Publicado

2017-04-01

Sugar cane bagasse ash as a pozzolanic material

Ceniza de bagazo de caña de azúcar como material puzolánico

Palabras clave:

Sugar cane bagasse ash, pozzolanic activity, mechanical performance (en)
ceniza de bagazo de caña de azúcar, actividad puzolánica, comportamiento mecánico (es)

Autores/as

This study aimed to verify the SCBA's potential use as a partial replacement of Portland cement. Therefore, the experiment was divided in two stages; in the first, mineralogical and chemical analyses were performed with two samples of ash, in-natura and calcined at a temperature of 600°C for 6h. After these analyzes, it was observed that the calcined ash presented a greater tendency of material in the amorphous state, which possibly made the material the most reactive. For this reason, only the calcined ash was ground for 1 and 2h. These samples were further studied in order to check the pozzolanic activity index and the compressive strength, evaluating the replacement of 10, 20 and 30% Portland cement by ground SCBA. The results showed an increase in the pozzolanic activity index only in samples of calcined and ground SCBA, showing that calcined ash must undergo a grinding process to present pozzolanic activity.
Este estudio tiene como objetivo verificar el potencial de uso del CBCA como sustitución parcial del cemento Portland. Por lo tanto, la campaña experimental fue dividida dos etapas; En la primera, se realizaron análisis mineralógicos y químicos con dos muestras de ceniza, crudas y calcinadas a una temperatura de 600°C durante 6h. En la segunda etapa, se observó que las cenizas calcinadas presentaban una mayor cantidad de material en estado amorfo, lo que posiblemente hizo que el material fuera el más reactivo. Por esta razón, sólo la ceniza calcinada se molió durante 1 y 2h. Adicionalmente estas muestras fueron estudiadas para verificar el índice de actividad puzolánica y la resistencia a la compresión, evaluando la sustitución de cemento Portland en proporciones de 10, 20 y 30% por SCBA. Los resultados mostraron un incremento demostrado que tanto la ceniza in-natura como la ceniza calcinada deben ser sometidas a un proceso de molienda para presentar actividad puzolánica.

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Citas

CONAB. Acompanhamento de safra brasileira: Cana-de-açúcar, primeiro levantamento, abril/2014 [online]- Companhia Nacional de Abastecimento – Brasília, 2014 [consultado em 15 de setembro 2016] Disponível em: http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/14_04_15_15_44_37_boletim_cana_portugues_-_1o_lev_-_14.pdf .

CONAB. A geração termoelétrica com a queima do bagaço da cana de açúcar no Brasil, março/2011 [online] - Companhia Nacional de Abastecimento – Brasília, 2011. [Consultado em 15 de setembro 2016]. Disponível em: http://www.agricultura.gov.br/assuntos/sustentabilidade/agroenergia/arquivos-termoeletrica-com-a-queima-do-bagaco-de-cana-de-acucar/termoeletrica-com-a-queima-do-bagaco-de-cana-de-acucar-no-brasil-safra-2009-2010.pdf

Federação das indústrias do estado de São Paulo/centro das indústrias do estado de São Paulo - FIESP/CIESP. Ampliação da oferta de energia através da biomassa (bagaço da cana-de-açúcar). [on line]. São Paulo: FIESP/CIESP, 2001. pp. 37-54. [Consultado em 15 de setembro 2016]. Disponível em: http://www.fiesp.com.br/arquivo-download/?id=4505

Cordeiro, G.C., Toledo Filho, R.D., Tavares, L.M., and Fairbairn, E.M.R. Pozzolanic activity and filler effect of sugar cane bagasse ash in Portland cement and lime mortars. Cement and Concrete Composites, 30(5), pp. 410-418, 2008. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2008.01.001

Fairbairn, E.M.R., Americano, B.B., Cordeiro, G.C., Paula, T.P., Toledo Filho, R.D. and Silvoso, M.M., Cement replacement by sugar cane bagasse ash: CO2 emissions reduction and potential for carbon credits. Journal of Environmental Management, 91(9), pp. 1864-1871, 2010. DOI: 10.1016/j.jenvman.2010.04.008

Payá, J., Monzó, J., Borrachero, M.V., Díaz-Pinzón, L. and Ordóñez, L.M., Sugar-cane bagasse ash (SCBA): Studies on its properties for reusing in concrete production. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 77(3), pp. 321-325, 2002. DOI: 10.1002/jctb.549

