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Teor de Ligantes, Tipos de Cimento e a Mitigação da Pegada de CO2 de Concretos

DOI: http://dx.doi.org/10.12702/978-85-89478-40-3-a105

 

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Vanessa C. H. C. Oliveira1, Bruno L. Damineli2, Vahan Agopyan3 & Vanderley M. John4

 

Resumo: A pegada de CO2 de concretos depende principalmente da quantidade e fatores de emissão de cimento. No entanto, a estratégia tradicional de minimização privilegia a seleção dos tipos de cimentos com menos clínquer (ex. CPIII e CPIV). O objetivo do trabalho é analisar os limites da estratégia tradicional na pegada de CO2 do concreto. A metodologia combina dados da literatura com dados obtidos de centrais de concreto para identificar faixas de variação do teor de clínquer no cimento e a influência do teor de cimento no concreto, para estimar o impacto em termos de mitigação de emissão de CO2. As normas brasileiras permitem amplas faixas de teor de clínquer para cada tipo de cimento: o CPII-E e CPIV podem ter concentrações menores de clínquer e emissão de CO2 do que o CPIII. Portanto nem sempre o CPIII é a melhor escolha, particularmente quando toda a escória disponível no mercado é utilizada. Uma estratégia mais precisa é selecionar o menor teor efetivo de clínquer. A iniciativa da Comunidade Europeia de alocar valores de emissão de CO2 para escória e cinzas volantes reduz a atratividade da solução mencionada e poderá elevar de 20% a 280% a pegada do CPIII. Deve-se atentar que o teor de cimento no concreto de mesma resistência é muito variável. Os dados de 29 países mostram que em concretos comuns (20-40 MPa) o teor de cimento pode variar em 100% para concretos de mesma resistência. Entre centrais de concreto próximas as diferenças podem ser de 35%. A dosagem em canteiro aumenta significativamente o consumo. Cimentos contendo adição tendem a requerer maior teor de cimento para atender as resistências mínimas para a desforma. É possível formular concretos sem adições com 2,2kgCO2.m-3.MPa-1, valor equivalente às melhores formulações com 60% de adições. A dosagem, portanto tem quase a mesma influência para a pegada de CO2 que o teor de clínquer. Finalmente, hoje virtualmente toda a escória e cinza volante disponíveis no Brasil já são consumidas no cimento. Privilegiar cimentos com adições ativas não reduz a pegada de CO2 global ou do país, embora possa reduzir a de uma obra específica. Já a redução da intensidade de ligantes (kg.m-3.MPa-1) via tecnologias de empacotamento, cimento contendo filler calcário (CPII-F), redução da variabilidade na produção ou pela especificação de concreto dosado em central, sempre reduz a pegada de CO2 da obra e do Pais. Neste cenário, considera-se a redução da intensidade de ligantes como a melhor estratégia para reduzir a pegada de CO2 dos concretos.

Palavras-chave: emissão de CO2, teor de clínquer, concreto, cimento Portland, intensidade de ligantes

 

Abstract: The CO2 footprint of concrete depends mainly on the quantity and emission factors of cement. However, the traditional strategy of minimization privileges the selection of cement types with less clinker (ex. CPIII and CPIV). The goal of this paper is to analyze the limits of the traditional strategy for concrete’s CO2 footprint. The methodology consists of combining literature and concrete plant data to indentify the clinker content range and the influence of the cement ratio in concrete, to estimate the impact in terms of CO2 emission mitigation. Brazilian technical normatives allow a broad range of clinker content for each cement type: CPII-E and CPIV can have lower clinker concentrations and CO2 emission than the CPIII. Therefore, CPIII is not always the best choice, particularly when all slag available in the market is already being used. A more precise strategy is to select the actual smaller clinker concentration. The European Community initiative to allocate emissions to slag and fly ash reduces the attractiveness of the traditional strategy and can elevate 20% to 280% the CO2 footprint of the CPIII. The cement ratio in concrete for the same strength varies considerably. Data of 29 different countries show that for common concretes (20-40MPa) the cement ratio can vary up to 100% for same strength concretes. Among nearby cement plants the differences in cement ratio can reach 35%. Mixing concrete in the construction site increases significantly the cement content. Cements with fillers tend to require a higher cement ratio to meet the minimum strength for unmolding. It is possible to formulate concrete designs without fillers with 2,2kgCO2.m-3.MPa-1, value equivalent to the best formulations with 60% of fillers. The formulation of the mix has almost the same significance as the clinker ratio for the CO2 footprint. Finally, all slag and fly ash available in the Brazilian market are already consumed by the cement industry. Favoring cements with high reactive addition ratios does not reduce the global or the country’s CO2 footprint, although it can reduce the footprint of a specific construction. The reduction of the binder intensity (kg.m-3.MPa-1) through packing technologies, cement using limestone filler (CPII-F), reducing variability in production or specifying ready-mix concrete will always reduce the CO2 footprint for the construction and for the country. In this scenery, reducing the binder intensity is considered the best strategy for reducing concrete CO2 footprint.

Key words: CO2 emission, clinker ratio, concrete, Portland cement, binder intensity

 

1 Mestranda do PCC / Poli-USP. E-mail: vanessa.oliveira@lme.pcc.usp.br
2 Doutorando do PCC / Poli-USP. E-mail: bruno.damineli@lme.pcc.usp.br
3 Professor Doutor do PCC / Poli-USP. E-mail: vahan.agopyan@poli.usp.br
4 Professor Doutor do PCC / Poli-USP. E-mail: vmjohn@lme.pcc.usp.br