Determination of the optimal replacement content of Portland cement by stone powder using particle packing methods and analysis of the influence of the excess water on the consistency of pastes

Autor: Nayara Soares Klein, G. C. Reus, J. Marques Filho, Thaísa Mariana Santiago Rocha, Heloisa Fuganti Campos
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, Vol 12, Iss 2, Pp 210-232 (2019)
Revista IBRACON de Estruturas e Materiais v.12 n.2 2019
Revista IBRACON de Estruturas e Materiais
Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON)
instacron:IBRACON
Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, Volume: 12, Issue: 2, Pages: 210-232, Published: 20 MAY 2019
ISSN: 1983-4195
Popis: Cement is considered the basic component with the highest environmental impact in construction, in terms of CO2 emissions. As for the aggregates, the process of comminution of rocks, in addition to artificial sand, generates stone powder that ends up being stored outdoors, generating environmental damages. Thus, the replacement of cement by stone powder appears as an attractive alternative towards the sustainable concretes. In this context, the objective of this paper is to determine the maximum packing density in Portland cement, silica fume and stone dust pastes, to determine the optimal cement substitution content for the stone powder. In addition, it is intended to verify the influence of excess water on the consistency of the mixtures produced. The substitution was done in contents equal to 0%, 7%, 14% and 21% by volume and, for each content, the packing density was determined analytically by CPM model and combinations were reproduced experimentally. Excess water was checked by the mini Kantro cone test. The results showed that the higher cement substitution content of the stone powder obtained the higher packing density, experimental and analytical, and the higher workability, allowing economic and environmental advantages. Analyzing each material, the stone powder resulted in the highest packing density and silica fume is the lowest one. Therefore, finer particles resulted in lower packaging densities, due to the greater specific surface area, which demands more water. The agglomeration resulted in more empty gaps between the grains. In addition, mixtures flowability increased with the increase of the stone powder content. As the excess water is responsible for mixture lubrication, a higher packing density for a given volume of water improves the flowability. Resumo O cimento Portland é considerado o componente de base com o maior impacto ambiental na construção civil, em termos de emissões de CO2. Quanto aos agregados, o processo de cominuição das rochas, além da areia artificial, gera pó de pedra que acaba sendo armazenado ao ar livre, gerando impactos ambientais. Assim, a substituição do cimento por pó de pedra aparece como uma alternativa atraente em direção à dosagem de concretos sustentáveis. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho é determinar a máxima densidade de empacotamento de partículas em pastas compostas por cimento Portland, sílica ativa e pó de pedra, buscando determinar o teor ótimo de substituição do cimento pelo pó de pedra. Além disso, pretende-se verificar a influência do excesso de água na consistência das pastas produzidas. A substituição do cimento por pó de pedra foi feita em teores iguais a 0%, 7%, 14% e 21%, em volume, sendo determinada a densidade de empacotamento analiticamente, pelo modelo CPM. As combinações foram reproduzidas experimentalmente. A consistência das pastas foi verificada com auxílio do mini cone de Kantro. Os resultados demonstraram que o maior teor de substituição do cimento pelo pó de pedra apresentou a maior densidade de empacotamento, experimental e analítica, e a maior trabalhabilidade, permitindo vantagens econômicas e ambientais. Analisando cada material individualmente, o pó de pedra apresentou a maior densidade de empacotamento e a sílica ativa a menor. Partículas finas resultam em menor densidade de empacotamento, devido à maior superfície específica, a qual demanda mais água. A aglomeração aumenta os vazios entre os grãos. Além disso, a fluidez das pastas produzidas aumentou com o acréscimo do teor de pó de pedra. Como o excesso de água é o responsável pela lubrificação da pasta, uma densidade de empacotamento mais elevada colabora para o aumento da fluidez quando o volume de água permanece fixo.
Databáze: OpenAIRE
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