Propriedades físicas e mecânicas da mistura de solo-cimento, utilizando o cimento LC3 (Limestone Calcined Clay Cement) e a incorporação das matérias-primas: sílica ativa, cinza volante, cinza do bagaço de cana (Saccharum officinarum L) e cinza do caroço do açaí (Euterpe precatoria Martius)

Abstract

A crescente demanda por tecnologia sustentável em diversas áreas das engenharias tem impulsionado pesquisas com excelentes resultados quanto ao uso de resíduos e sua aplicação como matérias-primas alternativas no desenvolvimento de novos produtos. Diante desse contexto, utilizou-se para esta pesquisa os resíduos industriais: sílica ativa e cinza volante e os resíduos agroindustriais: cinza do bagaço de cana (Saccharum officinarum L) e cinza do caroço do açaí (Euterpe precatoria Martius) aplicados à mistura de solo-cimento. Portanto, esta tese teve como objetivo avaliar o efeito da incorporação dos resíduos industriais e agroindustriais nas propriedades mecânicas, físicas e ambientais da mistura solo-cimento, utilizando de modo comparativo o cimento de alta resistência inicial (CP-V) e o cimento LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), escolhendo, a partir dos ensaios laboratoriais realizados, a mistura mais viável tecnicamente e que demonstrasse eficácia para a produção do tijolo de solo-cimento em escala real. Com base nesse contexto foram produzidas misturas no qual o teor de clínquer foi substituído em 10 % pelos resíduos industriais e agroindustriais supracitados. Os valores de resistência à compressão aos 28 dias de todas as misturas foram considerados dentro dos padrões estabelecidos por norma técnica, com destaque aos resultados mecânicos e estatísticos para a mistura com a cinza do caroço de açaí, os quais apresentou os maiores valores. Quanto ao cenário ambiental, por meio da Avaliação do Ciclo de Vida, foi possível observar que os menores impactos e consequências ambientais foram das misturas contendo os resíduos agroindustriais e, ainda, as que se utilizou o cimento LC3. Após a análise dos estudos aplicados, destaca-se que a mistura contendo a cinza do caroço de açaí e o cimento LC3 apresentaram resultados técnicos e normativos satisfatórios em relação às propriedades físicas, mecânicas, ambientais e com comprovações estatísticas. Com o intuito de proporcionar um material alternativo mais sustentável, optou-se em produzir o tijolo de solo-cimento em escala real utilizando o cimento LC3 e incorporou-se à mistura, 20 % de cinza do caroço de açaí em substituição do teor de clínquer do cimento LC3 produzido. A resistência média de compressão do tijolo em escala real foi de 5,8 MPa, superior ao mínimo estabelecido por norma técnica destacando, portanto, que a cinza do caroço do açaí incorporada no tijolo de solo-cimento cumpre os requisitos da norma técnica, ademais, considera-se de grande relevância este estudo, quanto à sua originalidade e aos critérios técnicos avaliados, considerando que o tijolo produzido pode agregar valores de sustentabilidade, trazendo benefícios, principalmente a municípios de pequeno porte da região amazônica que produzem a polpa do fruto do açaí em escala artesanal e ainda, apresentam dificuldades de logísticas para aquisição de tijolo cerâmico convencional.

The growing demand for sustainable technology in several areas of engineering has driven research with excellent results regarding the use of waste and its application as alternative raw materials in the development of new products. In this context, industrial residues were used for this research: active silica and fly ash and agro-industrial residues: sugarcane bagasse ash (Saccharum officinarum L) and açaí stone ash (Euterpe precatoria Martius) applied to the soil-cement mixture. Therefore, this thesis aimed to evaluate the effect of the incorporation of industrial and agro-industrial residues on the mechanical, physical, and environmental properties of the soil-cement mixture, using in a comparative way the high initial resistance cement (CP-V) and the LC³ cement (Limestone Calcined Clay Cement), choosing, based on the laboratory tests carried out, the most technically viable mixture that demonstrated effectiveness for the production of soil-cement brick on a full scale. On this context, mixtures were produced in which the clinker content was replaced by 10 % by the aforementioned industrial and agro-industrial residues. The compressive strength values at 28 days of all mixtures were considered within the standards established by technical norm, with emphasis on the mechanical and statistical results for the mixture with açaí stone ash, which presented the highest values. As for the environmental scenario, through the Life Cycle Assessment, it was possible to observe that the lowest impacts and environmental consequences were of the mixtures containing agro-industrial residues and, also, those that used LC³ cement. After analyzing the applied studies, it is highlighted that the mixture containing açaí stone ash and LC³ cement presented satisfactory technical and normative results in relation to physical, mechanical, environmental properties and statistical evidence. In order to provide a more sustainable alternative material, it was decided to produce the soil-cement brick on a full scale using LC³ cement and 20 % of ash from the açaí stone was incorporated into the mixture, replacing the clinker content of the LC³ cement produced. The average compressive strength of the brick in full scale was 5.8 MPa, higher than the minimum established by technical standard, highlighting, therefore, that the ash from the açaí stone incorporated in the soil-cement brick meets the requirements of the technical standard, in addition, this study is considered of great relevance, regarding its originality and the technical criteria evaluated, considering that the brick produced can add sustainability values, bringing benefits, mainly to small municipalities in the Amazon region that produce the pulp of the fruit of the açaí on an artisanal scale and also present logistical difficulties for the acquisition of conventional ceramic bricks.