Impacto do uso de aditivos aceleradores de hidratação e resistência à compressão a base de alcanolaminas em cimentos portland com diferentes teores de cinza volante

Abstract

O uso de subprodutos industriais como materiais cimentícios suplementares (MCS) vem sendo uma estratégia viável para a redução dos impactos atrelados à produção do cimento, seja pela redução das emissões de gases do efeito estufa (GEEs) durante a produção, ou até mesmo pela diminuição de extração excessiva de matéria prima. O consumo e comercialização de cimentos Portland com adições vem crescendo nos últimos anos, principalmente, devido ao bom desempenho em detrimento a cimentos isentos de adições e o menor impacto ambiental vinculado à sua produção. No entanto, o teor de substituição do clínquer por cinza volante (CV) tem sido limitado, em virtude da baixa reatividade e resistência à compressão inicial, para atender os limites mínimos exigidos por norma. Assim, o presente trabalho avaliou o uso de aditivos aceleradores de hidratação e resistência à compressão (TEA (Trietanolamina), TIPA (Triisopropanolamina) e um produto comercial em cimentos Portland com 10%, 15%, 30% e 50% de cinza volante. Para isso, foram produzidos quatro cimentos Portland, compostos por clínquer, gipsita, cinza volante e lama de cal, fonte alternativa ao calcário. A partir das análises de termogravimetria, os cimentos com maiores teores de CV apresentaram maior formação de AFm e os aditivos promoveram um maior consumo da portlandita em todas as idades. Com relação a calorimetria isotérmica, o incremento de CV proporcionou o aumento do período de indução e do tempo de pega, além da redução do calor acumulado e fluxo de calor dos cimentos; no entanto, ao adicionar os aditivos não houve mudança significativa na hidratação dos cimentos. A trabalhabilidade dos cimentos melhorou com o incremento de CV e os cimentos com 30% apresentaram maior tensão de escoamento e viscosidade equivalente, independente do aditivo utilizado. Por fim, a resistência à compressão dos cimentos foi reduzida com o acréscimo de cinza volante, porém a adição de aceleradores não promoveu ganho significativo de resistência à compressão.

The use of industrial by-products as supplementary cementitious materials (SCM) has been a viable strategy to reduce the negative impacts related to cement manufacture, either by reducing emissions of greenhouse gases (GHG) during production, or even by reducing the excessive extraction of raw materials. The consumption and marketing of blended cements with admixtures (CP II, CP IV and CP V) has been growing in recent years due to their good performance and lower environmental impact compared to cements without any SCM. However, the replacement content of clinker by fly ash (FA) has been limited, due to the low reactivity and compressive strength at early ages in terms of minimum normative requirements. This study evaluated the use of chemical admixtures (TEA (Triethanolamine), TIPA (Triisopropanolamine), and a commercial product) to accelerate cement hydration and enhance compressive strength in Portland cements with 10%, 15%, 30% and 50% of clinker substitution by fly ash. Thus, four cements mixtures were produced with clinker, gypsum, fly ash and lime mud, an alternative source to limestone. The results from the thermogravimetry analyses showed the higher FA content, more AFm phases were formed, and more portlandite was consumed in the mixtures with chemical admixtures at all ages. Regarding isothermal calorimetry, the increase in fly ash led to an extension of the induction period and setting time, as well as a reduction in the accumulated heat and heat flow of the cements. However, the addition of additives did not result in a significant change in the hydration of the cements. The workability of the cements improved with the increase in fly ash, and the cements with 30% fly ash showed higher yield stress and equivalent viscosity, regardless of the additive used. Finally, the compressive strength of the cements decreased with the addition of fly ash, but the inclusion of accelerators did not significantly enhance compressive strength.