Propriedades mecânicas de concretos sustentáveis com incorporação de escória de aciaria BSSF em substituição aos agregados naturais

Fábio de Morais Cartaxo

ORCID iD Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Brasil

Fernanda Giannotti da Silva Ferreira

ORCID iD Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Brasil

Karoline Mariana Gonçalves Freitas

ORCID iD GCP Applied Technologies Brasil

Lucas Clementino do Nascimento

ORCID iD Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) Brasil

Mário Sérgio Guilge

ORCID iD Companhia de Cimento Apodi Brasil

Cláudia Zanetti

ORCID iD Companhia de Cimento Apodi Brasil

Resumo

A escória de aciaria é coproduto siderúrgico, com comportamento expansivo, para cuja incorporação em produtos da construção civil necessita passar por processos de estabilização. O processo denominado BSSF (do inglês Baosteel Slag Short Flow – Fluxo Curto de Escória da Baosteel) é uma novidade tecnológica no Brasil, que consiste no resfriamento e estabilização de grandes montantes de material, em menor tempo quando comparado ao tratamento convencional. Embora se visualize tal processo como algo promissor, faltam, todavia, estudos que comprovem sua eficácia. Assim, este trabalho tem como objetivo investigar as propriedades mecânicas de concretos produzidos com a incorporação de agregados de escória de aciaria BSSF. Os traços de concreto foram desenvolvidos para classe de agressividade ambiental II, com resistência mínima de 25 MPa aos 28 dias. Como materiais, foram utilizados CP V-ARI, brita granítica, areia quartzosa, escória de aciaria BSSF e aditivo superplastificante. Assim, foram desenvolvidos cinco traços de concreto, com teores de substituição dos agregados naturais pela escória de aciaria BSSF de 0% (referência), 20%, 40%, 60% e 80%, em volume. Foram determinadas a consistência, massa específica e teor de ar incorporado. No estado endurecido, foram determinados a resistência à compressão axial (nas idades de 7, 28 e 91 dias) e o módulo de elasticidade estático (nas idades de 28 e 91 dias) dos concretos. Em geral, os concretos com escória de aciaria BSSF apresentaram desempenho mecânico superior ao traço de referência, com exceção do traço de 80% nas primeiras idades. Ademais, destaca-se o traço com 60% de escória, por ter alcançado os ganhos mais expressivos nas propriedades mecânicas.

Palavras-chave


agregado artificial; materiais; sustentabilidade


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Referências


ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738. Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro: ABNT, 2016a. 9 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739. Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2018a. 9 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211. Agregados para concreto – Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2022a. 10 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215. Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2019. 12 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8522-1. Concreto endurecido – Determinação dos módulos de elasticidade e de deformação. Parte 1: Módulos estáticos à compressão. Rio de Janeiro: ABNT, 2021a. 24 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9833. Concreto fresco – Determinação da massa específica, do rendimento e do teor de ar pelo método gravimétrico. Rio de Janeiro: ABNT, 2009. 7 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11579 (Versão corrigida 2013). Cimento Portland – Determinação do índice de finura por meio da peneira 75 µm (n° 200). Rio de Janeiro: ABNT, 2012. 4 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11582. Cimento Portland – Determinação da expansibilidade Le Chatelier. Rio de Janeiro: ABNT, 2016b. 4 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655. Concreto de cimento Portland – Preparo, controle, recebimento e aceitação – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2022b. 22 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14656. Cimento Portland e matérias-primas – Análise química por espectrometria de raios X – Métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2023a. 15 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16372. Cimento Portland e outros materiais em pó – Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (método de Blaine). Rio de Janeiro: ABNT, 2015. 11 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16605. Cimento Portland e outros materiais em pó – Determinação da massa específica. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. 4 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16606. Cimento Portland – Determinação da pasta de consistência normal. Rio de Janeiro: ABNT, 2018b. 8 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16607. Cimento Portland – Determinação dos tempos de pega. Rio de Janeiro: ABNT, 2018c. 4 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16697. Cimento Portland – Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2018d. 12 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16889. Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. 5 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16916. Agregado miúdo – Determinação da densidade e da absorção de água. Rio de Janeiro: ABNT, 2021b. 7 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16917. Agregado graúdo – Determinação da densidade e da absorção de água. Rio de Janeiro: ABNT, 2021c. 6 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16972. Agregados – Determinação da massa unitária e do índice de vazios. Rio de Janeiro: ABNT, 2021d. 6 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16973. Agregados – Determinação do material fino que passa pela peneira de 75 μm por lavagem. Rio de Janeiro: ABNT, 2021e. 3 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17054. Agregados – Determinação da composição granulométrica – Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2022c. 5 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17086-2. Cimento Portland – Análise química. Parte 2: Determinações por complexometria de óxido férrico, óxido de alumínio, óxido de cálcio e óxido de magnésio. Rio de Janeiro: ABNT, 2023b. 16 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17086-4. Cimento Portland – Análise química. Parte 4: Determinação do resíduo insolúvel. Rio de Janeiro: ABNT, 2023c. 3 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17086-5. Cimento Portland – Análise química. Parte 5: Determinação do trióxido de enxofre. Rio de Janeiro: ABNT, 2023d. 3 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17086-6. Cimento Portland – Análise química. Parte 6: Determinação da perda ao fogo: Rio de Janeiro: ABNT, 2023e. 4 p.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17086-10. Cimento Portland – Análise química. Parte 10: Determinação de óxido de cálcio livre pelo etilenoglicol. Rio de Janeiro: ABNT, 2023f. 3 p.

