Study of the protection capacity of the ashes of bagasse from sugar cane, in relation to corrosion of armor under the action of chloride ions

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i8.28923

Keywords:

Ashes; Sugar Cane; SBA; Concrete; Chlorides.

Abstract

The sugar and alcohol production plants in Brazil have been growing in recent years, using the burning of sugarcane bagasse to co-generate energy for their own consumption in various productive sectors and also for supply to third parties. In the country, sugarcane production is concentrated in the Center-South and North-Northeast regions. This activity contributes to the increasing amount of waste generated in the process, among them, the ash from the burning of sugarcane bagasse (SBA). This article aims to verify the feasibility of the SBA and its capacity for corrosion protection of armour under action of chloride ions, in partial replacement of Portland cement in concrete, dosed with a maximum of 0%, 5%, 10%, 15% and 25% of SBA, due to their pozzolanico potential. The methodology consisted in carrying out the tests of resistance to compression, absorption by capillarity, absorption by immersion, depth of carbonation and corrosion potential, aiming to analyze the mechanical properties and the aspects of durability. The results indicated the levels of 10% and 15%, as the best levels for the replacement of Portland cement by SBA. This replacement has not caused significant damage to the concrete’s resistance and reduced the rate of water absorption. On the other hand, only the levels of 0% and 5% had a low probability of corrosion. Therefore, it was concluded that the SBA can be used as a partial replacement of Portland cement in unreinforced concrete, fostering the sustainability in civil construction, in the sugar cane sector and in society.

References

Altoé, S. P. S. & Martins, C. H. (2015). A influência da temperatura de queima na pozolanicidade da cinza do bagaço de cana-de-açúcar. Revista de Engenharia e Tecnologia, 7(3), 40-50.

Andrade, J. J. O. (1997). Durabilidade das Estruturas de Concreto: Análise das Manifestações Patológicas nas Estruturas de Pernambuco. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola de Engenharia, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFRGS. 151f. 1997. http://hdl.handle.net/10183/122441

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (1995). NBR 6502: Rochas e Solo. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2003). NBR NM 248: Agregados – Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2005). NBR 9778: Argamassa e concreto endurecido- Determinação da absorção de água, índice de vazios, e massa específica. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2006). NBR 12653: Materiais pozolânicos — Requisitos. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2009). NBR 16917: Agregado Graúdo – Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2009). NBR 7211: Agregados para concreto. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2012). NBR 9779: Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da absorção de água por capilaridade. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2015). NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2018). NBR 5739: Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos de concreto. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2020). NBR 16889: Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2021). NBR 16916: Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2021). NBR 16972: Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2021). NBR 16973: Agregados – Determinação do material fino que passa através da peneira 75 micrometros, por lavagem. Rio de Janeiro.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT. (2022). NBR 12655: Concreto de cimento Portland: controle, preparo e recebimento. Rio de Janeiro.

ASTM. (2015). American Society for Testing and Materials. C. 876. Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete. ASTM Annual Book of ASTM Standards. Philadelphia.

ASTM. (2020). American Society for Testing and Materials. C. 1152. Standard Test Method for Acid-Soluble Chloride in Mortar and concrete. ASTM Annual Book of ASTM Standards. Philadelphia.

Castaldelli, V. N., Castro, J. N. T., Fazzan, J. V., Akasaki, J. L., Manzoli Júnior, W. & Bernabeu, J. J. P. (2010). Concreto com adição de cinza do bagaço de cana-de-açúcar. Anais do Encontro de Tecnologia do Ambiente Construído, Canela, RS, Brasil, 13.

Companhia Nacional de Abastecimento, CONAB (2021). Acompanhamento da safra brasileira cana-de-açúcar safra 2021/2022, terceiro levantamento, (Boletim de cana-de-açúcar - Novembro de 2021), 8(3), Brasília, DF, Brasil.

Cordeiro, G. C. (2006). Utilização de cinzas ultrafinas do bagaço de cana-de-açúcar e da casca de arroz como aditivos minerais em concreto. (2006). Tese (Doutorado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, 445f. 2006. v

Cordeiro, G., Andreão, P. & Tavares, L. (2019). Pozzolanic properties of ultrafine sugar cane bagasse ash produced by controlled burning. Heliyon. 5. e02566/1- e02566/6. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02566

Dias, M. O. S., Ensinas, A. V., Nebra, S. A., Filho, R. M., Rosell, C. E. V. & Maciel, M. R. W. (2009). Production of bioethanol and other bio-based materials from sugarcane bagasse: Integration to conventional bioethanol production process. Chemical Engineering Research & Design, 87(9), 1206-1216. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2009.06.020

IBGE. (2021). Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Contas Nacionais Trimestrais, 4º tri/2021. Indicadores IBGE. Disponível em: https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/periodicos/2121/cnt_2021_4tri.pdf

Isaia, G. C. (2017). Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais (3ª edição), IBRACON.

