Inovação em concreto e produtos a base de cimento: Tendências



Documentos relacionados
Sustentabilidade e inovação na cadeia produtiva do cimento

Resíduos de Construção e. Vanderley M. John Dr.Eng., Prof. Associado Depto. Eng. Construção Civil Escola Politécnica da USP

Gestão Sustentável da Construção

ECOEFICIÊNCIA DA INDÚSTRIA BRASILEIRA DE CIMENTO: Gestão de carbono para a sustentabilidade. Yushiro Kihara Associação Brasileira de Cimento Portland

Influence of coarse aggregate shape factoc on concrete compressive strength

Construção Sustentável

Escola Politécnica da USP Depto. Eng. Construção Civil

Concretos LEAP. Low Emission Advanced Performance Eng. Julia Raucci

Diretrizes para a seleção de materiais e fornecedores. Vanderley M. John Escola Politécnica da USP

Adições Minerais ao Concreto Materiais de Construção II

CDW RECYCLED AGGREGATES FOR DRY CAST CONCRETES. Sérgio Angulo

MÓDULO 2 PROPRIEDADES E DOSAGEM DO CONCRETO

13/09/2013. Caminhos para inovação na indústria de Materiais. Vanderley M. John. Progresso é... uma sequencia de

25/08/2009. Vanderley M. John. Escola Politécnica da USP

EFICIÊNCIA DE RECURSOS: EMBASANDO AS POLÍTICAS EUROPEIAS ALAVANCANDO UM SETOR DE CIMENTO DE BAIXO CARBONO

Projeto ACV Modular para Construção Brasileira

AVALIAÇÃO DO EFEITO DO AGREGADO RECICLADO DE CONCRETO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO COMPÓSITO CIMENTÍCIO

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA ORDEM DE MISTURA DE AGREGADO GRAÚDO RECICLADO DE CONCRETO (AGRC) NO DESEMPENHO MECÂNICO DE CONCRETO.

CARACTERIZAÇÃO DO ENTULHO VISANDO A SUA UTILIZAÇÃO COMO AGREGADO GRAÚDO PARA CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

Índice 1 INTRODUÇÂO 2 A INDÚSTRIA DO CIMENTO NO CENÁRIO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS 3 REFERÊNCIAS INTERNACIONAIS

Universidade Federal de Itajubá Instituto de Recursos Naturais DOSAGEM DO CONCRETO EHD 804 MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO. Profa.

17/04/2015 AGLOMERANTES HIDRÁULICOS PARA PAVIMENTAÇÃO REFERÊNCIAS CAL HIDRÁULICA. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Centro de Tecnologia

Inovação para a Sustentabilidade Vanderley M. John

Influence of recycled aggregates variability in concrete properties

UTILIZAÇÃO DE RECICLADOS DE CERÂMICA VERMELHA

Propriedades físicas de concretos com substituição do cimento

SESSION 3: Mix Design

PEC I - Primeiro Painel Temático de Pesquisa da Engenharia Civil da UNIJUÍ 14 de Outubro de 2014

Ficha Técnica de Produto

Novas Tecnologias em Cimentos para Construção e Reparos de Pisos Industriais

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS SETOR DE MATERIAIS

A Importância da Elaboração dos Inventários de Emissões de Gases de Efeito Estufa nas Capitais Brasileiras

RECICLAGEM DE ESCÓRIA DE ALTO FORNO NO BRASIL

Sistemas construtivos à base de cimento. Uma contribuição efetiva para a construção sustentável

CONCRETO SUSTENTÁVEL: SUBSTITUIÇÃO DA AREIA NATURAL POR PÓ DE BRITA PARA CONFECÇÃO DE CONCRETO SIMPLES

Propriedades Mecânicas do Concreto Com Adição de Vidro Reciclado

UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU

COMPORTAMENTO DE BLOCOS DE CONCRETO PRODUZIDOS COM ESCÓRIA DE ACIARIA PARA ALVENARIAS

ESTUDO DAS PROPRIEDADES DOS CONCRETOS UTILIZANDO CINZA PESADA COMO PARTE DA AREIA

CONCRETO DE PÓS REATIVOS ECOEFICIENTE NA INDÚSTRIA DO CONCRETO PRÉ-MOLDADO*

Dosagem de concretos produzidos com agregado miúdo reciclado de resíduo da construção civil

Yushiro Kihara. Prof Dep. Geociëncia USP Gerente de Tecnologia ABCP. O grande desafio:

IV Seminário de Iniciação Científica

Avaliação da influência de altas dosagens de aditivo polifuncional em concreto dosado em central. Estudo de caso Sul do Brasil

