Uso de escórias (BSSF e BOF) na fabricação de concreto de alto desempenho como possível solução ambiental: estudo de caso com rejeitos da CSP do porto do Pecém no Ceará
Autor(es):
Freitas, Francisco Ademir Eduardo
Palavras Chaves:
rejeitos de minério de ferro; destinação eficaz; sustentabilidade.
Ano de Publicação:
2023
Resumo:
Concreto é uma mistura de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo, água e/ou aditivos e/ou adições. Rejeitos de minério de ferro, escórias, são materiais provenientes da fabricação do aço. O concreto CAD caracteriza-se por possuir propriedades de resistência e durabilidade superiores a 45 Mpa de resistência à compressão axial, podendo chegar a 100Mpa, sendo utilizado em pequenas, médias, grandes e complexas edificações. O presente estudo tem como objetivo produzir um concreto de alto desempenho utilizando os rejeitos de minério de ferro, denominados escórias de aciaria (BSSF e BOF) que foram agregadas na fabricação do concreto. A intenção é promover uma destinação eficaz a estes rejeitos e contribuir para a sustentabilidade do planeta. As escórias foram provenientes da Companhia Siderúrgica do Pecém (CSP), que diariamente gera grandes estoques destes rejeitos em decorrência da produção do aço causando degradação ambiental e grandes transtornos às comunidades locais. Inicialmente foram realizados três ensaios no laboratório de Pesquisas Tecnológicas em Materiais da Construção – IPMAT para caracterização deste concreto, nos quais foi substituído as britas: 0 (zero) e 1 (um) pelas escórias BSSF e BOF. No primeiro ensaio, foi substituído as britas 0 e 1 pelas escórias em percentagens de 20%, no segundo ensaio a substituição foi de 30% e no terceiro ensaio a substituição foi de 40%. Após os resultados obtidos dos ensaios iniciais através da compressão axial aos 28 dias, foram elaborados mais dois ensaios, buscando a maior quantidade possível de adição das escórias no concreto. No quarto ensaio, permanecemos a substituição das escórias pelas britas em 30% e adicionamos em 10% a escória BOF pela areia, e no quinto ensaio, a mesma substituição de 30% das britas pelas escórias e adicionando em 20% a escória BOF pela areia. Cada experimento teve oito corpos de prova, cilíndricos de concreto, regidos pela norma NBR 5739/2018 (ABNT). Assim, a pesquisa avaliou a utilização eficiente das escórias como substituição parcial aos agregados brita e areia na fabricação do CAD verificando os resultados de resistência à compressão axial para as idades de 1, 3, 7 e 28 dias. Com os resultados auferidos, analisamos que ocorreu variação em ganho de resistência a compressão axial em todos os traços produzidos. O traço de melhor performance foi o experimento T4, no caso, o quarto ensaio, onde foi substituído em 30% das escórias pelas britas e 10% da escória BOF pela areia, pois apresentou resultado de 101,46 Mpa de resistência à compressão axial, atestando assim, a utilização das escórias na fabricação de concreto CAD.
Palavras-chave: rejeitos de minério de ferro; destinação eficaz; sustentabilidade.
Abstract:
Concrete is a mixture of cement, fine aggregate, coarse aggregate, water, and/or additives and/or admixtures. Iron ore waste, slag, are materials resulting from steel production. CAD concrete is characterized by having superior strength and durability properties, with compressive strength exceeding 45 MPa and potentially reaching 100 MPa, making it suitable for small, medium, large, and complex structures. The aim of this study is to produce high-performance concrete using iron ore waste, specifically steelmaking slag (BSSF and BOF), which was incorporated into the concrete mix. The intention is to provide an effective disposal solution for this waste and contribute to the sustainability of the planet. The slag was obtained from Companhia Siderúrgica do Pecém (CSP), which generates large quantities of this waste on a daily basis due to steel production, causing environmental degradation and significant disruptions to local communities. Initially, three tests were conducted at the Construction Materials Technological Research Laboratory - IPMAT to characterize this concrete, in which the crushed stones 0 and 1 were replaced by BSSF and BOF slag. In the first test, the replacement of crushed stones 0 and 1 with slag was at a percentage of 20%; in the second test, the replacement was 30%; and in the third test, it was 40%. After obtaining the results from the initial tests, based on axial compression at 28 days, two additional tests were conducted to determine the maximum possible amount of slag that could be added to the concrete mix. In the fourth test, the replacement of slag for crushed stones remained at 30%, and an additional 10% of BOF slag was added to the sand; in the fifth test, the same 30% replacement of crushed stones with slag was maintained, and an additional 20% of BOF slag was added to the sand. Each experiment consisted of eight concrete cylindrical specimens, in accordance with the NBR 5739/2018 (ABNT) standard. Thus, the research evaluated the efficient use of slag as a partial replacement for the aggregate (crushed stone and sand) in CAD concrete production, assessing the results of axial compressive strength at 1, 3, 7, and 28 days. Based on the obtained results, it was observed that there was variation in the gain of axial compressive strength in all produced mixtures. The best-performing mix was experiment T4, the fourth test, where 30% of crushed stones were replaced by slag and 10% of BOF slag was added to the sand. This mixture demonstrated a compressive strength of 101.46 MPa, confirming the utilization of slag in CAD concrete production.
Keywords: iron ore waste; effective disposal; sustainability.
Tipo do Trabalho:
Dissertação
Referência:
Freitas, Francisco Ademir Eduardo. Uso de escórias (BSSF e BOF) na fabricação de concreto de alto desempenho como possível solução ambiental: estudo de caso com rejeitos da CSP do porto do Pecém no Ceará. 2023. 82 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico ou Profissional em 2023) - Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, 2023. Disponível em: Acesso em: 5 de maio de 2024
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