Investigating ornamental stone waste as a green supplementary cementitious material in Portland cement mortars
Investigando resíduos de pedra ornamental como material cimentício suplementar sustentável em argamassas de cimento Portland.
Autores:
- Allan Thierry Branco Torres
- Larissa Gomes da Silva
- Rúbia Bosse
- Rodrigo Scoczynski Ribeiro
- Gustavo de Miranda Saleme Gidrão
- Laura Silvestro
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Publicado: 16 de março de 2024
Abstract
The wet beneficiation process of ornamental stone generates waste in the form of sludge that, after drying, becomes a non-biodegradable fine powder. Its improper disposal can lead to various negative environmental impacts. Therefore, new destinations for waste should be evaluated in search of innovation and sustainability. In Brazil, this issue is of particular interest since the country stands out globally as one of the largest producers of ornamental stone, generating significant quantities of waste annually. Thus, mortars with replacement percentages (5, 10, 15, and 20 wt.%) of Portland cement (PC) by ornamental stone waste (OSW) were analyzed as supplementary cementitious material (SCM). The analysis included compressive strength tests, ultrasonic pulse velocity (UPV) at 7- and 28-day curing, X-ray diffraction, and a simplified carbon dioxide (CO2) emissions analysis. The results indicated that the partial replacement of PC by OSW up to 20% resulted in compressive strengths at 28 days statistically equal to the control sample, which can be attributed to the formation of AFm phases. When analyzing the CO2 emissions of the samples, higher substitution percentages were associated with lower reported emissions, reaching a reduction of 61.4% when comparing the 20% replacement with the reference.
Resumo
O processo de beneficiamento úmido de rochas ornamentais gera resíduos na forma de lodo que, após a secagem, se transforma em um pó fino não biodegradável. Seu descarte inadequado pode levar a vários impactos ambientais negativos. Portanto, novos destinos para os resíduos devem ser avaliados em busca de inovação e sustentabilidade. No Brasil, essa questão é de particular interesse, pois o país se destaca globalmente como um dos maiores produtores de rochas ornamentais, gerando quantidades significativas de resíduos anualmente. Assim, argamassas com porcentagens de substituição (5, 10, 15 e 20% em peso) de cimento Portland (CP) por resíduos de rochas ornamentais (RSO) foram analisadas como material cimentício suplementar (MCS). A análise incluiu ensaios de resistência à compressão, velocidade de pulso ultrassônico (VPU) em cura de 7 e 28 dias, difração de raios X e uma análise simplificada de emissões de dióxido de carbono (CO2). Os resultados indicaram que a substituição parcial de PC por OSW até 20% resultou em resistências à compressão aos 28 dias estatisticamente iguais à amostra controle, o que pode ser atribuído à formação de fases AFm. Ao analisar as emissões de CO2 das amostras, maiores percentuais de substituição foram associados a menores emissões reportadas, atingindo uma redução de 61,4% quando comparada a substituição de 20% com a referência.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
