Concreto de alta resistência utilizando pó de pedra como substituição parcial do cimento Portland : estudo experimental

Abstract

Resumo: O emprego do concreto de alta resistência (CAR) leva ao melhor aproveitamento dos recursos naturais devido à maior durabilidade das estruturas e à minimização do consumo de matérias primas nobres, pela redução do volume de concreto. Em sua composição, a utilização de areia artificial em substituição à natural reduz os impactos ambientais ocasionados pelo processo convencional de extração de areia e garante, além da diminuição do custo de transporte, menor variabilidade das características do agregado. Além da areia artificial, o processo de cominuição das rochas gera pó de pedra que acaba sendo estocado ao ar livre, gerando danos ambientais. Nesse contexto, o objetivo do trabalho é analisar a influência da utilização do pó de pedra em substituição parcial do cimento Portland no CAR. As propriedades avaliadas são: resistência à compressão, à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade. Os concretos foram produzidos com quatro níveis de resistência: 50MPa, 65MPa, 80MPa e 95MPa e com quatro teores de pó de pedra em substituição ao aglomerante, 0%, 6%, 12% e 18%. Os resultados obtidos mostram que com a substituição parcial do cimento Portland pelo pó de pedra no concreto de alta resistência produzido com areia artificial é possível reduzir significativamente o consumo de cimento. A maior redução, em média 33,09%, foi com 18% de substituição. Os melhores resultados encontrados nos parâmetros mecânicos foram com 12% de substituição, sendo que com esse teor é possível reduzir 22,05% o consumo de cimento, com o aumento médio de 13,73% na resistência à compressão, 15,22% na resistência à tração por compressão diametral e 7,03% no módulo de elasticidade, em relação aos concretos produzidos sem a substituição do cimento Portland pelo pó de pedra. Também é relevante a diminuição das emissões de CO2 por unidade de resistência, bem como a solução pode ser significativa em termos de custo.

Abstract: The use of high strength concrete (CAR) leads to a better use of natural resources. This is due to increased durability of structures while minimizing the consumption of noble raw materials, because of reduction in concrete volume. In its composition, the use of artificial sand to replace natural sand reduces the environmental impact caused by the conventional method of extraction of sand. In addition, this ensures lowering in transportation costs and reduced variability of aggregate characteristics. In addition to artificial sand, the rock comminuting process creates stone dust which is stored outdoors, causing environmental damage. In this context, the objective of this study is to analyze the influence of the use of stone powder as a partial replacement in Portland cement in high-strength concrete. The properties evaluated are: compressive strength, tensile strength by diametrical compression and elastic modulus. The concrete was produced with four levels of resistance: 50MPa, 65MPa, 80MPa and 95MPa; and with four different stone powder contents to replace the cement; 0%, 6%, 12% and 18%. The results show that with the partial replacement of Portland cement by stone power in high strength concrete produced with artificial sand it is possible to significantly reduce cement consumption. The best mean general reduction, 33.09%, was obtained with 18% substitution. The best results found in the mechanical parameters were with 12% substitution. With this amount of substitution, an average of 13.73% increase in compressive strength, 15.22% in tensile strength by diametrical compression and 7.03% for the tensile modulus were observed as compared to concrete produced without replacing the Portland cement. Also relevant is the reduction of CO2 emission per unit of resistance. This solution can be also significant in terms of costs reduction.