ASTM – AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM E246-21. Standard Test Methods for Determination of Iron in Iron Ores and Related Materials by Dichromate Titrimetry. West Conshohocken: ASTM, 2021. 9 p.

ABU-EISHAH, S. I.; EL-DIEB, A. S.; BEDIR, M. S. Performance of concrete mixtures made with electric arc furnace (EAF) steel slag aggregate produced in the Arabian Gulf region. Construction and Building Materials, v. 34, p. 249-256, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.02.012.

AMANCIO, F. A.; LIMA, D. A.; DIAS, A. R. O.; MESQUITA, E. F. T.; CABRAL, A. E. B. Propriedades mecânicas de argamassas com substituição da areia natural por escória de aciaria BSSF (baosteel's slag short flow). Matéria, v. 25, n. 1, e-12562, 2020. DOI: https://doi.org/10.1590/S1517-707620200001.0887.

BALTAZAR, R. P. Caracterização do fator expansão de uma escória de aciaria em diferentes processos de cura para uso em pavimentação. 2001. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2001. Disponível em: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7724. Acesso em: 5 abr. 2022.

BENITTEZ, L. H. Utilização de escória de aciaria na fabricação de blocos de concreto. 2020. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12909. Acesso em: 5 abr. 2022.

DING, Y.-C.; CHENG, T.-W.; LIU, P.-C.; LEE, W.-H. Study on the treatment of BOF slag to replace fine aggregate in concrete. Construction and Building Materials, v. 146, p. 644-651, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.164.

GUO, Y.; XIE, J.; ZHAO, J.; ZUO, K. Utilization of unprocessed steel slag as fine aggregate in normal- and high-strength concrete. Construction and Building Materials, v. 204, p. 41-49, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.178.

HUANG, L.; KRIGSVOLL, G.; JOHANSEN, F.; LIU, Y.; ZHANG, X. Carbon emission of global construction sector. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 81, p. 1906-1916, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.06.001.

IABR – INSTITUTO AÇO BRASIL. Relatório de Sustentabilidade. Rio de Janeiro: IABR, 2018. 84 p. Disponível em: https://acobrasil.org.br/site/publicacao/relatorio-de-sustentabilidade-2018/. Acesso em: 17 abr. 2022.

JIANG, Y.; LING, T.-C.; SHI, C.; PAN, S.-Y. Characteristics of steel slags and their use in cement and concrete: a review. Resources, Conservation and Recycling, v. 136, p. 187-197, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.04.023.

JOHN, V. M. Reciclagem de resíduos na construção civil: contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. 2000. 102 f. Tese (Livre Docência) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000. DOI: https://doi.org/10.11606/T.3.2000.tde-27072022-082553.

LIU, J.; YU, B.; WANG, Q. Application of steel slag in cement treated aggregate base course. Journal of Cleaner Production, v. 269, 121733, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121733.

NAIDU, T. S.; SHERIDAN, C. M.; VAN DYK, L. D. Basic oxygen furnace slag: review of current and potential uses. Minerals Engineering, v. 149, 106234, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106234.

PALANKAR, N.; SHANKAR, A. U. R.; MITHUN, B. M. Durability studies on eco-friendly concrete mixes incorporating steel slag as coarse aggregates. Journal of Cleaner Production, v. 129, p. 437-448, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.04.033.

PANG, B.; ZHOU, Z.; CHENG, X.; DU, P.; XU, H. ITZ properties of concrete with carbonated steel slag aggregate in salty freeze-thaw environment. Construction and Building Materials, v. 114, p. 162-171, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.03.168.

QUADER, M. A.; AHMED, S.; GHAZILLA, R. A. R.; AHMED, S.; DAHARI, M. A comprehensive review on energy efficient CO2 breakthrough technologies for sustainable green iron and steel manufacturing. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 50, p. 594-614, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.05.026.

SHI, C. Steel slag: its production, processing, characteristics, and cementitious properties. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 16, n. 3, p. 230-236, 2004. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:3(230).

SILVA, M. J. Elementos de concreto para pavimentação produzidos com agregados de escória de aciaria. 2011. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2011.

WANG, H.-Y.; CHEN, K.-W. A study of the engineering properties of CLSM with a new type of slag. Construction and Building Materials, v. 102, part 1, p. 422-427, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.198.

YI, H.; XU, G.; CHENG, H.; WANG, J.; WAN, Y.; CHEN, H. An overview of utilization of steel slag. Procedia Environmental Sciences, v. 16, p. 791-801, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proenv.2012.10.108.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6647

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