Resumo A substituição parcial do clínquer por adições pode contribuir de maneira significativa na mitigação da pegada do carbono dentro da cadeia produtiva do concreto. Outra alternativa para reduzir essas emissões é o aumento da eficiência do concreto, atingindo maiores resistências com menores consumos de cimento. Modelos de empacotamento de partículas são ferramentas eficientes para otimizar a composição da matriz e contribuir para a produção de concretos mais ecoeficientes. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar a produção de concretos com substituição parcial do cimento por pó de pedra, otimizados pelo modelo de empacotamento de partículas de Alfred, buscando reduzir o consumo de cimento e as emissões de CO2 por MPa de resistência à compressão. O teor de substituição do cimento Portland por pó de pedra foi de 20% em massa (equivalente a 22.4% em volume). Foram produzidos traços com diferentes módulos de distribuição (q) - 0,37; 0,21; 0,45 – a fim de verificar a influência dos finos no escoamento entre as partículas e na eficiência dos concretos produzidos. A análise foi realizada em termos de propriedades no estado fresco, estado endurecido e parâmetros de sustentabilidade (consumo de cimento e emissões de CO2). A aplicação do método proposto permitiu obter resistências superiores às esperadas para a relação água/cimento utilizada (0,5). O traço mais eficiente atingiu a resistência à compressão de 68 MPa com 240 kg/m3 de consumo de cimento, o que representa 3,5 kg de cimento/m3/MPa e 3,1 kg de CO2/m3/MPa, valores abaixo das referências encontradas na literatura para concretos convencionais. Portanto, o método proposto permite produzir concretos mais ecoeficientes, contribuindo para a utilização de um resíduo e reduzindo as emissões de CO2.
Abstract The partial replacement of clinker by complementary cementitious materials can significantly contribute to the reduction of carbon emissions in the production of concrete. Another alternative to reduce these emissions is to increase the efficiency of the concrete, achieving higher compressive strength with lower consumption of cement. Particle packing models are efficient tools to optimize the composition of the matrix and contribute to the production of more eco-efficient concretes. In this context, the objective of the present study is evaluating the production of concretes with partial replacement of cement by stone powder, optimized by Alfred’s particle packing model, seeking to reduce cement consumption and CO2 emissions per MPa of compressive strength. The replacement content of cement by stone powder was 20% by mass (equivalent to 22.4% by volume). Concretes were produced with different distribution factor (q) - 0.37; 0.21; 0.45 - to verify the influence of fines on the flow between particles and on the efficiency of the produced concrete. The analyses were carried out in terms of properties in the fresh state, hardened state, and sustainability parameters (cement consumptions and CO2 emissions). The application of the proposed method resulted in a higher compressive strength than the expected for the water/cement ratio used (0.5). The most efficient concrete reached the compressive strength of 68 MPa with 240 kg/m3 of cement, which represents 3.5 kg of cement/m3/MPa and 3.1 kg of CO2/m3/MPa, a value below the references found in the literature for conventional concretes. Therefore, the proposed method allows to produce more eco-efficient concrete, contributing to the use of waste and reducing CO2 emissions.
