Use of ornamental rock waste as a partial substitute for binder in the production of structural concrete

Abstract

Abstract Due to the population increase, to the improvement of life conditions, to the elevation of levels of consumption and the growing industrialization of developing countries, it is estimated that the production of concrete will present significant increase in the next decades. The process of producing cement is responsible for approximately 5 % of the emissions of CO2, an expressive environment pollutant. In this context, this work presents an evaluation of the influence of partial substitution of cement by ornamental rock waste (ORW) on the physical and mechanical properties of concrete. ORW from a local marble and granite processing company was used. The waste was mineralogically characterized through X-ray diffraction (XRD) essays, energy-dispersive X-ray (EDX) microanalysis, and physically characterized through laser granulometry and specific mass. For this, was adopted a concrete trace as reference, produced with CP V-ARI cement (similar to ASTM Type III), from IPT dosage. Waste was used in proportions of 5 %, 7.5 %, 10 % and 12.5 % of substitution of cement by mass. Results were treated with ANOVA and multiple comparison of means, indicating a possibility of substitution of until 10% of cement by ORW, creating a concrete with proper resistance to Brazilian regulations regarding the classification as structural.Resumo Em decorrência do aumento populacional, da melhoria das condições de vida, da elevação dos níveis de consumo e da crescente industrialização dos países em desenvolvimento, estima-se que a produção de concreto apresentará expressivo crescimento ao longo das próximas décadas. O processo de produção do cimento é responsável por aproximadamente 5 % das emissões mundiais de CO2, poluente que causa danos expressivos no meio ambiente. Neste contexto, este trabalho apresenta uma avaliação da influência da substituição parcial de cimento Portland por resíduo do beneficiamento de rochas ornamentais (RBRO) em propriedades físicas e mecânicas do concreto. Utilizou-se o RBRO proveniente de uma empresa beneficiadora de mármores e granitos localizada na região sul do Rio Grande do Sul. A caracterização mineralógica do resíduo foi realizada por meio de ensaios de difração de raios X (DRX), microanálise de raios X (EDX), enquanto suas características físicas foram analisadas por ensaios de granulometria a laser e de massa específica. Adotou-se um traço de concreto de referência produzido com cimento CP V-ARI, utilizando o método de dosagem do IPT/EPUSP. A substituição do cimento Portland pelo RBRO foi realizada nos teores de 5 %, 7,5 %, 10 % e 12,5 % em relação à massa de cimento. Os resultados foram tratados por ANOVA e comparação múltipla de médias, indicando a possibilidade da substituição de até 7,5 % do cimento pelo RBRO, gerando um concreto com resistência adequada às normas brasileiras e com potencial uso estrutural.