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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84616| Tipo: | TCC |
| Título: | Comportamento Elétrico De Compósitos Cimentícios Produzidos Com Resíduos Siderúrgicos |
| Autor(es): | Santos, Mateus Silva |
| Orientador: | Costa, Laís Cristina Barbosa |
| Palavras-chave em português: | BOF;Sucata KR;Resistividade elétrica;Modelagem numérica |
| Palavras-chave em inglês: | BOF;KR slag;Electrical resistivity;Numerical modeling |
| Data do documento: | 2026 |
| Resumo: | A demanda por estruturas mais seguras tem impulsionado o desenvolvimento de compósitos cimentícios autossensoriais, capazes de integrar funções estruturais e de monitoramento por meio de propriedades elétricas intrínsecas. Tradicionalmente, essa funcionalização é obtida pela incorporação de materiais condutivos à base de carbono. No entanto, o elevado custo desses materiais e as limitações associadas à sua aplicação em larga escala motivam a busca por alternativas mais acessíveis. Nesse contexto, resíduos industriais com composição rica em óxidos metálicos, como os resíduos siderúrgicos, apresentam potencial para conferir capacidade elétrica funcional às matrizes cimentícias, ao mesmo tempo em que contribuem para a mitigação de impactos ambientais associados à sua disposição. Diante disso, este trabalho investigou a utilização de escória de aciaria do forno básico a oxigênio (BOF) e de sucata proveniente do processo de dessulfuração no Reator Kambara (KR) como substituição integral do agregado miúdo natural. O comportamento físico, mecânico e elétrico de argamassas cimentícias produzidas com esses resíduos foi avaliado, tendo como referência uma argamassa convencional com areia natural. Adicionalmente, foi desenvolvida uma modelagem numérica do ensaio elétrico, validada a partir de dados experimentais, capaz de reproduzir tanto a magnitude quanto a evolução temporal da corrente elétrica. Os resultados indicaram que a argamassa com escória BOF apresentou desempenho físico e mecânico similar ao da argamassa de referência, enquanto a argamassa com sucata KR exibiu maior índice de vazios e menores resistências mecânicas, comportamento associado à menor eficiência de empacotamento das partículas. Com relação às propriedades elétricas, todas as argamassas apresentaram aumento da resistividade ao longo do tempo de cura. Entretanto, a argamassa com sucata KR apresentou valores sistematicamente menores de resistividade elétrica, resultando em condutividade superior à das argamassas de referência e com BOF. A modelagem numérica reproduziu adequadamente o comportamento experimental, evidenciando a redução da condutividade elétrica com o aumento da idade de cura. De forma geral, os resultados demonstram que resíduos siderúrgicos, em especial a sucata KR, podem atuar como substitutos sustentáveis do agregado natural. Além disso, esses resíduos apresentam potencial para atuar como constituintes funcionais no comportamento elétrico de compósitos cimentícios, ampliando seu uso em materiais multifuncionais voltados ao monitoramento da integridade estrutural. |
| Abstract: | The demand for safer structures has driven the development of self-sensing cement-based composites, capable of integrating structural and monitoring functions through intrinsic electrical properties. Traditionally, this functionalization is obtained by incorporating conductive carbon-based materials. However, the high cost of these materials and the limitations associated with their large-scale application motivate the search for more accessible alternatives. In this context, industrial waste with a composition rich in metallic oxides, such as steelmaking waste, presents the potential to confer functional electrical capacity to cement- based composites, while simultaneously contributing to the mitigation of environmental impacts associated with its disposal. Thus, this study carried out an investigation into the use of basic oxygen furnace (BOF) steel slag and scrap from the desulfurization process in the Kambara Reactor (KR) as a full replacement for natural fine aggregate. The physical, mechanical, and electrical behavior of mortars produced with this waste was evaluated, using a conventional mortar with natural sand as a reference. Additionally, a numerical modeling of the electrical test was developed and validated from experimental data, capable of reproducing both the magnitude and the temporal evolution of the electrical current. The results indicated that the mortar with BOF slag presented physical and mechanical performance similar to the reference mortar, whereas the mortar with KR scrap exhibited a higher void ratio and lower mechanical strength, a behavior associated with lower particle packing efficiency. Regarding the electrical properties, all mortars showed an increase in resistivity over the curing time. Nevertheless, the mortar with KR scrap presented systematically lower electrical resistivity values, resulting in higher conductivity compared to the reference and BOF mortars. The predictive analyses carried out through modeling indicated the maintenance of the trends observed experimentally, with a progressive reduction in electrical conductivity at later ages. Overall, the results demonstrate that steelmaking waste, especially KR scrap, can act as sustainable substitutes for natural aggregate. Furthermore, these wastes have the potential to act as functional constituents in the electrical behavior of cement-based composites, expanding their use in multifunctional materials for structural health monitoring |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84616 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA CIVIL - RUSSAS - Monografias |
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