Synergistic effect of biomass ash in mortars

performance in different storage periods

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18830/1679-09442025v18e52950

Keywords:

Additional cementitious materials, Biomass ash, SEM, Industrialized mortar, Storage time

Abstract

Using new materials in civil construction to obtain components, elements, or systems that contribute to reducing environmental impacts, such as eco-efficient materials, must be evaluated for their performance and sustainability, culminating in technical specifications. Therefore, the present article aimed to validate the storage time of the modified mortar mix, which replaces Portland cement with the mixture formed by rice husk ash (RHA), sugar cane bagasse ash (SCBA), and eucalyptus chip ash (ECA). To this end, a reference trait was produced, free of substitutions, and storage times were defined as 0, 30, 60, and 90 days. The performance of the mortars was validated by dosing and analysing CPs every 30 days, performing flow table, simple compression, flexural traction, dimensional variation, tensile adhesion, permeability, and scanning electron microscopy tests. The results indicated that the Tméd mix, replacing 26.75% of the mass of Portland cement with biomass ash (15.65%RHA + 6.35%SCBA + 4.75%ECA), can be applied up to 60 days of storage of pre-dosed materials for use in laying and coating mortars, without compromising physical and mechanical performance.

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Author Biographies

Camila Cristina Canhestro Guimarães, Universidade Federal de Catalão; Unidade Acadêmica Especial de Engenharia; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

She holds a degree in Civil Engineering from the Federal University of Viçosa (2015). She completed a postgraduate degree in Higher Education Teaching at Faculdade do Noroeste Mineiro (2017) and is a specialist in Occupational Safety Engineering from the same institution (2019). Currently, she is a Master's student in Civil Engineering at the Federal University of Catalão (UFCat), with a concentration in Structures and Civil Construction, focusing on the research line of Management, Technology, and Sustainability in Civil Construction. She has worked as a professor at Faculdade do Noroeste de Minas and the Federal University of Viçosa. She has experience in Civil Engineering, including projects, retrofitting, and cost estimation. Her research focuses on Construction Materials and Components, with an emphasis on topics such as waste materials, concrete aggregates, material strength, alkali-aggregate reaction, pozzolanic reactions, mortars, and life cycle analysis.

Heber Martins de Paula, Universidade Federal de Catalão; Unidade Acadêmica Especial de Engenharia; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Holds a degree in Civil Engineering from the Federal University of Goiás (2003), a master's degree in Civil Engineering Structures from the Federal University of Goiás (2005) and a PhD in Civil Engineering from the State University of Campinas (2014). He is an Associate Professor of the Civil Engineering course and the Postgraduate Program in Civil Engineering (Management, Technology and Sustainability in Civil Construction) at the Federal University of Goiás, Catalão Region, Federal University of Catalão under implementation. He has experience in the area of ​​civil construction, development of new materials and building hydrosanitary installations, acting as a designer and teacher of Hydrosanitary Building Systems, Sustainable Construction and Construction Monitoring. He was the winner of the 20th Edition of the CBIC Award (formerly Falcão Bauher Award) for Innovation and Sustainability, Research category. Research Coordinator at UFG/Catalão Regional (2015 and 2016), Coordinator of Administration and Finance at UFG/RC (2018-2019) and, currently, Pro-Tempore Pro-Rector of Administration and Finance at the Federal University of Catalão (UFCAT).

References

AMIN M. N. et al. Pozzolanic Reactivity and the Influence of Rice Husk Ash on Early-Age Autogenous Shrinkage of Concrete. Frontiers in Materials, v. 6, n. 150, p. 1-13, 2019. https://doi.org/10.3389/fmats.2019.00150

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2016b.

_____. NBR 13279: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, 2005a.

_____. NBR 13281: Argamassas inorgânicas - Requisitos e métodos de ensaios – Parte 1: Argamassas para revestimento de paredes e tetos – Parte 2: Argamassas para assentamento e argamassas para fixação de alvenaria. Rio de Janeiro, 2023.

_____. NBR 13528: Revestimento de paredes de argamassas inorgânicas - Determinação da resistência de aderência à tração – Parte 1: Requisitos gerais – Parte 2: Aderência ao substrato. Rio de Janeiro, 2019.

