Considerações sobre a resistência mecânica e o processo de hidratação de cimentos supersulfatados (CSS) formulados com fosfogesso

Abstract

RESUMOO Cimento supersulfatado (CSS) é conhecido por ser um aglomerante de baixo impacto ambiental devido aos materiais que o compõem. Os principais constituintes do CSS são escória de alto forno (até 90%), sulfato de cálcio (10-20%) e uma pequena quantidade de ativador alcalino (até 5%). Estudos destacam a substituição da fonte de sulfato de cálcio natural, gipsita, por uma fonte alternativa, como o fosfogesso. No Brasil, a produção deste material é cerca de 4,5 milhões de toneladas por ano. Pelo fato do CSS compreender um maior teor de sulfato de cálcio (20%) em sua composição, em relação ao cimento Portlant, permite um maior consumo de fosfogesso. Esta pesquisa aborda o uso do fosfogesso como fonte alternativa de sulfato de cálcio na elaboração de CSS, a fim de relatar os efeitos que diferentes teores de sulfato de cálcio (10 e 20%) e de ativador alcalino (0,2, 0,5 e 0,8%) exercem no desempenho deste tipo de cimento, bem como na formação de compostos hidratados. A análise dos resultados mostrou que CSS feito com fosfogesso atendeu aos requisitos míni-mos de resistência à compressão exigidos pela norma europeia para cimentos supersulfatados (EN 15743/2010). Foram observadas baixas taxas de calor de hidratação, as quais foram influenciadas principalmente pelo teor de ativador alcalino. O excesso de ativador alcalino (KOH) teve implicações distintas nas pastas com diferentes percentuais de sulfato de cálcio. Naquelas com baixo teor (10%), 0,8% de KOH implicou queda de resistência, enquanto que naquelas com alto teor de sulfato de cálcio (20%), o alto ter de KOH implicou a instabilidade da etringita. Palavras-chave: cimento supersulfatado, fosfogesso, sulfato de cálcio, ativador alcalino, etringita. ABSTRACTSupersulfated Cements (SSC) are composed from blast furnace slag (90%), calcium sulfate (10-20%) and a small amount of alkali activator (up 5%). Gypsum is a conventional source of calcium sulfate, however, it can be replaced by phosphogypsum (PG), a byproduct from the production of phosphoric acid (H 3 PO 4 ) with similar chemical and mineralogical composition of the gypsum. In Brazil, the production of this material is about 4.5 million tons per year. Because the SSC contains a higher calcium sulfate content (20%) in relation to Portland cement, a higher consumption of phosphogypsum is possible. The goal of this study was to investigate the phosphogypsum (PG) as an alternative source of calcium sulfate in order to obtain CSS. In addition to use of PG, the effects of both calcium sulfate and alkali activator content on the process of hydration were investigated. The results showed that SSC made with phosphogypsum met the minimum compressive strength required by the European standard for SSC (EN 15743/2010). Low heat of hydration rates mainly influenced by the low alkali activator content was observed. The excess of alkali activator (KOH) had differ-

Comportamento do cimento supersulfatado (CSS) obtido a partir de escórias de alto forno geradas a carvão vegetal e mineral e sujeito à cura térmica

“…Pelo fato da etringita ser um dos principais compostos hidratados em CSS, escórias com teores mais elevados de alumina, superior a 10%, são preferidas [5]. Entretanto, tem-se constatado que EAF com menores teores de alumina também podem produzir CSS com alta resistência mecânica (superior a 40 MPa) [14][15].…”

“…A fonte de sulfato de cálcio utilizada para preparação do CSS foi a anidrita (CaSO 4 ), resultante da calcinação da gipsita (CaSO 4 .2H 2 O), a qual também foi triturada, moída em moinho de bolas durante 1 hora. O material obtido passou por peneiramento em malha com abertura de 150 μm e então calcinado em mufla a uma temperatura de 650 °C por 60 minutos com taxa de aquecimento de 50 °C/min, conforme trabalhos recentes [6,14,15]. A confirmação da forma anidra foi realizada através de DRX e apresentada na Fig.…”

“…A variação ocorreu apenas na porcentagem do KOH, pois a partir de testes prévios observou-se que a escória ácida precisou de um teor mais alto de ativador para alcançar a pega, conforme exibido pela Tabela 2. A análise da resistência foi feita em argamassa, na proporção de 1: 2,75: 0,485 (aglomerante, areia e água) a qual foi baseada na literatura [6,14,15]. Foram moldados os corpos de prova em moldes prismáticos (4x4x16 cm), com desmoldagem após 24 horas e cura imersa em solução saturada de água e hidróxido de cálcio na concentração de 3g/L até as idades de 7 e 28 dias.…”

“…A análise da microestrutura foi realizada em pastas, com relação a/c de 0,4, também baseada nos trabalhos recentes de cimentos supersulfatados [6,14,15,16]. As pastas também foram desmoldadas após 24 horas e imersas em solução de hidróxido de cálcio até as idades de 7 e 28 dias.…”

“…Para as análises de difração de raios X (DRX) foi utilizada radiação CuKa, intervalo de leitura 2θ de 3 ° -70 °, passo de 0,02 °. Na análise de calorimetria exploratória por condução (DSC) os parâmetros utilizados foram atmosfera inerte de gás N2 com fluxo de 100 mL min -1 , taxa de aquecimento de 10 °C min -1 em uma faixa de leitura de 30 a 300 °C, conforme GRACIOLI et al [15].…”