Faculdade de Tecnologia e Ciências Curso de Engenharia Civil Materiais de Construção Civil II. Dosagem de concreto. Prof.ª: Rebeca Bastos Silva

Gino Ricci José Tadeu Balbo

Implantação de modelo sustentável para centrais dosadoras de concreto

22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental III AVALIAÇÃO DA UTILIZAÇÃO DE VIDRO COMINUIDO COMO MATERIAL AGREGADO AO CONCRETO

DOSAGEM E CONTROLE TECNOLÓGICO DO CONCRETO

Agricultura de Baixo Carbono e Bioenergia. Heitor Cantarella FAPESP: Programa BIOEN & Instituto Agronômico de Campinas(IAC)

Materiais e Processos Construtivos. Materiais e Processos Construtivos. Concreto. Frank Cabral de Freitas Amaral 1º º Ten.-Eng.º.

Universidade Estadual de Ponta Grossa Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação Divisão de Pós-Graduação

Sustentabilidade e a industrialização da construção

BLOCOS DE VEDAÇÃO COM ENTULHO

Informativo técnico SIO2

ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO COM BAIXA ENERGIA INCOR- PORADA ATRAVÉS DA REUTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS

BETUME BORRACHA. Pedro Seixas, PROBIGALP. Luís Gomes, MOTA-ENGIL. Susana Maricato, GALP ENERGIA

Opções de Mitigação de Gases de Efeito Estufa (GEE) em Setores-Chave do Brasil

Definição. laje. pilar. viga


ESTUDO DE DOSAGEM DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO COM AREIA ARTIFICIAL DE GRANITO

Impacto Ambiental da Indústria Cimenteira e o Desenvolvimento de Novos Eco-Cimentos

Estudo da Viabilidade Técnica e Econômica do Calcário Britado na Substituição Parcial do Agregado Miúdo para Produção de Argamassas de Cimento

IMPORTÂNCIA DA CURA NO DESEMPENHO DAS ARGAMASSAS IMPORTÂNCIA DA CURA NO DESEMPENHO DAS ARGAMASSAS

21/08/2012. Disciplina: Materiais de Construção II DOSAGEM

Aspectos Tecnológicos das Fontes de Energia Renováveis (Biomassa)

Materiais de Construção. Prof. Aline Fernandes de Oliveira, Arquiteta Urbanista 2010

A Iniciativa para a Sustentabilidade do Cimento. 10 anos de progresso avançar para a próxima década

Inovação Tecnológica Ambiental Workshop Inovações e Meio Ambiente. Belo Horizonte, 04 de outrubro de 2012

Other Company Logo. W. R. Grace & Co. Novas Tecnologias em Aditivos para concretos com classe de consistência S100 e S160.

Utilização de microesferas de aço nos concretos estruturais

Mudanças Climáticas: Cenário e Desafios da Indústria Brasileira de Cimento

CONTROLE TECNOLÓGICO DO CONCRETO MCC2001 AULA 6 (parte 1)

3. Programa Experimental

Avaliação de propriedades de concretos produzidos com três tipos de cimentos na região Agreste de Pernambuco.

Projetos de Engenharia Ambiental. Reciclagem. Diego Domingos Gilsandro de Oliveira Raquel Pisani Renan Tchechen

MATERIAIS SÃO IMPORTANTES PARA A SUSTENTABILIDADE

Mudanças Climáticas Ameaças e Oportunidade para a Braskem. Jorge Soto 11/08/2015

PROCESSAMENTO DE MASSAS CERÂMICAS A BASE DE RESÍDUOS VÍTREOS PARA USO EM CONCRETOS

O projeto de Neutralização das Emissões de Carbono do Camarote Expresso 2222 envolve as seguintes etapas:

Aproveitamento Energético de Resíduos e Biomassa. Eng Rogério C. Perdoná

Propriedades do Concreto

Rede Clima Sub rede Energias Renováveis 2009 a 2013

ESTUDO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO CONTENDO NANOSÍLICA ESTABILIZADA

XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO

Otimização do consumo de cimento por meio da adição da Sílica da casca do arroz (SCA)

Análise de diferentes ligantes na formulação de argamassas industriais de reabilitação

ESTUDO DE CARACTERÍSTICA FÍSICA E MECÂNICA DO CONCRETO PELO EFEITO DE VÁRIOS TIPOS DE CURA

COMPATIBILIDADE DE ADITIVOS: INFLUÊNCIA DO ADITIVO RETARDADOR NA FLUIDEZ DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