_____. NBR 15261: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e teto - Determinação da variação dimensional (retratação ou expansão linear). Rio de Janeiro, 2005b.

_____. NBR 15575-4: Edificações habitacionais - Desempenho - Parte 4: Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas – SVVIE. Rio de Janeiro, 2021.

_____. NBR 16541: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Preparo da mistura para a realização de ensaios. Rio de Janeiro, 2016a.

BEZERRA I. M. T. et al. Aplicação da cinza da casca do arroz em argamassas de assentamento. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 15, n. 6, p. 639-645, 2011. ISSN 1807-1929. https://doi.org/10.1590/S1415-43662011000600015

BEZERRA, I. M. T. et al. Coating mortar using rice husk ash as binding. Materials Science Forum, Trans Tech Publications, v. 727-728, p. 1502-1507, 2012.

BONFIM, W. B. Otimização do teor de incorporação de cinzas de biomassa para produção de argamassas. Orientador: Heber Martins de Paula. 2019. 110f. Dissertação (Mestrado em Modelagem e Otimização) – Unidade Acadêmica Especial de Matemática e Tecnologia, Universidade Federal de Goiás - Regional Catalão, Catalão - GO, 2019.

BRASIL. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Construção Sustentável. Disponível em <http://www.mma.gov.br/cidadessustentaveis/urbanismosustentavel/constru%C3%A7%C3A3osustent%C3%A1vel>. Acesso em: 17 ago.2023.

CABRAL, S. C. et al. Análise comparativa de resistência à compressão uniaxial de traço de argamassa autoadensável e concreto celular espumoso com incorporação de sílica ativa ou cinza de madeira de eucalipto. In: CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEIS, IV, 2022, Salvador. Anais eletrônicos [...] Feira de Santana: ABMTENC, 2022. p. 384-397. ISBN: 978-65-00-55912-5. Disponível em: https://drive.google.com/file/d/1_2JsuXiKwPpGW9AG35aFz6SmWk6BFttE/view

CANOVA, J. A et al. Avaliação de argamassa mista de revestimento com substituição da areia natural por cinza de bagaço de cana-de-açúcar. Revista Ciência e Engenharia, Editora da Universidade Federal de Uberlândia - EDUFU, v. 24, n. 1, p. 125-134, 2015. http://dx.doi.org/10.14393/19834071.2015.27888

CARASEK, H. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. In: [S.l.]: IBRACON, 2017. cap. 28, p. 1-37.

CARASEK, H. Argamassas. In: ISAIA, G. C. Materiais de Construção Civil, 2ªed., São Paulo: IBRACON, 2010. v 1, p 885-936.

CARRASCO, B. et al. An evaluation of bottom ash from plant biomass as a replacement for cement in building blocks. Fuel, v. 118, p. 272–280, 2014. ISSN 0016-2361. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.10.077

CASCUDO, O. et al. Contribuição à caracterização nanoestrutural de pastas de cimento por meio da técnica de microscopia de força atômica. Revista Matéria. Rio de Janeiro, v. 23, n. 1, 2018. ISSN: 1517-7076. https://doi.org/10.1590/S1517-707620170001.0289

CASTRO, M. F. et al. Incorporação de cinza de casca de arroz para preparação de argamassas de assentamento e revestimento. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, XVIII, 2020, Porto Alegre. Anais eletrônicos […] Porto Alegre: ANTAC, 2020. p. 1-8. ISBN: 978-65-00-13688-3. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/entac/issue/view/16.

CINCOTTO, M. A. Tecnologia de Edificações: utilização de subprodutos e resíduos na indústria da construção civil. São Paulo: PINI / IPT, 1988.

DAL MOLIN, D. C. C. Adições minerais. In: ISAIA, G. C. (ed). Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo, IBRACON, 2011, p.261-309.

