Substituição parcial de cimento Portland por resíduo moído de vidro industrial em argamassas

Lopes, Raduan Krause; Piovesan, Jayne Carlos; Tutikian, Bernardo Fonseca; Grondona, Atilio Efrain Bica

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 14 (2) • 2021 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952021000200014 copiar

Substituição parcial de cimento Portland por resíduo moído de vidro industrial em argamassas

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

A busca pela redução do consumo de cimento em compósitos cimentícios se mostra uma preocupação mundial, e a substituição parcial do cimento por resíduos industriais tem ganhado impulsão. Um desses materiais é o vidro, material rico em sílica amorfa, mas que pode apresentar problemas em sua utilização, devido à reação álcali sílica (RAS). O objetivo da pesquisa foi analisar as resistências à compressão de argamassas com uso de resíduo moído de vidro (RMV). Foram testados dois tempos de moagem para RMV, 16 e 32 horas, bem como percentuais de 10, 15 e 20% de substituição em massa de cimento por RMV. Uma análise estatística foi realizada para verificar quais fatores interferiam na resistência das argamassas. O efeito mitigador do RMV também foi testado quanto à RAS. Os resultados mostraram que o tempo de moagem não foi significativo para resistência, mas os percentuais de substituição foram. O percentual de 20% mostrou-se o melhor, uma vez que foi estatisticamente igual ao traço padrão.

Palavras-chave:
resíduo moído de vidro (RMV); argamassa; atividade pozolânica; reação álcali sílica (RAS)

Type	Chemical base	Aspect	Color	pH	Density (g/cm³)	Solid %
3^rd generation superplasticizer	Polycarboxylate ether (PCE)	Liquid	Murky white	5 to 7	1.066	28.50 – 31.50

Test	Norm	Units	Results
Specific mass	NBR NM 52:2009 [¹⁰10 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregado Miúdo - Determinação de Massa Específica e Massa Específica Aparente, NBR NM 52, 2009.]	kg/dm³	2.67
Apparent specific mass	NBR NM 45:2006 [¹¹11 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Massa Unitária e do Volume de Vazios, NBR NM 45, 2006.]	kg/dm³	1.45
Powdered material %	NBR NM 46:2003 [¹²12 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação do Material Fino que Passa Através da Peneira 75 Micrometro, por Lavagem, NBR NM 46, 2003.]	%	4.70
Organic impurities	NBR NM 49:2001 [¹³13 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregado Miúdo – Determinação de Impurezas Orgânicas, NBR NM 49, 2001.]	ppm	300
Fineness modulus	NBR NM 248:2003 [¹⁴14 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Composição Granulométrica, NBR NM 248, 2003.]	-	2.69
Maximum diameter	NBR NM 248:2003 [¹⁴14 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação da Composição Granulométrica, NBR NM 248, 2003.]	mm	2.40
Clay and fracturing material %	NBR 7218:2010 [¹⁵15 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Agregados – Determinação do Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis, NBR 7218, 2010.]	%	1.50

Ratio/Test Sample	TC	T10A	T10B	T15A	T15B	T20A	T20B
Ratio/Test Sample	Quantity of Material (kg/m³)
Cement	544.12	489.71	489.71	462.50	462.50	435.30	435.30
Glass	0.00	54.41	54.41	81.62	81.62	108.82	108.82
Sand	1088.24	1088.24	1088.24	1088.24	1088.24	1088.24	1088.24
Water	217.65	217.65	217.65	217.65	217.65	217.65	217.65
Plasticizer	0.54	0.65	0.65	0.76	0.76	0.87	0.87
water/cementitious material ratio	0.40	0.40	0.40	0.40	0.40	0.40	0.40

Chemical compond	Ground glass residue – GLR (w.t.%)	Portland cement CP II-Z-32 (w.t.%)
SiO₂ – silicon dioxide	74.07	22.94
CaO – calcium oxicde	13.27	57.61
Na₂O – sodium oxide	7.94	-
MgO – magnesium oxide	1.93	3.99
Al₂O₃ – aluminum oxide	0.99	5.60
Fe₂O₃ – iron oxide	0.66	3.99
P₂O₅ – phosphorous pentoxide	0.49	0.37
K₂O – potassium oxide	0.35	1.68

