Dosage of eco-efficient self-compacting microconcretes containing ornamental stone wastes

Abstract

The present work sought to evaluate the effects of incorporating a high concentration of waste from the processing of ornamental stone as a filler in self-compacting and lightweight self- compacting microconcrete containing expanded polystyrene waste through the evaluation of its physical-chemical, mechanical and eco-efficiency properties. The dosage of the concretes was done by the particle packing method to obtain the limits of the filler/cement, powder/total solids and lightweight aggregates/total aggregates ratios for the production of mixtures following a second-order composite experimental design. The samples produced were tested in fresh and hardened states. Eco-efficiency performance analyzes were carried out by Binder Intensity and assessment of the environmental impacts generated in the production of each material in the mixtures produced. The results, evaluated through response surfaces, showed that replacing cement with waste reduced the microconcretes mechanical strength but increased eco- efficiency compared to other self-compacting concretes of similar mechanical strength. In lightweight microconcrete, the residue increased workability and viscosity and reduced water consumption, helping to avoid segregation. However, despite the addition of lightweight aggregates reducing the density of microconcretes, it was not possible to stabilize the mixture for fixed spreading, with segregation occurring in mixtures with high levels of lightweight aggregates. Therefore, the residue can be promoted to a co-product for application in civil construction as a stabilizing agent in self-compacting microconcretes, capable of reducing the cement content and consequently the embodied CO 2 emissions, obtaining more eco-efficient matrices without significant losses in its technological properties. Keywords: Self-compacting concrete. Eco-efficient concrete. Sustainability. Ornamental stone waste. Microconcrete. Lightweight self-compacting concrete.

O presente trabalho buscou avaliar os efeitos da incorporação de uma alta concentração do resíduo do beneficiamento de rochas ornamentais como fíler em microconcretos autoadensáveis e autoadensáveis leves, contendo resíduos de poliestireno expandido, por meio da avaliação de suas propriedades físico-químicas, mecânicas e de ecoeficiência. A dosagem dos concretos foi feita pelo método de empacotamento compressível para obtenção dos limites das relações fíler/cimento, finos/sólidos totais e agregados leves/agregados totais para a produção de traços obedecendo um planejamento experimental composto de segundo ordem. As amostras produzidas foram ensaiadas em estado fresco e estado endurecido. Foram realizadas análises de desempenho de ecoeficiência pela Intensidade do Ligante e avaliação dos impactos ambientais gerados na produção de cada material das misturas produzidas. Os resultados, avaliados por meio de superfícies de resposta, mostraram que a substituição do cimento pelo resíduo diminuiu a resistência mecânica dos microconcretos, porém, aumentou a ecoeficiência quando comparados a outros concretos autoadensáveis de resistências mecânicas similares. Nos microconcretos leves, o resíduo aumentou a trabalhabilidade e viscosidade, e diminuiu o consumo de água, ajudando no combate à segregação. Entretanto, apesar da adição de agregados leves diminuir a densidade dos microconcretos, não foi possível estabilizar a mistura para o espalhamento fixado, ocorrendo segregação nas misturas com elevados teores de agregados leves. Portanto, o resíduo possui potencial para ser elevado à condição de coproduto para aplicação na construção civil como agente estabilizador em microconcretos autoadensáveis, capaz de diminuir o teor de cimento e consequentemente as emissões de CO 2 associadas, obtendo-se matrizes mais ecoeficientes sem perdas significativas nas suas propriedades tecnológicas. Palavras-chave: Concreto autoadensável. Concreto ecoeficiente. Sustentabilidade. Resíduo de rocha ornamental. Microconcreto. Concreto autoadensável leve.