DEGEN, M. K. et al. Estudo da lama vermelha como fíler em matrizes cimentícias. In: ENCONTRO NACIONAL SOBRE APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL, VI, 2019, Belém. Anais eletrônicos [...] Belém: ENARC, 2019. p. 340-356. ISSN 2175-1870. Disponível em: https://drive.google.com/file/d/1LogcpPCkZWJ7mRUqXl_T60pX6kQqdFjJ/view

FERRARA, L. et al. On the use of crystalline admixtures in cement based construction materials: from porosity reducers to promoters of self healing. Smart Materials and Structures, v. 25, n. 8, p. 1-17, 2016. ISSN: 0964-1726. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/25/8/084002

FERREIRA, L.; RIBEIRO, F. Estudo comparativo do concreto auto adensável com cinza da casca de arroz sem controle de queima e sílica ativa. Revista Paranoá, v. 20, p. 1-12, 2018. ISSN: 1679-0944. http://dx.doi.org/10.18830/issn.1679-0944.n20.2018.03

GONÇALVES, C. F. et al. Characterization and feasibility of using vegetable biomass ash in mortar. Revista ALCONPAT, v. 11, n. 2, p. 1-16, 2021. ISSN 2007-6835. https://doi.org/10.21041/ra.v11i2.484

GUIMARÃES, C. C. C. et al. Efeito sinérgico das cinzas de biomassa: potencial pozolânico. In: ENCONTRO NACIONAL SOBRE APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL, VIII, 2023, Foz do Iguaçu. Anais eletrônicos [...] Foz do Iguaçu: ENARC, 2023. p. 1-7. ISSN 2175-1870. https://doi.org/10.46421/enarc.v8i00.2909

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Censos Demográficos. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. 2021.

KIELING, A. et al. Influência da adição de cinza de casca de arroz na aderência de argamassas de revestimento. Estudos Tecnológicos em Engenharia, UNISINOS - Universidade do Vale do Rio Dos Sinos, v. 5, n. 2, p. 157-170, 2009.

LIMA, C. J. F. et al. Durability, life cycle cost and life cycle assessment of binary mixtures with fly ash, rice husk ash and concrete demolition waste. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 22, n. 1, p. 161-166, 2022. ISSN: 1678-8621. http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212022000100585

MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 2. ed. São Paulo: Nicole Pagan Hasparyk, 2014.

MODOLO, R. C. E. et al. Mortar formulations with bottom ash from biomass combustion. Construction and Building Materials, v. 45, p. 275–281, 2013. ISSN 0950-0618. 10.1016/j.conbuildmat.2013.03.093

MONTES-HERNANDEZ, G. et al. Mineral sequestration of CO2 by aqueous carbonation of coal combustion fly-ash. Journal of Hazardous Materials, Elsevier BV, v. 161, n. 2-3, p. 1347-1354, 2009. ISSN: 0304-3894. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.04.104

MORAES, C. A. M. et al. Life cycle analysis (lca) for the incorporation of rice husk ash in mortar coating. Resources, Conservation and Recycling, v. 54, n. 12, p. 1170-1176, 2010. ISSN: 0921-3449. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2010.03.012

PONTES, V. C. P. Efeitos dos sulfatos na degradação do concreto. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Estadual de Paraíba, João Pessoa, 2019.

SAMIEI, R. R. et al. Properties of cement–lime mortars vs. cement mortars containing recycled concrete aggregates. Construction and Building Materials, Elsevier BV, v. 84, p. 84-94, 2015. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.03.042

SILVA, D. O. F. Reaproveitamento de lamas residuais do processo de fabricação do concreto. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016.

SILVA, V. S.; LIBÓRIO, J. B. L. Avaliação do efeito da sílica extraída da casca de arroz na aderência de argamassas e chapiscos. In: V Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas. São Paulo: [s.n.], v. 5, p. 385-399, 2003.

RÉUNION INTERNATIONAL DES LABORATORIES D’ESSAIS ET MATÉRIAUX. RILEM. Water absorption under low pressure. Pipe method. Test No.11. 4. Recommandations provisoires, Paris, 1987.

ZHANG, Y. et al. Effects of temperature on performances and hydration process of sulphoaluminate cement-based dual liquid grouting material and its mechanisms. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Budapest, v. 139, n. 1, p. 47-56, 2020. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08426-y

Published

2025-03-10

How to Cite

Guimarães, C. C. C., & Martins de Paula, H. (2025). Synergistic effect of biomass ash in mortars: performance in different storage periods. Paranoá, 18, e52950. https://doi.org/10.18830/1679-09442025v18e52950

Issue

Section

Technology, Environment and Sustainability

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