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Tipo: TCC
Título: Avaliação técnica e ambiental do concreto de cinza volante álcali-ativada com adição de cimento portland
Autor(es): Farias, Maria Monique Ribeiro
Orientador: Costa, Heloina Nogueira da
Palavras-chave em português: concreto álcali-ativado;cinzas volantes;impacto ambiental
Palavras-chave em inglês: alkali-activated concrete;fly ash;environmental impact
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Data do documento: 2025
Citação: FARIAS, Maria Monique Ribeiro. Avaliação técnica e ambiental do concreto de cinza volante álcali-ativada com adição de cimento portland. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) - Campus de Crateús, Universidade Federal do Ceará, Crateús, 2025.
Resumo: O concreto álcali-ativado à base de cinza volante é uma alternativa sustentável ao cimento convencional, no entanto, apresenta baixa reatividade e o uso de cimento Portland como material suplementar pode promover a cura em temperatura ambiente. Nesse contexto, o presente trabalho investigou o desempenho mecânico do concreto álcali-ativado com substituição parcial da cinza volante por cimento Portland. Inicialmente, realizou-se a caracterização da cinza volante, utilizada como precursor, e dos agregados. Em seguida, foram confeccionadas duas pastas, utilizando como ativadores o hidróxido de sódio e o silicato de sódio, variando a substituição da massa de cinza volante por cimento Portland em 5% e 10%. A pasta álcali-ativada foi caracterizada no estado fresco por meio do ensaio de mini abatimento de Kantro, pelo índice de fluidez no Copo Ford e massa unitária. No estado endurecido determinou-se a resistência à compressão e analisou-se a microestrutura por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). O concreto foi composto de 35% de pasta e 65% de agregados. A trabalhabilidade do concreto foi avaliada por meio do ensaio de abatimento do tronco de cone. Em seguida, foram moldados corpos de prova cilíndricos para a determinação da resistência à compressão e a análise da microestrutura. Adicionalmente, foram investigados os impactos ambientais dos concretos álcali-ativados produzidos. As pastas apresentaram valores de espalhamento variando de 125,12 mm e 136,34 mm e tempo de escoamento entre 101 e 185 segundos. Os valores de tensão de escoamento foram de 4,6 e 2,8 Pa. Os resultados de resistência à compressão indicaram um bom desempenho mecânico, com valores de 46,45 e 55,40 para 5% e 10% de CP, respectivamente. A análise microestrutural revelou a presença de partículas de cinza volante não reagidas e a formação de uma rede de géis. Os concretos apresentaram alta trabalhabilidade com valores de 25,80 e 24,50 cm de abatimento. Os valores médios de resistência à compressão dos concretos foram de 40,51 MPa e 45,35 MPa. A análise dos impactos ambientais indicou que os concretos produzidos resultaram em uma redução de 55 a 60%, tanto nas emissões de CO₂ quanto na energia incorporada, em comparação com o concreto convencional. A microestrutura apresentou a formação de gel geopolimérico coexistindo com géis C-S-H e C-A-S-H. Além disso, os concretos apresentaram baixa absorção de água, com taxa de 1,09 g/cm². Os resultados confirmam que a substituição em pequenos teores de cinza volante por cimento Portland em concretos álcali-ativados é satisfatória para a produção de materiais cimentícios com boa resistência e menor impacto ambiental.
Abstract: Alkali-activated concrete based on fly ash is a sustainable alternative to conventional cement; however, it has low reactivity, and the use of Portland cement as a supplementary material can promote curing at ambient temperature. In this context, the present study investigated the mechanical performance of alkali-activated concrete with partial replacement of fly ash by Portland cement. Initially, the characterization of fly ash, used as a precursor, and the aggregates was carried out. Then, two pastes were prepared using sodium hydroxide and sodium silicate as activators, varying the replacement of fly ash mass by Portland cement at 5% and 10%. The alkali-activated paste was characterized in the fresh state through the Kantro mini-slump test, the flow index in the Ford Cup, and unit mass. In the hardened state, compressive strength was determined, and the microstructure was analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM). The concrete was composed of 35% paste and 65% aggregates. The workability of the concrete was evaluated through the slump test. Then, cylindrical specimens were molded to determine compressive strength and analyze the microstructure. Additionally, the environmental impacts of the produced alkali-activated concretes were investigated. The pastes showed spread values ranging from 125.12 mm to 136.34 mm and flow time between 101 and 185 seconds. The yield stress values were 4.6 and 2.8 Pa. The compressive strength results indicated good mechanical performance, with values of 46.45 MPa and 55.40 MPa for 5% and 10% Portland cement, respectively. The microstructural analysis revealed the presence of unreacted fly ash particles and the formation of a gel network. The concretes exhibited high workability, with slump values of 25.80 cm and 24.50 cm. The average compressive strength of the concretes was 40.51 MPa and 45.35 MPa. The environmental impact analysis indicated that the produced concretes resulted in a reduction of 55% to 60% in both CO₂ emissions and embodied energy compared to conventional concrete. The microstructure showed the formation of a geopolymeric gel coexisting with C-S-H and C-A-S-H gels. Additionally, the concretes exhibited low water absorption, with a rate of 1.09 g/cm². The results confirm that the partial replacement of fly ash with Portland cement in alkali-activated concretes is satisfactory for producing cementitious materials with good strength and lower environmental impact.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80118
Currículo Lattes do(s) Autor(es): https://lattes.cnpq.br/4915215906427238
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA CIVIL - CRATEÚS - Monografias

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