Martirena Hernández, J.F.M., Middeendorf, B., Gehrke, M. and Budelmann, H., Use of wastes of the sugar industry as pozzolana in lime-pozzolana binders: study of the reaction. Cement and Concrete Research, 28(11), pp. 1525-1536, 1998. DOI: 10.1016/S0008-8846(98)00130-6

Singh, N.B., Singh, V.D. and Rai, S., Hydration of bagasse ash-blended portland cement. Cement and Concrete Research. 30(9), pp. 1485-1488, 2000. DOI: 10.1016/S0008-8846(00)00324-0

Payá, J., Monzo J., Borrachero M.V. and Ordonez L.M. Sugar-cane bagasse ash (SCBA): Studies on its properties for reusing in concrete production. Journal of Chemical Technology and Biotechnology: 77(1), pp. 321-325, 2002. DOI: 10.1002/jctb.549

Freitas, E.S., Caracterização da cinza do bagaço da cana-de-açúcar do município de Campos dos Goytacazes para uso na construção civil. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro – UENF – Campos Dos Goytacazes – RJ, Brasil, 2005.

Cordeiro, G.C., Utilização das cinzas ultrafinas do bagaço de cana de açúcar e da casca de arroz como aditivos minerais em concretos. Tese de Doutorado. Ciências em Engenharia Civil. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2006.

Paula, O.M., Potencial da cinza do bagaço da cana de açúcar como material de substituição parcial ao cimento Portland. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG., Brasil, 2006.

Ganesan, K., Rajagopal, K. and Thangavel, K., Evaluation of bagasse ash as supplementary cementitious material. Cement & Concrete Composites 29, pp. 515-524, 2007. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2007.03.001

Cordeiro, G.C., Caracterização de cinza do bagaço de cana-de-açúcar para emprego como pozolana em materiais cimentícios. Química. Nova, 32(1), pp. 1-5, 2009. DOI: 10.1590/S0100-40422009000100016

Paula et al. Potencial da cinza do bagaço da cana de açúcar como material de substituição parcial ao cimento Portland. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13(3), pp. 353-357, 2009. DOI: 10.1590/S1415-43662009000300019

Lima, S.A., Sales, A., Moretti, J.P. e Santos, T.J., Análise de argamassas confeccionadas com a cinza do bagaço da cana de açúcar em substituição ao agregado miúdo. Revista Tecnológica, Edição Especial ENTECA, pp. 87-97, 2009.

Borlini, M.C., Mendonça, J.L.C.C., Pinatti, D.G., Conte, R.A., Vieira, C.M.F. e Monteiro, S.N., Cerâmica com cinza de bagaço de cana de açúcar: Avaliação da influência da cinza e da sua granulometria nas propriedades físicas e mecânicas. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. 2006.

Teixeira, S.R., Souza, A.E., Santos, G.T.A. and Peña, F.V., Sugar cane Bagasse ash as a potential quartz replacement in red ceramic. Journal of the American Ceramic Society, 91(6), pp. 1883-1887, 2008. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2007.02212.x

Zardo, A.M., Bezerra, E.M., Martello, L.S. e Savastano Jr, H., Utilização da cinza de bagaço cana-de-açúcar como “filler” em compostos de fibrocimento. I conferência Latino-americana de construção sustentável x encontro nacional de tecnologia do ambiente construído. pp. 18-21 julho 2004, São Paulo, Brasil, 2004.

Valenciano, M.C., Incorporação de resíduos agroindustriais e seus efeitos sobre as características físico-mecânicas de tijolos de solo melhorado com cimento. Dissertação de Mestrado. Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, Brasil, 67 P., 1999.

Mansaneira, E.C., Verificação da potencialidade do uso da cinza do bagaço da cana de açúcar em substituição parcial ao cimento Portland. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual de Londrina. Londrina, Brasil, 2010.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5733. Cimento Portland de alta resistência inicial. Rio de Janeiro, Brasil, 1991.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7214. Areia Normal para ensaio de cimento. Rio de Janeiro, Brasil, 2015.