Mixture	Compression resistance and standard deviation (MPa)		Spread (mm)
Mixture	7 days	28 days	Spread (mm)
TC	25.61 ± 3.32	27.95 ± 4.35	200
T10A	21.60 ± 0.90	24.76 ± 2.97	241
T10B	21.21 ± 1.15	21.76 ± 2.60	246
T15A	18.84 ± 1.23	23.73 ± 1.92	241
T15B	17.25 ± 1.04	21.16 ± 4.13	245
T20A	18.28 ± 1.31	25.78 ± 2.54	259
T20B	16.33 ± 1.03	22.95 ± 3.02	225

VF	DOF	SM	SA	F
Factor 1 (f1)	1	12.84456	12.84456	4.8517
Factor 2 (f2)	2	95.42349	47.71174	18.0218
Interaction f1 x f2	2	3.33525	1.66762	0.6299
Factor x Test Control	1	191.67808	191.67808	72.4012
Treatment	6	303.28138	50.5469	5.74840
Residual	28	74.12844	2.64744
Total	34	377.40982
Factor 1 (f1) – GLR ground time of 16 h and 32 h; Factor 2 (f2) – GLR substitution of cement in 10 w.t.%, 15 w.t.% and 20 w.t.%.
VF – variation factor; DOF – degrees of freedom; SM – squares sum; SA – squared average; F – F-test statistic.

Multiple Comparisons
Level	Center	Lower Limit	Upper Limit	P-value
16 - 0	-6.033333333	-8.982922991	-3.083743676	5.35652 x 10^-5
32 - 0	-7.342	-10.29158966	-4.392410343	2.28147 x 10^-6
32 - 16	-1.308666667	-3.394341515	0.777008182	0.285355015

Multiple Comparisons
Levels	Center	Lower Limit	Upper Limit	P-value
0.1 - 0	-4.202	-6.73925933	-1.66474067	0.000503383
0.15 - 0	-7.56	-10.09725933	-5.02274067	2.30941 x 10^-8
0.2 - 0	-8.301	-10.83825933	-5.76374067	2.98239 x 10^-9
0.15 - 0.1	-3.358	-5.429663568	-1.286336432	0.000657038
0.2 - 0.1	-4.099	-6.170663568	-2.027336432	4.23709 x 10^-5
0.2 - 0.15	-0.741	-2.812663568	1.330663568	0.766864077

VF	DOF	SM	SA	F
Factor 1 (f1)	1	58.8	58.8	5.8154
Factor 2 (f2)	2	18.48971	9.24485	0.9143
Interaction f1 x f2	2	0.23192	0.11596	0.0115
Factor x Test Control	1	90.34432	90.34432	8.9352
Treatment	6	303.28138	50.5469	2.767
Residual	28	74.12844	2.64744
Total	34	377.40982
Factor 1 (f1) – GLR ground time of 16 h and 32 h; Factor 2 (f2) – GLR substitution of cement in 10 w.t.%, 15 w.t.% and 20 w.t.%.
VF – variation factor; DOF – degrees of freedom; SM – squares sum; SA – squared average; F – F-test statistic.

Multiple Comparisons
Levels	Center	Lower Limio	Upper Limit	P-value
16 - 0	-3.191333333	-7.088629343	0.705962676	0.125567274
32 - 0	-5.991333333	-9.888629343	-2.094037324	0.001835111
32 - 16	-2.8	-5.555804437	-0.044195563	0.045817363

Multiple Comparisons
Levels	Center	Lower Limit	Upper Limit	P-value
0.1 - 0	-4.686	-9.624613052	0.252613052	0.067853009
0.15 - 0	-5.502	-10.44061305	-0.563386948	0.024373398
0.2 - 0	-3.586	-8.524613052	1.352613052	0.220773465
0.15 - 0.1	-0.816	-4.848360671	3.216360671	0.946059845
0.2 - 0.1	1.1	-2.932360671	5.132360671	0.880013391
0.2 - 0.15	1.916	-2.116360671	5.948360671	0.576250688

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[1] Corresponding author: Bernardo Fonseca Tutikian. E-mail: bftutikian@unisinos.br