On the influence of sugarcane bagasse ashes as a partial replacement of cement in compressive strength of mortars

  • Romildo Alves Berenguer Departamento de Engenharia Civil-Estruturas e Materiais, Universidade Federal de Pernambuco, Recife-PE http://orcid.org/0000-0003-1264-0147
  • Paulo Helene Ph.D.-Engenharia, Departamento de Engenharia Civil, Rua Visconde em Ouro Negro, São Paulo
  • Fernando Artur Nogueira Silva Departamento de Engenharia Civil, Universidade Cátolica de Pernambuco, Recife-PE http://orcid.org/0000-0003-4471-4294
  • Sandro Marden Torres Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa-PB
  • Eliana Cristina Barreto Monteiro Departamento de Engenharia Civil, Universidade Cátolica de Pernambuco, Recife-PE; Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Pernambuco, Recife-PE
  • Antonio Acacio de Melo Neto Departamento de Engenharia Civil-Estruturas e Materiais, Universidade Federal de Pernambuco, Recife-PE
DOI: https://doi.org/10.21041/ra.v8i1.187
Keywords: sugarcane bagasse ashes, compressive strength of mortars, replacement of cement

Abstract

This paper presents an experimental program objectifying at investigating the potential of the use of sugarcane bagasse ash as a partial replacement of cement in the production of mortars. Sugarcane bagasse ashes from two origins were studied - one from sugarcane industry directly and other from pizzerias that uses this material replacing the wood in their ovens. The methodology followed the characterization of the material, where it was carried out through laboratory tests using X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (WDXRF) and initial tests for the ideal quantification of cement substitution by residues. Results obtained indicated that both residues exhibited pozolanic features presenting about 60% of amorphous material in their composition and compressive strength tests at different ages showed satisfactory results. Concluding that residues played an important role in increasing short and long term compressive strengths.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Romildo Alves Berenguer, Departamento de Engenharia Civil-Estruturas e Materiais, Universidade Federal de Pernambuco, Recife-PE

Graduado em Engenharia Civil pela Universidade Católica de Pernambuco (2016), Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco. É membro do Grupo de Pesquisa em Construção Civil e Análise Estrutural/UNICAP-PE e Caracterização Mecânica e Microestrutural de Materiais/UFPE - Universidade Federal de Pernambuco/Departamento de Engenharia Civil. Ele tem interesse nas seguintes linhas de pesquisa: Caracterização mecânica e microestrutural de materiais, compósitos e interfaces (MEV, XRD, IRS, DTA-TG, XRF, indentação instrumentada, Refinamento Estrutural Rietveld). Materiais de Construção Civil (Laboratório de Tecnologia de Materiais e Estruturas de Construção), Patologias de Edificações, Recuperação de Estruturas de Concreto Armado, Prevenção de Estruturas de Concreto, Durabilidade de Estruturas de Concreto. Bolsista de Iniciação Científica/UNICAP da Universidade Católica de Pernambuco. Atuando como Monitor nas Disciplinas Concreto Armado I, Durabilidade de Estruturas, Recuperação Estrutural, Resistência dos Materiais I, Materiais de Construção Civil I, Materiais de Construção Civil II, Física I e Topografia I. Tem interesse em pesquisas em, Resíduos Industriais, Cimento Portland, Filler Calcário, Ativação Alcalina, Soluções Sólidas Complexas (Taumasita, Ettringita), Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Matemática, atuando principalmente nos seguintes temas: III seminários temáticos em matemática.

Paulo Helene, Ph.D.-Engenharia, Departamento de Engenharia Civil, Rua Visconde em Ouro Negro, São Paulo

