Beddoe RE. Acid attack on hydrated cement: effect of mineral acids on the degradation process. Cement and Concrete Research. 2015;74:35-43.
Submitted date:
06/10/2023
Accepted date:
08/10/2023
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