WORKSHOP PERSPECTIVAS E DESAFIOS DA ENERGIA NUCLEAR NA MATRIZ ELÉTRICA DO BRASIL

Eficiência Energética em tempos de COP-21. Nov 2015

SUSTENTABILIDADE E RECICLAGEM DE MATERIAIS EM PAVIMENTAÇÃO

Perspectivas sobre a Mudança Climática e a Eficiência Energética

Inovação e Empreendedorismo

Concreto e Gases do Efeito Estufa Visão Holística

Roadmap Tecnológico para Produção, Uso Limpo e Eficiente do Carvão Mineral Nacional

CONCRETO LEVE ESTRUTURAL COM METACAULIM

INFLUÊNCIA DOS FINOS E DA CAL NAS PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS

Método Simples para Explicar a Resistência à Compressão do Concreto de Alto Desempenho

AVALIAÇAO DA REUTILIZAÇÃO DE AGREGADOS RECICLADOS DE ARGAMASSA NA PRODUÇAO DE EMBOÇO

Transcrição:

Escola Politécnica da USP Depto. Eng. Construção Civil Inovação em concreto e produtos a base de cimento: Tendências Vanderley M. John Escola Politécnica da USP Ken Olson, fundador da Digital (1977) There is no reason anyone would want a computer in their home! 1

Bill Gates (27), 1982 In five years the cost of computation will really be decreased. We will have changed the way people work. SUCESSO DEPENDE DA VISÃO CORRETA DO FUTURO. 2

FUTURO DO CONCRETO WBCSD Cement Sustainability Initiative 3

Futuro de produtos cimentícios Cimento (10 9 ton) WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007 Futuro de produtos cimentícios Cimento (10 9 ton) WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007 4

America Latina PRODUTOS CIMENTÍCIOS SERÃO O MATERIAL DO FUTURO 5

Futuro : Fatores Críticos Clima Combustíveis e matérias primas Saúde e segurança Redução de emissões Impactos Locais Reciclagem Principais influências Agenda ambiental Competitividade / Avanço científico 6

AGENDA AMBIENTAL 7

Consumo de recursos naturais Alimentos Cimento 365 441 Concreto 3.353 Água 54.750 0 2000 4000 6000 8000 10000 Kg/hab.ano Consumo de recursos naturais WRI 8

Cadeia produtiva do cimento 1 3 dos recursos naturais. Produtos cimentícios 9

CO 2 na atmosfera (ppm) 31/08/2010 Maior parte dos resíduos de construção são cimentícios 80m Picture: Marco Antonio Fialho Picture: Marco Antonio Fialho CO 2 na atmosfera 380 360 340 320 300 280 260 1750 240 8000 6000 4000 2000 0 2000 Ano IPCC - Climate Change2007: The Physical Science Basis - Summary for Policymakershttp://www.ipcc.ch/ 10

Cimento (% CO 2 total) 31/08/2010 Participação do Cimento e CO 2 10 8 6 Gobal 4 2 0 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Queima de Combustíveis Fósseis 11

CO2 (ton/ton) Brasil 31/08/2010 Decomposição do Calcário Emissões Médias de CO 2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 2010 2012 2015 2020 2025 2030 2050 12

kg CO2/t cimento 31/08/2010 Emissões Médias de CO 2 1000 Intensidade de CO 2 Cimentos Brasileiros 800 600 78% 400 200 0 CP I CP II E CP III CP IV Carvalho, 2001 13

Comparando (dados aproximados no Brasil) kg CO 2 /ton Min Max Aço 250 2.000 Alumínio 700 12.000 Cimento 270 800 Madeira ilegal 7.000 15.000 Evolução da produção Cimento (10 9 ton) WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007 14

CO 2 do cimento (% total) 31/08/2010 Emissões de CO 2 A blueprint for a climate friendly cement industry. WWF-Lafarge 2008 CO 2 da produção de cimento 35 30 BAU (WWF-Lafarge) 25 20 15 10 Blue (WBCSD IEA) 5 0 2010 2020 2030 2050 WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009 A blueprint for a climate friendly cement industry. WWF-Lafarge 2008 15

Contribuição para Mitigação de CO2 Eficiência energética 10% Seqüestro de Carbono 56% Biomassa & outros 24% Substituição do clinquer 10% WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009 Investimento para Mitigação US $354 a 843 bilhões WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009 16

Investimento para Mitigação US $354 a 843 bilhões WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009 Captura e Seqüestro de Carbono USD $40 170/t CO 2 Impacto no custo poderá ser importante WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009 17

MUDANÇAS PROFUNDAS SÃO INEVITÁVEIS. Desafios Redução do CO 2 Desmaterialização : construir mais com menos Reciclagem Aumento da vida útil 18

