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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