Brunauer, S. Emmett, P.H. and Teller, E., Adsorption of Gases in multimolecular layers. Journal of the American Chemical Society, 60(2), pp. 309-319, 1938. DOI: 10.1021/ja01269a023

Norma Mercosur NM 23 – Cimento Portland e outros materiais em pó – Determinação da massa específica, 2000.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5752. Determinação de atividade pozolânica com cimento Portland. Rio de Janeiro, Brasil, 2014.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7215. Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, Brasil, 1997.

Ferreira, D.F., Programa de análises estatísticas (Statistical analysis software) e planejamento de experimentos. Universidade Federal de Lavras, Brasil, 2003.

Lanfredi, S., Preparação por via úmida, caracterização e estudos das propriedades elétricas dos metaniobatos de lítio, de sódio e de potássio. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de São Carlos-UFSCar, São Carlos, Brasil, 1993.

Miroslaw, H. and Wlodzimierz, M., Vibrational spectroscopy of the amorphus silicates. Vibrational Spectroscopy, 5(1), pp 75-84, 1993. DOI: 10.1016/0924-2031(93)87057-Z

Massaza, F., Pozzolana and pozzolanic cements. In: Hewlett, P.C. (ed), Lea´s chemeistry of cement and concrete, 4 ed. New York: J. Wiley, pp. 471-631, 1998.

Arif, E., Clark, M.W. and Lake, N., Sugar cane bagasse ash from a high efficiency co-generation boiler: Applications in cement and mortar production. Construction and Building Materials 128: pp. 287-297, 2016. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.10.091

Torres-Agredo, J., Mejía-de Gutiérrez, R., Escandón-Giraldo, C.E., and González-Salcedo, L.O., Characterization of sugar cane bagasse ash as supplementary material for Portland cement. Ingeniería e Investigación, 34(1), pp. 5-10, 2014. DOI: 10.15446/ing.investig.v34n1.42787

Calligaris, G.A., Franco, M.K.K.D., Aldrige, L.P., Rodrigues, M.S., Beraldo, A.L., Yokaichiya, F., Turrillas, X. and Cardoso, L.P., Assessing the pozzolanic activity of cements with added sugar cane straw ash by synchrotron X-ray diffraction and rietveld analysis. Construction and Building Materials 98, pp. 44-50, 2015. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.103

Moraes, J.C.B., Akasaki, J.L., Melges, J.L.P., Monzó, J., Borrachero, M.V., Soriano, L., Payá J. and Tashima, M.M., Assessment of sugar cane straw ash (SCSA) as pozzolanic material in blended Portland cement: Microstructural characterization of pastes and mechanical strength of mortars. Construction and Building Materials 94, pp. 670-677, 2015. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.108

Villar-Cociña, E., Frías-Rojas, M., Valencia-Morales, E. and Savastano, H., Study of the pozzolanic reaction kinetics in sugar cane bagasse-clay ash/calcium hydroxide system: Kinetic parameters and pozzolanic activity. Advances in Cement Research, 21(1), pp. 23-30, 2009. DOI: 10.1680/adcr.2007.00042

Cordeiro, G.C., Tavares, L.M. and Toledo-Filho, R.D., Improved pozzolanic activity of sugar cane bagasse ash by selective grinding and classification. Cement and Concrete Research, 89, pp. 269-275, 2016.

Villar-Cocina, E., Rojas, M.F. and Morales, E.V., Sugar cane wastes as pozzolanic materials: Application of mathematical model. ACI Materials Journal, 105(3), pp. 258-264, 2008.

Janjaturaphan, S. and Wansom, S., Pozzolanic activity of industrial sugar cane bagasse ash. Suranaree Journal of Science and Technology, 17(4), pp. 349-357, 2010.

Peroni, R., Mineralogia – estudos dos minerais. Apostila geologia de engenharia I. Departamento de Engenharia de Minas. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil, 8 P., 2003.

Taylor, H.F.W., Cement chemistry. London: Thomas Telford, 199 P., 1997.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12653. Materiais pozolânicos. Rio de Janeiro, Brasil, 2014.

Chi, M.-C., Effects of sugar cane bagasse ash as a cement replacement on properties of mortars. Science and Engineering of Composite Materials, 19(3), pp. 279-285, 2012. DOI: 10.1515/secm-2012-0014

Macedo, P.C., Avaliação do desempenho de argamassas com adição de cinza do bagaço de cana-de-açúcar. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, SP, Brasil, 83 P., 2009.