CIÊNCIA PARA A INOVAÇÃO Inglaterra Virtual Cement and Concrete Testing Laboratory 19

Temas críticos de pesquisa Compreensão e otimização do concreto Nanotecnologia Influencia do processamento Modelos para projeto do material Novas técnicas de processamento Gestão e redução de impactos ambientais Novos produtos Concreto Multifuncional Auto-reparadores (self-healing) Alta resistência... O novo ciclo da pesquisa Matérias primas Processamento Caracterização da Nanoestrutura Estado fluido Condições de uso Desempenho em uso Compreensão Simulação 20

Nanotecnologia & Concreto Ferramenta para compreender o concreto 1. Métodos de medida 2. Entendimento dos fenômenos 3. Modelagem 4. Otimização 5. Desenvolvimento de novos produtos Karen Scrivener (2008) http://www.rsc.org/images/construction_tcm 18-114530.pdf 21

Fluência em escala nano Vandamme M, Ulm F PNAS 2009;106:10552-10557 Fluência em escala nano Vandamme M, Ulm F PNAS 2009;106:10552-10557 22

Controlando a fluência Vandamme M, Ulm F PNAS 2009;106:10552-10557 VECTOR MODELLING OF CEMENT HYDRATION 23

Virtual Cement and Concrete Testing Lab Prediction of Cement Physical Properties by Virtual Testing Predict the chloride ion diffusivity of a concrete based on mixture parameters Prediction and Optimization of Concrete Performance REDUÇÃO DO CO 2 24

Teor de Aglomerante (kg/m³) 31/08/2010 Quantidade de CO2 Teor de CO 2 no cimento (kg/kg) Clínquer Eficiência do processo CSC Consumo de aglomerante no concreto Agregados Técnica de dosagem Variabilidade do processo de produção Dados do Ibracon 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 Resistencia a compressão (MPa, 28 dias) Damineli, Kemeid, Aguiar; John Measuring the eco-efficiency of cement use. Cement & Concrete Composites, p. 555-562, 2010 25

IA (kg/m³.mpa) IA (kg/m³.mpa) 31/08/2010 Ibracon + Internacional 30 25 Brazil International 20 15 10 05 00 00 20 40 60 80 100 120 Compressive Strength (MPa) Damineli, Kemeid, Aguiar; John Measuring the eco-efficiency of cement use. Cement & Concrete Composites, p. 555-562, 2010 Ibracon + Internacional 30 25 Brazil International 20 15 10 260kg 05 00 00 20 40 60 80 100 120 Compressive Strength (MPa) Damineli, Kemeid, Aguiar; John Measuring the eco-efficiency of cement use. Cement & Concrete Composites, p. 555-562, 2010 26

IA (kg/m³.mpa) 31/08/2010 Ibracon + Internacional literature+ preliminarymarket data (Brazil) + BAT 30 25 Brazil International 20 15 10 site concreteira 05 00 00 20 40 60 80 100 120 Compressive Strength (MPa) Damineli, Kemeid, Aguiar; John Measuring the eco-efficiency of cement use. Cement & Concrete Composites, p. 555-562, 2010 2X Concreto dosado em Central Muito mais ecoeficiente que o misturado em obra. Brasil: <20% do cimento Países desenvolvidos: > 80% Sustentabiliade exige a substituição do concreto misturado sem controle. 27

Minimizando o Consumo de ligante Teor de ligante não influencia a durabilidade Wassermann, Katz and Bentur, Minimum cement content requirements: a must or a myth?, Mater Struct 42 (7) (2009), pp. 973 982 Dhir, McCarthy, Zhou and Tittle, Role of cement content in specifications for concrete durability: cement type influences, Proc ICE Struct Build 157 (2) (2004), pp. 113 127. Minimizando o Consumo de Ligante Mínimo possível atual: ~5kg /m - ³.MPa -1 fck: 50MPa já é possivel e praticado fcj < 50MPa Não é atingido na pratica Existe necessidade de finos 28

Concretos < 50MPa Novos Cimentos Teor de filler f(aplicação e fcj) Garantia da hidratação dos ligantes Produtos pré-misturados Argamassas industrializadas Substituição do concreto dosado em obra Dispersantes de alta eficiência Novos paradigmas de dosagem Empacotamento de agregados Redução da variabilidade (água/cimento) Minimizando o Consumo de Aglomerante Mínimo futuro : <5kg /m - ³.MPa -1 Controle granulométrico: Garantir reação completa dos aglomerantes Minimizar a água para trabalhabilidade Empacotamento Dispersantes adicionados no cimento Novos aglomerantes c/ maior água combinada Melhoria de processamento 29

