Durabilidade de concretos com incorporação de escória de Ferroníquel como material cimentício suplementar : migração de íons cloreto, carbonatação e análise microestrutural

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dc.contributor.advisor-co1Sakata, Rafael Dors
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7022-3846
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/3547547454752538
dc.contributor.advisor1Pilar, Ronaldo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1906-2071
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6669573444640365
dc.contributor.authorQuinquim, Thiago Almeida
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0000-5606-241X
dc.contributor.authorLatteshttps://lattes.cnpq.br/9143527494194512
dc.contributor.referee1Vieira, Geilma Lima
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6148-3307
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5783172236615493
dc.contributor.referee2Araújo, Geórgia Serafim
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2029-6334
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/4707150428037806
dc.contributor.referee3Medeiros, Marcelo Henrique Farias de
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-3112-9715
dc.contributor.referee3Latteshttps://lattes.cnpq.br/2049752365695485
dc.date.accessioned2026-03-11T14:58:37Z
dc.date.available2026-03-11T14:58:37Z
dc.date.issued2026-02-26
dc.description.abstractPartial replacement of Portland cement with supplementary cementitious materials (SCMs) is a consistent strategy to enhance the sustainability of the construction sector by reducing the clinker factor and its environmental impacts, especially when these materials are regionally available. This study investigated the technical feasibility of incorporating ground ferronickel slag (FNS) as an SCM in concrete, evaluating mechanical performance, durability indicators, and microstructural evidence. The mixtures were produced with a constant water-to-binder ratio and different replacement levels (including a reference mixture and a composition with inert limestone filler). Performance was assessed through compressive strength, chloride transport tests (passed charge and migration coefficient), electrical resistivity, volume of permeable voids, and accelerated carbonation. The interpretation of the results was supported at the microstructural level by synchrotron X-ray diffraction with quantitative refinement and thermogravimetric analysis, enabling relationships between composition/mineralogy and hydration evolution to be established. FNS, characterized by a low Ca/Si ratio and a considerable siliceous amorphous fraction, exhibited predominantly late pozzolanic reactivity, consuming Ca(OH)2 and forming additional C–S–H, which promoted matrix densification. At later ages, a consistent reduction in ionic transport and volume of permeable voids were observed, accompanied by increased electrical resistivity, indicating greater resistance to chloride ingress. However, high replacement levels increased vulnerability to carbonation, mainly at early ages, attributed to clinker dilution and reduced alkaline reserve, although late age densification partially mitigated this effect. Overall, replacement levels around 30% provided the best balance between mechanical performance, durability gains, and carbonation resistance.
dc.description.resumoA substituição parcial do cimento Portland por materiais cimentícios suplementares (MCS) constitui uma estratégia consistente para aumentar a sustentabilidade da construção civil, reduzindo o fator clínquer e seus impactos ambientais, sobretudo quando esses materiais são regionalmente disponíveis. Neste estudo, investigou-se a viabilidade técnica da incorporação de escória de Ferroníquel (EFN) moída como MCS em concretos, avaliando desempenho mecânico, indicadores de durabilidade e evidências microestruturais. As misturas foram produzidas com relação água/aglomerante constante e diferentes teores de substituição (incluindo referência e uma composição com fíler calcário inerte). O desempenho foi analisado por resistência à compressão, ensaios de transporte de cloretos (carga passante e coeficiente de migração), resistividade elétrica, volume de poros permeáveis e carbonatação acelerada. A interpretação dos resultados foi sustentada em nível microestrutural por difração de raios X em luz síncrotron com refinamento quantitativo e termogravimetria, permitindo relacionar composição/mineralogia e evolução da hidratação. A EFN, caracterizada por baixa razão Ca/Si e considerável fração amorfa silicosa, apresentou reatividade pozolânica predominantemente tardia, consumindo Ca(OH)2 e formando C–S–H adicional, o que promoveu densificação da matriz. Em idades avançadas, observou-se redução consistente do transporte iônico e do volume de vazios, acompanhada de aumento da resistividade elétrica, indicando maior resistência à entrada de cloretos. Em contrapartida, teores elevados de substituição ampliaram a vulnerabilidade à carbonatação principalmente nas primeiras idades, atribuída à diluição do clínquer e à menor reserva alcalina, embora a densificação tardia atenue parcialmente esse efeito. De modo geral, teores em torno de 30% mostraram melhor equilíbrio entre desempenho mecânico, ganhos de durabilidade e resistência à carbonatação.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20938
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Civil
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectConcreto
dc.subjectEscória de Ferroníquel
dc.subjectDurabilidade
dc.subjectConcrete
dc.subjectFerronickel slag
dc.subjectDurability
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleDurabilidade de concretos com incorporação de escória de Ferroníquel como material cimentício suplementar : migração de íons cloreto, carbonatação e análise microestrutural
dc.title.alternativeDurability of concretes incorporating ferronickel slag as supplementary cementitious materials: chloride ion migration, carbonation and microstructural analysis
dc.typemasterThesis
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