Caracterização da cinza do bagaço da fécula de mandioca para emprego em matrizes cimentícias

Abstract

The increasing awareness of the need for sustainable practices in the construction industry has driven the search for more environmentally friendly alternatives in construction materials, particularly the reduction of conventional Portland cement usage due to its high carbon emission. This research aims to establish a purpose for utilizing the solid residue from the cassava starch beneficiation process (cassava starch residue) by proposing a suitable disposal within its life cycle in the production chain. Simultaneously, the design of cementitious matrices (mortars) incorporating cassava starch residue ash (CSRA) is conceived. This research investigated the potential of CSRA as a partial substitute for cement, aiming to enhance the sustainability and performance of cementitious matrices. Characterization tests were performed on CSRA, including FTIR, XRD, EDS, DSC, pozzolanic activity index (PAI), loss on ignition, and moisture content. Furthermore, an investigation of its effects on mortar cementitious matrices' mechanical and physical properties was conducted, including tests for bulk density, compressive strength, diametral compression tensile strength, and water absorption. The compression strength, tensile strength, and absorption tests revealed similar performance between the mortar without substitution and the mortar with 5% cement replacement by CSRA at 28 days of age. Mortar with 10% CSRA showed reduced mechanical strength and increased water absorption and void index. A trend of increased absorption and decreased apparent bulk density was observed as the cement replacement by CSRA increased, suggesting a potential increase in permeability and lower compactness in matrices containing the studied agro residue. However, further research is necessary to optimize the proportions and characteristics of CSRA and its influence on the various properties of cementitious matrices. These findings pave the way for more environmentally conscious approaches in the construction industry, driving the pursuit of more sustainable and practical solutions.

La creciente conciencia sobre la necesidad de prácticas sustentables en la industria de la construcción ha impulsado la búsqueda de alternativas más ecológicas a los materiales de construcción, particularmente cuando se trata de reducir el uso de cemento Portland convencional, debido a su alta huella de carbono. El objetivo de esta investigación es correlacionar un aprovechamiento de los residuos sólidos del proceso de procesamiento del almidón de yuca (bagazo de almidón de yuca), proponiendo un destino adecuado en su ciclo de vida dentro de su cadena productiva, en paralelo con la concepción de matrices de cemento ( morteros) con inserción de ceniza de bagazo de almidón de yuca (CBFM). En esta tesis, se investigó el potencial del CBFM como sustitutos parciales del cemento, con el objetivo de mejorar la sostenibilidad y el desempeño de matrices cementosas. Se realizaron pruebas de caracterización CBFM como FTIR, DRX, EDS, DSC, índice de actividad puzolánica (IAP), pérdida por ignición y contenido de humedad. Además, se investigó sus efectos sobre las propiedades mecánicas y físicas de matrices de mortero cementoso, incluyendo ensayos de masa específica, resistencia a la compresión, tracción por compresión diametral y absorción. Los resultados de los ensayos de resistencia a la compresión, tracción y absorción revelaron un comportamiento similar del mortero con la sustitución de hasta un 5% del cemento por CBFM a los 28 días de edad. El mortero con 10% de CBFM mostró una reducción en la resistencia mecánica y un aumento en la absorción de agua y la proporción de huecos. Hubo una tendencia hacia una mayor absorción y una disminución de la masa específica aparente, a medida que aumentó la sustitución del cemento por CBFM, lo que sugiere un potencial aumento de la permeabilidad y menor compacidad en las matrices que contienen los residuos agrícolas estudiados. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para optimizar las proporciones y características del CBFM, así como su influencia en las diferentes propiedades de las matrices cementosas. Estos hallazgos allanaron el camino para enfoques más respetuosos con el medio ambiente en la industria de la construcción, impulsando la búsqueda de soluciones más sostenibles y eficaces.