Ci (kg/m³.mpa) 31/08/2010 Intensidade de CO 2 Ci literaturedata (estimative) 30 25 Brazil International 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 120 Compressive Strength (MPa) Mitigação do CO 2 Redução do consumo de ligante Substituição do clínquer p Reatividade é importante Pozolanas artificiais Vidros... Novos ligantes, sem clínquer (nichos...) 30

PROCESSAMENTO Betoneiras: uma idéia de 120 anos 31

Tendências em Processamento Mistura em dois estágios Dispersão da pasta, com alta energia Homogeneização com os agregados, em betoneira convencional Ganho: 10-15% na resistência Dispersor de Pasta 32

Projeto da Trabalhabilidade Projeto da Reologia 33

EXEMPLOS DE PRODUTOS INOVADORES 34

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Reciclagem dos resíduos de Construção ceramics Natural rock mortar concrete Santo André-SP Recycling plant 12 days x 4 samples/day Agregados 35

Specific gravity (kg/dm³) above 2.5 2.2-2.5 1.9-2.2 1.7-1.9 below 1.7 Specific gravity (kg/dm³) lower than 1.7 up to 2.5 2.2 to 2.5 1.9 to 2.2 1.7 to 1.9 31/08/2010 Separação por Densidade de Agregados Reciclados D < 1.9g/cm³ 1.9<D <2.2 g/cm³ 2.2 <D <2.5 g/cm³ D >2.5 g/cm³ Distribuição de massa específica coarse grey coarse red fine grey fine red 0% 10% 20% 30% 40% 50% 10% 20% 30% 40% 50% Weight fraction Weight fraction ANGULO, S. C. ; JOHN, V. M. ; ULSEN, C. ; KAHN, H. ; CINCOTTO, M. A.. Chemical mineralogical characterization of C&D waste recycled aggregates from São Paulo, Brazil. Waste Management (Elmsford), v. 29, p. 721-730, 2009. 36

Compressive strength (N/mm²) 31/08/2010 Efeito da densidade na resistência mecânica 50 40 30 cement (kg/m³) w/c 0.4 500 400 300 w/c 0.5 w/c 0.67 20 10 0 100% replacement Natural aggregate 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 Envelope density (kg/dm³) ANGULO, S. C. ; CARRIJO, P. M. ; FIGUEIREDO, A. D. ; CHAVES, A. P. ; JOHN, V. M.. On the classification of mixed construction and demolition waste aggregate by porosity and its impact on the mechanical performance of concrete. Materials and Structures, v. 43, p. 519-528, 2010 Agregados Reciclados: aplicação potencial 37

Reciclagem: outras tendências Novos tratamentos Liberação por tratamento térmico & descarga elétrica Novos processos de britagem e separação Reciclagem dos finos como aglomerante Concreto reciclavel : redução da ligação pastaagregado Concreto fotocatalítico autolimpante Auto-limpante. Limpa o ar. Dives in Misericordia Tese Flávio Leal Maranhão, Poli USP 2009 38

Natureza: Componentes com Propriedades Variáveis Materiais cimentícios com propriedades graduadas 39

Flexural stress (MPa) 31/08/2010 Materiais cimentícios com propriedades graduadas 16 14 12 Graduado 1.07% fibras 10 8 6 4 2 Homogêo: 1.8% fibras 0 0 2 4 6 8 10 Deflection (mm) Dias, C.M.R. ; SAVASTANO JR, H. ; John, V.M.. Exploring the potential of functionally graded materials concept for the development of fiber cement. Construction & Building Materials, v. 24, p. 140-146, 2010. Concreto C/Resistência Graduada 20MPa 40 MPa 20 MPa 40 MPa 40 MPa 20 MPa 40 MPa 20 40 40-20 40-20-40 IC Rafael Kurusu (a ser publicado) 40

Resistência à Flexão 4 pontos 40-20-40 40-20 40 20 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 Intensidade de CO 2 40-20-40 40-20 40 20 0 10 20 30 40 50 60 CO2 (kg/m -3.MPa -1 ) 41

Componentes extrudados Imprimindo o Concreto 42

10-meter-tall structure http://press.dshape.com/index.php?flag=2.1&id=81 43

http://www.contourcrafting.org/ 44

Elevando a resistência do concreto http://www.imagineductal.com 45

Materiais de Mudança de Fase MMF encapsulados Controle do calor de hidratação Controle da inércia térmica 46

Conclusões Produtos cimentícios: ganho de mercado Inovação: Ecoeficiência Aplicação da ciência Agregação de valor Ganho de competitividade Poli USP: parceira da indústria 47

Escola Politécnica da USP Depto. Eng. Construção Civil john@poli.usp.br 48