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Uso de cinza pesada na produção de concreto autoadensável

Agostinho João Dalmoro - Tractebel Energia

Wellington L Repette - UFSC

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Introdução:

- Grandes quantidades de cinzas são produzidas nas termelétricas

- A Tractebel e a Universidade Federal de Santa Catarina propuseram, há dois anos, esta pesquisa para avaliar a possibilidade do uso de grandes volumes de cinza na produção de concretos

- Os objetivos eram possibilitar a redução dos impactos ambientais, reduzir custos de produção e beneficiar a sociedade.

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Geração de Energia com Carvão Mineral

Cinza leve (volante)

Cinza Pesada

• agregados

• tijolos de concreto

• construção de pavimentos, etc.

For

no

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Carvão

Bacias de sedimentação

G

G

G

Usina Termelétrica Jorge Lacerda (UTJL)

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Produção em 2010:

- Aproximadamente 265 mil toneladas de cinza pesada úmida

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Cinza pesada:- É abundante.- É um particulado.- É de baixo custo.

A cinza pesada é adequada para produção de Concreto Auto-Adensável?

Necessita ser processada para este uso?

P&D ANEEL

Tractebel Energia e

Universidade Federal de Santa Catarina – Depto Eng. Civil

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Etapas da pesquisa:

1) Avaliação da variabilidade da cinza pesada na bacia de sedimentação

2) Definição do processamento por moagem e caracterização da cinza pesada moída

3) Produção de concretos auto-adensáveis

4) Caracterização dos concretos para propriedades mecânicas e durabilidade

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Variabilidade da cinza na bacia de sedimentação

Aproximadamente 675.000 m3 cada

750m

200m

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Coleta

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Caracterização:

• Teor de umidade – secagem por 24 horas a 110oC

• Análise granulométrica por peneiramento

• Moagem em moinho de bolas de ágata

• Granulometria a laser

• Espectroscopia por Fluorescência de Raio-X

• Difratometria por Raio-X – FTIR

• Perda ao fogo por ignição

Moinho de bolas de ágata

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0

10

20

30

40

50

60

70

SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O CO2* CaO TiO2 MgO

Teor

(%, m

assa

)Cinza 3A

Cinza 3B

Cinza 7A

Cinza 7B

Cinza 9A

Cinza 9B

Compostos principais: quartzo (SiO2), mulita (3Al2O3.2SiO2) e hematita (Fe2O3)

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1110

Mas

sa P

assa

nte

Acu

mul

ada

(%)

Diâmetro médio dos grãos (mm)

Cinza 3A

Cinza 3B

Cinza 7A

Cinza 7B

Cinza 9A

Cinza 9B

Cinza 2A

Cinza 2B

Cinza 5A

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Resultados sobre a variabilidade da cinza pesada “in natura”:

• Composição química: homogênea (incluindo compostos de ferro)

• Tamanho de partículas: grossa e elevada heterogeneidade

Moagem é necessária

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Moagem e caracterização da cinza moída – Efeitos na reologia e ganho de

resistência à compressão em pastas

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750x . 100x .

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Efeitos na reologia e ganho de resistência à compressão em pastas

Reômetro Rotacional

– modelo Herschel-BulkleyResistência à Compressão

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Produção e caracterização de concretos autoadensáveis

- Teores de cinza pesada moída – 30%, 50% e 70% em substituição co cimento Portland (volume)

- Fatores água/finos – 0,45; 0,50; 0,55 e 0,60

- Agregados naturais e agregados de britagem

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Propriedades mecânicas/retração:- Resistência à compressão;- Módulo de elasticidade- Retrações autógena e por secagem

Durabilidade- Resistência à penetração de cloretos- Carbonatação

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5955

42

33

50 48

39

26

43 42

32

25

40

3127

22

0

10

20

30

40

50

60

Referência 70/30 50/50 30/70

Resis

tênc

ia à c

ompr

essã

o (M

Pa)

Traços

Resistência à compressão aos 91 dias

a/ag 0,45 a/ag 0,50 a/ag 0,55 a/ag 0,60

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Conclusões:- Foi possível produzir concretos auto-adensáveis com

elevados teores de cinza pesada moída- As propriedades mecânicas e de durabilidade são

compatíveis com os dos concretos convencionais- A resistência à compressão desenvolve-se mais

lentamente, mas atinge valores equivalentes aos dos concretos sem cinza – até 55MPa em 91 dias!!

- A cinza pesada, hoje disponível, após moagem, pode ser utilizada na produção de concretos, trazendo benefícios ao meio ambiente

- O emprego das cinzas em concreto possibilita a utilização na plenitude das cinzas produzidas nas termelétricas a carvão.

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Objeto de nova pesquisa:- Constatou-se o potencial do uso da cinza pesada moída

na produção de cimentos Portland compostos- 1 tonelada de clinquer substituído por cinza representa 1

tonelada a menos de emissão de CO2 na atmosfera

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Agradecimentos:- ANEEL- Tractebel Energia- Universidade Federal de Santa Catarina

Obrigado pela atenção