Izquierdo, I. S. & Ramalho, M. A. (2014) Aplicação de cinzas residuais e de fibra de sisal na produção de argamassas e concretos: Revisão. Ingeniería y Desarrollo, 32(2), 344-368. http://dx.doi.org/10.14482/inde.32.2.6167

Jagadesh, P., Ramachandramurthy, A. & Murugesan, R. (2018). Evaluation of mechanical properties of Sugar Cane Bagasse Ash concrete. Construction and Building Materials. 176. 608-617. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.037

Jucá, T. R. P. (2002), Avaliação de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento Portland pelo método de aspersão de solução de nitrato de prata. Dissertação (mestrado), Universidade Federal de Goiás. Goiânia, Brasil. 2002. http://tede2.unicap.br:8080/handle/tede/55

Lima, S. A. et al. (2011). Concretos com cinza do bagaço da cana-de-açúcar: avaliação da durabilidade por meio de ensaios de carbonatação e abrasão. Ambiente Construído, 11(2), 201-212. https://doi.org/10.1590/S1678-86212011000200014

Lorencetti, M. R. & Marçal, R. (2017). Avaliação da resistência à compressão do concreto pela substituição parcial do cimento Portland por cinzas do bagaço de cana-de-açúcar. Revista Científica ANAP Brasil, 10(20). https://doi.org/10.17271/19843240102020171658

Martins Filho, S. T. & Martins, C. H. (2017). Utilização da cinza leve e pesada do bagaço de cana-de-açúcar como aditivo mineral na produção de blocos de concreto para pavimentação. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, 10, (4), 1205-1224. https://doi.org/10.17765/2176-9168.2017v10n4p1205-1224

Neville, A.M. & Brooks, J. J. (2013). Tecnologia do concreto (2ª edição), Porto Alegre: Bookman.

Paula, M. O., Tinôco, I. F. F., Rodrigues, C. S., Silva, E. N. & Souza, C. F. (2009). Potencial da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como material de substituição parcial de cimento Portland. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 13(3), 353–357. https://doi.org/10.1590/S1415-43662009000300019

Preis, D. W., Lovatto, E., Pozzer, G. R., & De, J. E. (2021). Concreto de alto desempenho com a adição da cinza do bagaço da cana-de-açúcar. Anais Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia – Contecc, Virtual, Brasil, 7.

Priszkulnik, S. (2009). Personalidade Entrevistada. [Entrevista concedida a] IBRACON. Revista CONCRETO & Construções, 56, 8-13.

Rilem Concrete Permanent Committee, RILEM (1984). Draft Recommendation: measurement of hardened concrete carbonation depth CPC-18. Materials and Structures, 17(102), 435-440.

Rossignolo, J., Borrachero, M., Soriano, L. & Payá, J. (2018). Influence of microwave oven calcination on the pozzolanicity of sugar cane bagasse ashes (SCBA) from the cogeneration industry. Construction and Building Materials. 187. 892-902. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.08.016

Sampaio, Z. L. M., Souza, P. A. B. F. & Gouveia, B. G. (2014). Analysis of the influence of the sugar cane bagasse ashes on mechanical behavior of concrete. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, 7(4), 626-647. https://doi.org/10.1590/S1983-41952014000400006

Santos, J. V., de Oliveira Nahime, B., dos Santos, I. S., Basileiro, K. P. T. V., Kunan, P. M., Lobo, F. A., Reis, I. C. & Alves, M. M. (2020). Efeitos da adição e substituição de cinza do bagaço da cana-de-açúcar em matrizes cimentícias. Brazilian Journal of Development, 6(10), 77494-77509. https://doi.org/10.34117/bjdv8n2-347

Silva, E. J. (2016) Utilização do método de condutividade elétrica para análise da pozolanicidade da cinza do bagaço da cana-de-açúcar. Dissertação (Mestrado em Engenharia), Universidade Federal de Pernambuco. 82f. 2016.

SNIC. (2021). Sindicato Nacional da Indústria De Cimento. Relatório Setorial - Balanço 2021. Disponível em: https://abcp.org.br/vendas-de-cimento-crescem-66-em2021/#:~:text=As%20vendas%20de%20cimento%20no,Nacional%20da%20Ind%C3%BAstria%20de%20Cimento).

Souza, G. N. et al. (2007). Desenvolvimento de argamassas com substituição parcial do cimento Portland por cinzas residuais do bagaço de cana-de-açúcar. Anais do Congresso Brasileiro do Concreto, Bento Gonçalves, SP, Brasil, 49.

USINA SÃO JOSÉ. (2021, Janeiro 31). Infraestrutura [Web page]. Retrieved from https://www.saojoseagroindustrial.com.br

Xu, Q., Ji, T., Gao, S. J., Yang, Z. & Wu, N. (2019). Characteristics and Applications of Sugar Cane Bagasse Ash Waste in Cementitious. Materials, 12(39), 30583562-6337557. https://doi:10.3390/ma12010039

Published

20/06/2022

How to Cite

BENTO, A. J. .; SILVA, D. L. da .; FONSECA, J. M. M. da .; NEVES, D. M. C. das .; ALBUQUERQUE, D. E. N. de .; MONTEIRO, E. C. B. . Study of the protection capacity of the ashes of bagasse from sugar cane, in relation to corrosion of armor under the action of chloride ions. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 8, p. e32711828923, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i8.28923. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28923. Acesso em: 18 nov. 2024.

Issue

Section

Engineerings