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Título: Utilização de cinza de biomassa de madeira na produção de concretos de ultra alto desempenho: uma abordagem sustentável
Título(s) alternativo(s): Título use of wood biomass ash in the production of ultra high performance concrete: a sustainable approach
Autor(es): Hardt, Silvana Ortolan
Orientador(es): Holzmann, Henrique Ajuz
Palavras-chave: Concreto de alta resistência
Biomassa
Sustentabilidade
High strength concrete
Biomass
Sustainability
Data do documento: 16-Set-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Citação: HARDT, Silvana Ortolan. Utilização de cinza de biomassa de madeira na produção de concretos de ultra alto desempenho: uma abordagem sustentável. 2025. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025.
Resumo: O presente estudo investiga o potencial de utilização de cinza de biomassa de madeira mista como material substitutivo parcial do cimento e da sílica ativa na produção de Concretos de Ultra Alto Desempenho (UHPC), buscando conciliar desempenho mecânico e sustentabilidade. A pesquisa parte da problemática do elevado impacto ambiental associado à produção de cimento Portland e da necessidade de reaproveitamento de resíduos industriais, propondo a utilização de um subproduto da indústria de papel. A metodologia baseou-se na caracterização físico-quimica e mineralógica das cinzas, seguida da produção de compósitos cimentícios utilizando três estratégias de incorporação de cinza de biomassa de madeira mista: adição direta, substituição parcial do cimento e substituição parcial e total da sílica ativa, nos percentuais de 5%, 7%, 10% e 15%. Foram moldados 252 corpos-de-prova prismáticos (4 x 4 x 16 cm), os quais foram submetidos à cura térmica úmida e ensaios mecânicos de resistência à tração na flexão e à compressão aos 7, 14 e 28 dias, seguidos de caracterização microscópica por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para análise da microestrutura pós-falha. Os resultados indicaram que a incorporação da cinza de biomassa de madeira mista, em teores de até 10%, promoveu aumento nas resistências mecânicas, especialmente na substituição parcial de sílica ativa, e favoreceu a densificação da matriz do concreto. Observou-se ainda, que o uso do resíduo contribui para a redução da demanda por matérias-primas não renováveis e das emissões associadas à produção de cimento e sílica. Conclui-se que a cinza de biomassa de madeira mista apresenta elevado potencial técnico e ambiental para aplicação em UHPC, configurando-se como alternativa viável para a valorização de resíduos e para o fortalecimento de práticas sustentáveis na construção civil.
Abstract: This study investigates the potential use of mixed wood biomass ash as a partial substitute for cement and active silica in the production of Ultra High Performance Concrete (UHPC), seeking to reconcile mechanical performance and sustainability. The research addresses the problem of the high environmental impact associated with Portland cement production and the need to reuse industrial waste, proposing the use of a by-product from the paper industry. The methodology was based on the physicalchemical and mineralogical characterization of the ash, followed by the production of cementitious composites using three strategies for incorporating mixed wood biomass ash: direct addition, partial replacement of cement, and partial and total replacement of active silica, at percentages of 5%, 7%, 10%, and 15%. A total of 252 prismatic test specimens (4 x 4 x 16 cm) were molded and subjected to moist heat curing and mechanical tests of flexural and compressive strength at 7, 14, and 28 days, followed by microscopic characterization by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) for post-failure microstructure analysis. The results indicated that the incorporation of mixed wood biomass ash, at levels of up to 10%, promoted an increase in mechanical strength, especially in the partial replacement of active silica, and favored the densification of the concrete matrix. It was also observed that the use of this residue contributes to reducing the demand for non-renewable raw materials and emissions associated with the production of cement and silica. It is concluded that mixed wood biomass ash has high technical and environmental potential for application in UHPC, making it a viable alternative for waste recovery and for strengthening sustainable practices in civil construction.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38794
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