Professor Titular da Universidade de São Paulo, Educador, Pesquisador renomado e respeitado Consultor. Engenheiro Civil, EPUSP. Especialista em "Patología de las Construcciones", Instituto Eduardo Torroja em Madrid, Espanha. Doutor em Engenharia, Pós Doutorado na Universidade da Califórnia em Berkeley, USA. Consultor do Concreto de Alto Desempenho ?HPC? utilizado no Edifício mais alto do Brasil construído em São Paulo, em 1997, com fck ≥ 50MPa ocasião na qual foi batido o recorde em altura de concreto bombeado no país. Autor do CD desenvolvido em colaboração com a ABCP, destinado ao projeto, Execução e Controle de Estruturas de Concreto usando HPC, publicado em 1999. Em 2002 alcançou o Recorde Mundial de Concreto colorido de alta resistência na obra do e-Tower com 125MPa de resistência média. Consultor de diversas empresas e entidades no país, assim como Consultor da FAPESP, CNPq, CAPES, e outras Agências de Fomento à Pesquisa. Autor de mais de 200 trabalhos e artigos técno-científicos publicados em 98 congressos, eventos nacionais e internacionais e em 25 revistas especializadas. Autor de 9 livros publicados no exterior, 3 livros publicados no Brasil e tradutor de outros 3 livros. Orgulha-se de ter formado 44 mestres e 27 doutores na área, que hoje são líderes de pesquisa em suas Instituições no Brasil e na Argentina. Tem exercido muitas atividades acadêmicas tais como Chefe de Departamento, Coordenador do Curso de Pós-Graduação, Coordenador de Pesquisas, Coordenador de Graduação, Gerência de Ensino da Escola Politecnica e outras. Em 2012 foi homenageado pelo IBRACON com o prêmio ""Epaminondas Melo do Amaral Filho", destaque em Engenharia de Concreto de Alto Desempenho (CAD). Em 2008 recebeu a honrosa condecoracao de "Ciudadano Ilustre de Quito, Ecuador". Em 2007 recebeu a "Giraldilla de la Habana", por sua contribuicao científica a Cuba. Em 2005 recebeu o Prêmio ?Award of Merit? outorgado pelo International Concrete Repair Institute ICRI em Charlotte USA. Em 2004 recebeu reconhecimento de ?Brilhante Exercício Profissional? da CEF/ANEAC e a ?Medalha? de Colaborador dos 30 anos do LEME conferida pela UFRGS. Em 2003 foi homenageado pela ALCONPAT "Asociación LatinoAmericana pela sua Trayectoria Profesional Ejemplar? e recebeu o título de ?Visitante Distinguido? conferido pelo Ayuntamiento de Mérida, Yucatán, México. Em 2002, foi agraciado com o Prêmio do American Concrete Institute ?ACI Award?, ?for sustained and outstanding contributions in the general area of design for high-rise concrete structures?. Também foi considerado ?Personalidade do Ano?, pelo Sindicato dos Engenheiros no Estado de São Paulo entre mais de 35 mil sócios, em 1997. Em 2001 recebeu o Prêmio ?Ary Torres? conferido pelo IBRACON aos profissionais que mais se destacam na área de concreto no país. Em 1999 foi agraciado com o Prêmio ?El Registro? do Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, IMCYC, outorgado aos profissionais mais destacados a nível internacional nas atividades de pesquisa, ensino e aplicações do cimento e do concreto. Proferiu palestras e ministrou cursos no Brasil e em 17 países no exterior. Tem sido convidado como ?keynote speaker? em mais de 35 eventos e congressos nacionais e internacionais. Frequentemente participa de Comitês Científicos em Congressos Internacionais tais como CONSEC2010 & 2007, HPC2008, e outros. Presidiu o Comitê Latino Americano de Estruturas-CLAES, participa da ABNT, ANTAC, IABSE, fib e do ACI onde é membro de Comitê Técnico Internacional. Também é representante brasileiro na rede DURAR e foi membro da Comission 5 Service Life da FIB (CEB.FIP). Atualmente é Presidente honorífico da ALCONPAT Asociación Latino Americana de Contro lde Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción. Presidente do IBRACON de 2003 a 2007 e seu Conselheiro Permanente. Diretor da PhD Engenharia (www.concretophd.com.br).

Fernando Artur Nogueira Silva, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Cátolica de Pernambuco, Recife-PE

Doutor em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Pernambuco com Estágio no Exterior na Universidade do Minho em Portugal (2006). Atualmente é Professor Associado II da Universidade Católica de Pernambuco. Possui experiência em engenharia civil, com ênfase em mecânica estrutural, alvenaria estrutural, estruturas de concreto armado e protendido e aço. É professor permanente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Católica de Pernambuco.

Sandro Marden Torres, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa-PB

Sandro Marden Torres é doutor. pela Universidade de Sheffield, Inglaterra, em 2004. Atua na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em Materiais Cimentícios e Cerâmicos. Ele tem pesquisas em Durabilidade de Materiais Cimentícios, Resíduos Industriais, Cimento Portland, Filler Calcário, Ativação Alcalina, Soluções Sólidas Complexas (Taumasita, Ettringita), Caracterização Mecânica em microestrutura de materiais, compósitos e Interfaces (MEV, XRD, IRS, DTA-TG, XRF, indentação instrumentada, Refinamento Estrutural Rietveld).

Eliana Cristina Barreto Monteiro, Departamento de Engenharia Civil, Universidade Cátolica de Pernambuco, Recife-PE; Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Pernambuco, Recife-PE

Professor assistente da Escola Politécnica de Pernambuco (POLI/UPE). Professor Assistente IV da Universidade Católica de Pernambuco (UNICAP). Doutor em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (USP/2002). Mestre em Engenharia de Estruturas pela Universidade de Brasília (UnB/1996). Engenheiro Civil pela Universidade de Pernambuco (UPE/1993). Professor do Mestrado em Construção Civil da POLI/UPE. Professor do Mestrado em Engenharia Civil da UNICAP. Professor do Curso de Especialização em Inspeção, Manutenção e Recuperação de Estruturas da UPE. Orienta alunos em Trabalhos de Conclusão de Curso, Iniciação Científica, Especialização e Mestrado. Ele publicou mais de 300 artigos em conferências, periódicos nacionais e internacionais e capítulos de livros. Ministra cursos no Brasil e no exterior na área de Inspeção e Recuperação de Estruturas de Concreto. Pesquisador em Entidades Nacionais de Fomento à Educação e à Pesquisa como: FACEPE, CNPq e CAPES

Antonio Acacio de Melo Neto, Departamento de Engenharia Civil-Estruturas e Materiais, Universidade Federal de Pernambuco, Recife-PE

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade de Pernambuco (2000), mestrado em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (2002), doutorado em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (2007) e pós-doutorado pela Universidade de São Paulo (2008). Atualmente é professor adjunto em tempo integral da Universidade Federal de Pernambuco. Possui experiência na área de engenharia civil, com ênfase em materiais e componentes de construção, atuando principalmente nos seguintes temas: aproveitamento de resíduos na construção civil, ativação de escória de alto-forno, retração autógena e por secagem em argamassas e concretos, cimento de escória, desenvolvimento de novos materiais e microestrutura de ligantes.

References

Albino, J. C., Creste, S., Figueira, A. (2015), Mapeamento genético da cana-de-açúcar. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, 36: 82 – 91.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2007), NBR 5739: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão – Método de ensaio. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2001), NM 23 - Cimento portland e outros materiais em pó - Determinação da massa específica. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (2015), NBR 16372 - Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (método de Blaine). Rio de Janeiro.

ASTM International (2000), ASTM E9-89a 2000 Standard Test Methods of Compression Testing of Metallic Materials at Room Temperature (Withdrawn 2009). https://doi.org/10.1520/E0009-89AR00

ASTM International (2003), ASTM C231/C231M-17a Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method. https://doi.org/10.1520/C0231_C0231M-17A

ASTM International (2017), ASTM D1298-12b (2017) Standard Test Method for Density, Relative Density, or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method. https://doi.org/10.1520/D1298-12BR17

Berenguer, R. A., Nogueira Silva, F. A., Barreto Monteiro, E. C., Silva Lins, C., Lima, A. (2016), “Effect of Sugarcane Bagasse Ash as Partial Replacement of Cement on Mortar Mechanical Properties”. The Electronic Journal of Geotechnical Engineering, v. 21, pp. 4577-4586.

Cordeiro, G. C., Fo Toledo, R. D. and Fairbairn, E. M. R. (2009), Characterization of sugar cane bagasse ash for use as pozzolan in cementitious materials. Química Nova; 32 (1), pp: 82-86. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000100016

Cordeiro, G. C., Fo Toledo, R. D. and Fairbairn, E. M. R. (2009), Effect of calcination temperature on the pozzolanic activity of sugar cane bagasse ash. Construction and Building Materials. 23 (10), pp: 3301-3303. http://dx.doi.org/10.1016/j. conbuildmat.2009.02.013

Frías, M., Villar-Cocina, E. and Valencia-Morales, E. (2007), Characterisation of sugar cane straw waste as pozzolanic material for construction: calcining temperature and kinetic parameters. Waste Management. 27 (4), pp: 533-538. PMid:16714102. http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2006.02.017

Nunes, I. H. S., Vanderlei, R. D., Secchi, M. and Abe, M. A. P. (2009), Estudo das características físicas e químicas do bagaço de cana-de-açúcar para uso na construção. Revista Tecnológica. (17), pp: 39-48.

Ribeiro, D. V., Morelli, M. R. (2014), “Effect of Calcination Temperature on the Pozzolanic Activity of Brazilian Sugar Cane Bagasse Ash (SCBA)”. Materials Research (São Carlos. Impresso), v. 17, p. 974-981.

Ribeiro, D. V., Labrincha, J. A. and Morelli, M. R. (2012), Effect of calcined red mud addition on the hydration of portland cement. Materials Science Forum. 727-728:1408-1411. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.727-728.1408

Published
2018-01-31
How to Cite
Berenguer, R. A., Helene, P., Silva, F. A. N., Torres, S. M., Monteiro, E. C. B., & Neto, A. A. de M. (2018). On the influence of sugarcane bagasse ashes as a partial replacement of cement in compressive strength of mortars. Revista ALCONPAT, 8(1), 30 - 37. https://doi.org/10.21041/ra.v8i1.187
Issue
Vol. 8 No. 1 (2018)
Section
Applied Research

_______________________________

License in effect from September 2020

You are free to:

  1. Share — copy and redistribute the material in any medium or format for any purpose, even commercially.
  2. Adapt — remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially.
  3. The licensor cannot revoke these freedoms as long as you follow the license terms.

Under the following terms:

  1. Attribution — You must give appropriate credit , provide a link to the license, and indicate if changes were made . You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
  2. No additional restrictions — You may not apply legal terms or technological measures that legally restrict others from doing anything the license permits.

Notices:

You do not have to comply with the license for elements of the material in the public domain or where your use is permitted by an applicable exception or limitation .

No warranties are given. The license may not give you all of the permissions necessary for your intended use. For example, other rights such as publicity, privacy, or moral rights may limit how you use the material.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC