Resíduo de areia de fundição estabilizado com ligante álcaliativado de cinza de bagaço de cana-de-açúcar e cal de casca de ovo : desempenho mecânico, microestrutura, lixiviação e sustentabilidade

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Ferrazzo, Suéllen Tonatto
• Orientador(a): Consoli, Nilo Cesar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estabilização do solo; Reaproveitamento de resíduos; Areia de fundição; Bagaço de cana; Casca de ovo; Ativação alcalina
• Palavras-chave em Inglês: Industrial and agro-industrial wastes; Alkaline activation; Mechanical and microstructural properties; Metal encapsulation; Life cycle assessments
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/257511

A valorização de resíduos e o desenvolvimento de ligantes alternativos ao cimento Portland são importantes para práticas de engenharia sustentável. Assim, este estudo avaliou a estabilização de resíduo de areia de fundição (RAF) com um novo ligante álcali-ativado (LAA) oriundo de cinza de bagaço de cana-de-açúcar, cal de casca de ovo hidratada e hidróxido de sódio (NaOH). A produção do LAA avaliou a RCS e a microestrutura (DRX, MEV e FTIR) de pastas álcali-ativadas, considerando diferentes relações cinza/cal e água/ligante, e molaridade. Misturas RAF-LAA foram produzidas considerado diferentes fatores (teor de umidade, peso específico aparente seco, teor de ligante, temperatura e tempo de cura) e avaliadas quanto a: RCS, RCD, 0, durabilidade (PMA), mineralogia (DRX), composição química (FTIR), microestrutura (SEM), lixiviação e solubilização de metais. Misturas RAFcimento Portland (CPV) foram avaliadas como um grupo controle. Os resultados de comportamento mecânico foram submetidos a análise estatística e correlacionados ao índice porosidade/teor volumétrico de ligante (η/Biv). Avaliações ambiental, econômica e social do ciclo de vida da estabilização de RAF com LAA foram realizadas para avaliar a sustentabilidade, comparativamente a RAF-CPV. O LAA é composto por 80/20 cinza/cal, 0,8 água/ligante e 2,61 Na2O. O comportamento mecânico de RAF-LAA é influenciado significativamente (de maior a menor magnitude) pelo teor de ligante, peso específico, temperatura de cura, tempo de cura e teor de umidade respectivamente. RAF-LAA apresentou resultados mecânicos similares ou superiores a RAF-CPV. RAF-LAA atingiu uma resistência média de 9,8 MPa após 28 dias de cura a 40°C. Corpos de prova com altas resistências (RCS e RCD) apresentaram elevados valores de rigidez inicial. Misturas com altos teor de LAA e peso específico tiverem PMA em torno de 7%. O índice η/Biv0,28 mostrou-se um parâmetro adequado para avaliar a estabilização de RAF com distintos ligantes. Gel N-A-S-H foi identificado nas misturas RAF-LAA. Maiores temperatura e tempo de cura resultaram em matrizes cimentadas mais homogêneas e compactas. O método de lixiviação da NBR 10005 forneceu resultados mais favoráveis do que D4874 perante limites de qualidade de águas. RAF-LAA encapsulou Cd, Cr, Mn, Pb e Zn presentes nos resíduos e não representa risco ambiental em termos de toxicidade por metais. A dosagem alta densidade-baixo ligante (ADBL) resultou em menores impactos ambientais e econômicos do que a baixa densidade-alto ligante. Em RAF-LAA, os impactos ambientais estão associados principalmente aos processos de produção de matérias-primas (NaOH e cal) e de transporte de materiais, enquanto que, a produção de cimento Portland foi o fator mais influente em RAF-CPV. A dosagem LAA-ADBL apresentou maiores custos diretos e menores custos indiretos (custo social do CO2) do que CPV-ADBL. RAF-LAA gerou maior impacto social positivo em relação a RAF-CPV. A estabilização de RAF com LAA-ADBL possui um índice de sustentabilidade superior (0,59) a RAF com CPV-ADBL (0,49).