Influência do ligante pré-hidratado nas propriedades de suspensões de cimento Portland.

Abstract

RESUMODada a considerável parcela de responsabilidade da indústria de produção de cimento no total de emissão mundial de CO2, um dos desafios atuais mais importantes é a adoção de estratégias que reduzam a utilização do cimento, sem prejuízo ao desempenho mecânico e a durabilidade dos materiais cimentícios. Dentre essas estratégias, uma das usualmente empregadas em alguns segmentos industriais é a reutilização de ligante pré-hidratado na produção. O entendimento de como a pré-hidratação altera as propriedades de pastas cimentícias tem também importante implicação científicas, quanto à cinética de reação do cimento Portland, mas sobretudo devido aos impactos nas propriedades reológicas da pasta, tanto após a mistura quanto ao decorrer da hidratação. Sabe-se que a pré-hidratação altera a cinética de hidratação do cimento, impactando as suas propriedades no estado endurecido. Além disso, a pré-hidratação modifica as propriedades físicas do cimento, influenciando diretamente no modo como as partículas se aglomeram. No entanto, boa parte da literatura refere-se à pré-hidratação que ocorre após má estocagem, diferentemente deste trabalho que trata da pré-hidratação em suspensão, mais comum em processos industriais. Assim, neste trabalho foi avaliada a cinética de reação por calorimetria isotérmica enquanto as propriedades reológicas foram avaliadas por reometria rotacional e oscilatória. Para a identificação e quantificação dos hidratos formados, a hidratação foi paralisada e foram realizados testes de TG e DRX. Os resultados mostraram que a adição do pré-hidratado altera a cinética de dissolução/precipitação do cimento anidro. Assim, quanto maior o teor de pré-hidratado e o período de pré-hidratação, menor o tempo de indução, antecipando a formação dos hidratos (silicatos e aluminatos), embora a taxa de reação no período de aceleração não tenha sido afetada de forma significativa. Quanto às propriedades físicas das partículas, forma realizados teste de granulometria, ASE (Área Superficial Específica) e densidade real. A pré-hidratação aumenta a sua ASE, o que acarreta no incremento da tensão de escoamento e da viscosidade das pastas. Inclusive, se esse aumento de ASE for incorporado em determinados modelos (YODEL e Interferência) é possível a predição dessas propriedades reológicas. O aumento de ASE também é responsável pelo maior enrijecimento e menor tempo de pega das suspensões pré-hidratadas. Correlacionando a reação química com a consolidação da pasta, ficou demonstrado que o maior enrijecimento da pasta pré-hidratada tem relação com a maior aproximação entre as partículas, a ASE inicial das pastas e a reatividade do pré-hidratado, otimizando assim a formação da microestrutura pela hidratação. ABSTRACTGiven the considerable share of cement industry on overall share of CO2 emissions, one of the most important current challenges is the adoption of strategies that reduce the use of cement without compromising the mechanical performance and durability of cementitious materials.Among these strategies, one of the commo...

Rehydration of katoite as a layered double hydroxide: an in situ study

“…In both cycles, the shear rate varied linearly from 0 to 50 s -1 in 1 min and then returned to 0 s -1 again in 1 min. Only the second cycle data were used in the analysis to reduce paste heterogeneities that may have occurred in the first cycle [20]. The oscillatory test was conducted for 60 min at a constant frequency of 1 Hz and strain of 10 -4 to avoid destructive measurements during consolidation.…”

“…Tests conducted with oscillatory rheometry exhibited the elastic storage modulus (G') of the rehydrated paste as a function of time (Figure 9). The storage modulus is associated with the linear viscoelastic properties of the paste, and its evolution is directly correlated with the paste stiffening [20,37]. More details about oscillatory rheometry can be found in [38].…”

Cimento Portland Reciclado (R-PC): redução da demanda de água, análise ambiental e uso como ligante otimizado.

“…A continuous flux rheometer was used to determine viscosity (RUSSELL, 2012) and yield stress (FLATT, 2004;BOWEN, 2003;MACIEL, 2017;OLIVEIRA et al, 2000) of cementitious suspension (TEIXEIRA et al, 2014). It measures the stress at a given strain rate, or vice-versa.…”

Reidratação de cimento de alto forno: análise e otimização por técnicas combinadas de caracterização.

“…A tensão de escoamento corresponde à tensão necessária para quebrar as uma suspensão (OLIVEIRA et al, 2000) cujas forças estão relacionadas com o teor de sólidos e as propriedades físicas e químicas das partículas (MACIEL, 2017). As principais interações que ocorrem entre as partículas em uma suspensão cimentícia são as forças de van der Waals (FLATT, 2004) e as forças eletrostáticas de superfície (FLATT;BOWEN, 2003).…”

“…Com relação aos comportamentos limites do material analisado, quando a tensão está em fase com a deformação ( = 0), o material se comportará como um sólido Hookeano, ou seja, G* = G' e a resposta será puramente elástica, enquanto que, quando a tensão está defasada em relação a deformação ( = 90°), o material se comportará como um fluido Newtoniano, ou seja, G* = iG'', a resposta será viscosa (BETIOLI et al, 2009;ROMANO et al, 2013), conforme a Figura 74. Quando se trabalha com suspensões cimentícias, essas não se comportam nem como sólidos e nem como líquidos ideais, mas sim, uma combinação destes, denominado de viscoelasticidade, sendo 0° < < 90° (BETIOLI et al, 2009;LYRA, 2010;MACIEL, 2017).…”