| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 5.05 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
O betão é um material que pode ser utilizado na execução de um número signifcativo de obras de engenharia civil, incluindo estruturas de betão simples, betão armado e betão pré-esforçado.
No entanto, o seu impacto ambiental – oriundo, principalmente, da produção de cimento é uma das grandes preocupações associadas ao betão, uma vez que a produção de cimento é responsável por grandes emissões de CO2 – constitui a principal preocupação associada à sua utilização. Desta forma, a substituição parcial de cimento por adições, na composição do betão, contribui para o aumento da sustentabilidade na construção. Neste contexto, neste trabalho pretendeu-se avaliar a viabilidade de reutilizar o catalisador exausto da unidade de “cracking” catalítico (FCC), produzido na refinaria da Petrogal, em Sines, como adição do tipo II na produção de betões.
A campanha experimental incluiu a produção de betões com quatro traços diferentes correspondentes à substituição parcial de cimento por 0, 10, 20 e 30 % (em massa) de catalisador exausto de FCC. A composição dos constituintes destes betões, de forma a corresponderem aos requisitos exigidos pela norma NP EN 206 - 1, foram determinados pelométodo de Faury. As propriedades dos betões no estado fresco avaliadas foram: a consistência pelo método do abaixamento, a massa volúmica e o teor de ar. No estado endurecido avaliou-se a velocidade de propagação de ondas ultrassónicas, a resistência à compressão, o índice de esclerómetro, a absorção de água por capilaridade e por imersão, e as variações dimensionais.
Com o presente estudo verificou-se que a incorporação, como adição, de catalisador exausto de FCC no betão conduz: (i) à diminuição da fluidez do betão; (ii) ao incremento da resistência à compressão; (iii) à diminuição da absorção de água por capilaridade até 20% de substituição de cimento, enquanto para 30% de incorporação aumenta significativamente; (iv) ao aumentoda absorção de água por imersão; (v) à diminuição da retração quando a análise das variações dimensionais é realizada na ausência de tensões aplicadas e variações de temperatura; e, (vi) ao aumento de expansão do betão quando a análise das variações dimensionais é realizadaaplicando uma tensão (provocada pela água da cura, dos provetes imersos em água).
Os betões produzidos com adição de resíduo de FCC enquadram-se normativamente segundo o preconizado pela norma NP EN 206 - 1, tanto para as propriedades no estado fresco e como no estado endurecido. Por fim verificou-se que o catalisador exausto de FCC está de acordo com os requisitos exigidos pela norma NP 4220 (“Pozolanas para betão, argamassas e caldas”), a norma NP EN 450 - 1 (“Cinzas volantes para betão”), e pela norma NP EN 13263 - 1
(“Sílica de fumo para betão”).
Pelos motivos expostos, este trabalho demonstra a viabilidade da utilização do catalisador gerado na unidade de “cracking” catalítico em leito fluidizado (FCC) como adição do tipo II, na produção de betões.
The concrete is a material that can be used on the execution of a vast number of civil engineerworks including simple concrete structures, armed concrete and prestressed concrete. However, the environmental impact - mainly generated by the cement production which is responsible for high level of CO2emissions - is a major concern associated to the use of concrete. Thus, the partial replacement of cement with additions in the concrete composition may contribute for the sustainability of construction works. In this context, this thesis intended to evaluate the viability of reusing the exhausted catalyst generated by the fluid catalytic cracking (FCC) unit, in the Petrogal refinery at Sines, as addition of type II in the concrete production. The experimental programm included the production of concretes in which cement was with partially replaced with 0, 10, 20 and 30% (in mass) of waste FCC. The concretes composition in order to comply with NP EN 206 - 1 standard were determined by the Faury's method. Concretes were tested in their fresh and hardened state. The observed properties of the concretes in the fresh state were: workability bulk density and air content. The observed properties of concretes in the hardened state were the propagation velocity of ultrasonic waves, compressive strength, rebound number, water absorption by capillarity and immersion, and also the dimensional analysis test. Results showed that the effects of using waste FCC catalyst are: (i) reduction of workability; (ii)increase of compressive strength; (iii) reduction of water absorption by capillarity up to 20% of cement replacement with the wasye catalyst whereas for 30% replacement it increases considerably; (iv) increase of water absorption by immersion; (iv) reduction in the shrinkage,when the dimensional analysis is performed in the absence of applied tensions and temperature variations; and (v) increase of expansion, when the dimensional analysis is performed applying a tension (associated to the curing water when the samples are immersed in water). The concretes produced using waste FCC in their constitution comply with the specfications laid down in the NP EN 206-1 standard. Moreover, it was also observed that the waste FCC catalyst also complies with the requirements laid down in the NP 4220 standard ("pozzolan for concrete, mortars and grouts"), the NP EN 450 - 1 standard ("fly ashes for concrete") and in the NP EN 13263 - 1 standard ("Silica fume for concrete"). Therefore, this work showed the viability of using the waste catalyst generated in the fluid catalytic cracking (FCC) unit as addition of type II, in the concrete production.
The concrete is a material that can be used on the execution of a vast number of civil engineerworks including simple concrete structures, armed concrete and prestressed concrete. However, the environmental impact - mainly generated by the cement production which is responsible for high level of CO2emissions - is a major concern associated to the use of concrete. Thus, the partial replacement of cement with additions in the concrete composition may contribute for the sustainability of construction works. In this context, this thesis intended to evaluate the viability of reusing the exhausted catalyst generated by the fluid catalytic cracking (FCC) unit, in the Petrogal refinery at Sines, as addition of type II in the concrete production. The experimental programm included the production of concretes in which cement was with partially replaced with 0, 10, 20 and 30% (in mass) of waste FCC. The concretes composition in order to comply with NP EN 206 - 1 standard were determined by the Faury's method. Concretes were tested in their fresh and hardened state. The observed properties of the concretes in the fresh state were: workability bulk density and air content. The observed properties of concretes in the hardened state were the propagation velocity of ultrasonic waves, compressive strength, rebound number, water absorption by capillarity and immersion, and also the dimensional analysis test. Results showed that the effects of using waste FCC catalyst are: (i) reduction of workability; (ii)increase of compressive strength; (iii) reduction of water absorption by capillarity up to 20% of cement replacement with the wasye catalyst whereas for 30% replacement it increases considerably; (iv) increase of water absorption by immersion; (iv) reduction in the shrinkage,when the dimensional analysis is performed in the absence of applied tensions and temperature variations; and (v) increase of expansion, when the dimensional analysis is performed applying a tension (associated to the curing water when the samples are immersed in water). The concretes produced using waste FCC in their constitution comply with the specfications laid down in the NP EN 206-1 standard. Moreover, it was also observed that the waste FCC catalyst also complies with the requirements laid down in the NP 4220 standard ("pozzolan for concrete, mortars and grouts"), the NP EN 450 - 1 standard ("fly ashes for concrete") and in the NP EN 13263 - 1 standard ("Silica fume for concrete"). Therefore, this work showed the viability of using the waste catalyst generated in the fluid catalytic cracking (FCC) unit as addition of type II, in the concrete production.
Description
Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações
Keywords
Betão Concrete Adição do tipo II Type II addition Reutilização de resíduos industriais Reuse of industrial wastes Catalisador exausto de FCC Waste FCC catalyst
Citation
ANTUNES, Marilyne Junqueira - ECO-betão com adição de resíduo da indústria petrolífera. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2013. Dissertação de mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa