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Título: Uso da areia descartada de fundição (ADF) em substituição parcial ao cimento portland: análise das propriedades mecânicas de argamassas contendo o resíduo in natura e calcinado
Título(s) alternativo(s): Use of waste foundry sand (WFS) as a partial replacement for Portland cement: analysis of the mechanical properties of mortars containing the waste in its raw and calcined forms
Autor(es): Lucio, Paola cristina Ribeiro
Orientador(es): Luz, Caroline Angulski da
Palavras-chave: Areia de fundição
Argamassa
Calcinação (Metalurgia)
Cimento Portland
Sand, Foundry
Mortar
Roasting (Metallurgy)
Portland cement
Data do documento: 2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: LUCIO, Paola cristina Ribeiro. Uso da areia descartada de fundição (ADF) em substituição parcial ao cimento Portland: análise das propriedades mecânicas de argamassas contendo o resíduo in natura e calcinado. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026.
Resumo: A indústria cimenteira tem discutido formas de reduções de emissões de dióxido de carbono, especialmente em função da produção de cimento Portland. Paralelamente, a indústria de fundição gera elevados volumes de areia descartada de fundição (ADF), cuja destinação predominante ainda ocorre em aterros industriais. Nesse contexto, o presente estudo avaliou o uso da ADF como substituição parcial do cimento Portland em argamassas, comparando o desempenho do resíduo in natura e após calcinação a 1000 °C. Foram produzidas argamassas com teores de substituição de 5%, 10% e 20% em relação à massa de cimento, mantendo-se relação água/cimento de 0,48. As misturas foram caracterizadas no estado fresco pelo ensaio de consistência e, no estado endurecido, por ensaios de resistência à compressão aos 7 e 28 dias de cura. Os resultados indicaram redução gradual da consistência das argamassas com o aumento dos teores de substituição, comportamento mais evidente nas composições contendo 20% de ADF. No estado endurecido, ambas as condições de incorporação da ADF apresentaram redução inicial da resistência mecânica aos 7 dias. Entretanto, aos 28 dias, observou-se evolução significativa da resistência, com destaque para as argamassas contendo 10% de substituição, nas quais a ADF in natura superou o traço de referência, enquanto a ADF calcinada apresentou desempenho mecânico ainda superior, atingindo a maior resistência do estudo (37,48 MPa). A perda ao fogo observada (18,97%) evidenciou a eficácia da calcinação na eliminação de matéria orgânica e compostos voláteis, favorecendo a interação do resíduo com a matriz cimentícia. Dessa forma, os resultados demonstram que a utilização da ADF apresenta potencial para aplicação em argamassas cimentícias, contribuindo para a redução de cimento Portland e para a valorização sustentável de resíduos industriais.
Abstract: The cement industry has discussed ways to reduce carbon dioxide emissions, especially due to Portland cement production. Concurrently, the foundry industry generates high volumes of waste foundry sand (WFS), whose predominant disposal still occurs in industrial landfills. In this context, the present study evaluated the use of WFS as a partial replacement for Portland cement in mortars, comparing the performance of the residue in natura and after calcination at 1000 °C. Mortars were produced with replacement levels of 5%, 10%, and 20% relative to the cement mass, maintaining a water/cement ratio of 0.48. The mixtures were characterized in the fresh state by the consistency test and, in the hardened state, by compressive strength tests at 7 and 28 days of curing. The results indicated a gradual reduction in the consistency of the mortars with increasing replacement levels, a behavior more evident in compositions containing 20% WFS. In the hardened state, both conditions of WFS incorporation showed an initial reduction in mechanical strength at 7 days. However, at 28 days, a significant evolution in strength was observed, highlighted by the mortars containing 10% replacement, in which the in natura WFS outperformed the reference mixture, while the calcined WFS showed an even higher mechanical performance, reaching the highest strength of the study (37.48 MPa). The observed loss on ignition (18.97%) evidenced the effectiveness of calcination in eliminating organic matter and volatile compounds, favoring the interaction of the residue with the cementitious matrix. Thus, the results demonstrate that the use of WFS shows potential for application in cementitious mortars, contributing to the reduction of Portland cement and to the sustainable valorization of industrial waste.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40733
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