Eco-efficient steel slag concrete for precast industry

Abstract

The construction industry is one of the greatest consumers of natural resources, besides being responsible for about 25% of the solid waste generated worldwide. Sustainability actions have been discussed since the 1990s to save increasingly scarce natural resources. The search for industrial by-products that can perform as binders and as recyclable aggregates, replacing Portland cement and natural aggregates in cement matrices, are important mitigation routes, providing a destination for environmental liabilities in a circular economy structure. Within this context, the steel industry represents a high generation of industrial waste and by-products, about 90% of which are slag. Thus, powder and aggregates from steel slag were produced, and these materials were incorporated into cement-based composites such as pastes, mortars, and no-slump concrete for the precast industry. A characterization program was conducted to evaluate hydration kinetics, mineralogical phase formation, physical, morphological and mechanical performance. It was verified the great potential for using these by-products, especially in no-slump concrete, improving the physical and mechanical properties and the eco- efficiency of the matrices with the incorporation of waste. Keywords: Industrial by-products. Steel slag. Cement-based composites. Eco-efficiency. No- slump concrete.

A indústria da construção civil é uma das maiores consumidoras de recursos naturais, além de ser responsável por cerca de 25% do resíduo sólido gerado no mundo. Ações de sustentabilidade vêm sendo discutidas desde a década de 90 para economizar recursos naturais cada vez mais escassos. A busca por subprodutos industriais que possam atuar como ligantes e como agregados recicláveis, substituindo o cimento Portland e os agregados naturais nas matrizes de cimento, são importantes rotas de mitigação, proporcionando um destino para os passivos ambientais em uma estrutura de economia circular. Dentro desse contexto, a indústria do aço representa alta geração de resíduos e subprodutos industriais, sendo que cerca de 90% são escórias. Dessa forma, foram produzidos powder e agregados de escória de aciaria e esses materiais foram incorporados aos compósitos a base de cimento tais como pastas, argamassas e concreto sem slump para indústria de pré-fabricados. Um programa de caracterização foi conduzido para avaliar a cinética de hidratação, formação de fases mineralógicas, desempenho físico, morfológico e mecânico. Verificou-se o grande potencial de uso desses subprodutos, principalmente no concreto sem slump, melhorando as propriedades físicas, mecânicas e a ecoeficiência das matrizes com a incorporação de resíduos. Palavras-chave: Subprodutos industriais. Escória de aciaria. Compósitos a base de cimento. Ecoeficiência. Concreto sem slump.