Estudo do uso de resíduo oriundo do sistema de dessulfurização de gases (FGD) como adição em argamassa estabilizada

Abstract

As argamassas estabilizadas são frequentemente empregadas na construção civil por permitirem a sua utilização por um período de tempo superior as argamassas convencionais, de forma a aumentar a sua trabalhabilidade em até 72 horas. Esta pesquisa teve como objetivo principal avaliar a influência do resíduo do processo de dessulfurização de gases (FGD) em argamassas estabilizadas. O resíduo utilizado passou por tratamento térmico com o intuito de obter três composições químicas: di-hidrato, hemi-hidrato e anidrita. Inicialmente, buscou-se avaliar o efeito da adição do FGD e do aditivo estabilizador de hidratação (AEH) em pastas de cimento Portland na reologia, na hidratação e na resistência à compressão. Quatros composições químicas do FGD foram avaliadas nos teores de 2,5%, 5%, 10% e 15%. A quantidade de AEH foi de 0,5%, 1% e 1,5% em relação ao cimento Portland. Os resultados do teste de reologia indicaram que a tensão de cisalhamento, a tensão de escoamento e a viscosidade equivalente aumentaram na presença do FGD de acordo com sua composição química. O di-hidrato apresentou os menores valores de tensão de cisalhamento, tensão de escoamento dinâmica e viscosidade equivalente comparado às demais misturas com resíduo, favorecendo a fluidez e contribuindo positivamente para o processo de estabilização. A adição do AEH reduziu a tensão de cisalhamento inicial das pastas, evidenciando que esse aditivo pode auxiliar na redução do atrito interno entre as partículas de cimento Portland e, consequentemente, favorecer a fluidez. No entanto, ao longo do período de estabilização, ocorreu o aumento da tensão de cisalhamento. Já a incorporação do FGD contribuiu para o aumento do tempo de início de pega, diminuiu os picos liberação de calor máximo e reduziu o grau de hidratação em comparação à pasta com cimento Portland, sugerindo a ocorrência de uma reação de hidratação mais lenta. Ainda, quando se compara a resistência à compressão das pastas com 15% de FGD hemi-hidrato, di-hidrato e anidrita com a argamassa referência se tem acréscimos de 40,08%, 14,4% e 17,20% na resistência, respectivamente. Posteriormente, foram avaliadas as propriedades no estado fresco e endurecido das argamassas estabilizadas com FGD abrangendo principalmente os mecanismos de estabilização e o desempenho mecânico, com dosagens de 0,3% e 0,6% de AEH e teores de 2,5% e 15% de FGD. Os resultados mostraram que as argamassas com FGD apresentaram os menores índices de perda de espalhamento ao longo do tempo. O aumento do teor de AEH para 0,6% na estabilização proposta de 72 horas diminuiu o desempenho mecânico, o módulo de elasticidade e os resultados de absorção capilar. A adição do FGD nas argamassas estabilizadas contribuiu para o aumento do tempo de início de pega, reduziu o teor de AEH necessário para a produção de argamassas estabilizadas (48 e 72 horas) e aumentou o desempenho mecânico. Por fim, para viabilizar o uso do FGD em argamassas estabilizadas mais investigações devem ser realizadas.

Abstract: Ready-mix mortars are often used in construction for allowing them to be applied for a long time than conventional mortars, increasing their workability by up to 72 hours. This research aimed to evaluate the influence of residue from the gas desulphurization process (FGD) in ready mix mortar. The residue used was thermally treated to obtain three chemical compositions: dihydrate, hemihydrate and anhydrite. Initially, this study evaluated the effect of adding FGD and hydration stabilizer admixture (AEH) in cement pastes, by analyzing rheology, hydration kinetics and compressive strength. Four chemical compounds of FGD were evaluated at the levels of 2.5%, 5%, 10%, and 15%. The amount of AEH used was 0.5%, 1%, and 1.5%. The results of the rheology test indicated that the shear stress, yield stress, and equivalent viscosity increased in the presence of FGD, in accordance with its chemical composition. The dihydrate showed the lowest values of shear stress, dynamic yield stress, and equivalent viscosity compared to hemihydrate e anhydrite, favoring fluidity and contributing positively to the stabilization process. The addition of AEH decreased the initial shear stress of the pastes, evidencing that this admixture contributes to reducing the internal friction between the Portland cement particles, consequently, favoring the fluidity. However, over the stabilization period, there was an increase in shear stress. The addition of FGD increased the initial setting time, reduced the peak intensity of the maximum heat, and reduced the hydration degree compared to the Portland cement paste. These observations showed that cements with FGD added had a slower hydration reaction. Additionally, the compressive strength of mortars with 15% addition of hemihydrate, dihydrate, and anhydrite increased by 40.08%, 14.4%, and 17.20%, respectively, compared to the reference mortar. Furthermore, the fresh and hardened state properties of ready-mix mortars with FGD were evaluated, especially the stabilization mechanisms and the mechanical performance. The mixtures evaluated in this second stage were 0.3% and 0.6% for HAE, whereas 2.5% and 15% for FGD. The results indicated the FGD mortars showed the lowest spreading loss rate over time. Increasing the AEH content to 0.6% in the proposed stabilization of 72 hours decreased mechanical performance, elastic modulus, and increased the capillary absorption. The addition of FGD in the red-mix mortars increased the initial setting time, reduced the AEH content required for the production of ready-mix mortars (48 and 72 hours), and increased the mechanical properties compared to the reference mortar. Finally, to enable the use of FGD in ready-mix mortars, further investigations must be carried out.