Influence of alternative accelerators on the hydration and strength of Portland cement with phosphogypsum

Rayara Pinto Costa; Matheus Henrique Gomes de Medeiros; Andreza Namie Matsuura; Seiiti Suzuki; Ana Paula Kirchheim; Carlos Pérez Bergmann

Influence of alternative accelerators on the hydration and strength of Portland cement with phosphogypsum

Autores/as

Rayara Pinto Costa Unversidade Federal do Rio Grande do Sul
Matheus Henrique Gomes de Medeiros Universidade Federal do Rio Grande do Sul https://orcid.org/0009-0001-5029-7397
Andreza Namie Matsuura Universidade Federal do Rio Grande do Sul https://orcid.org/0009-0006-8037-3430
Seiiti Suzuki InterCement https://orcid.org/0000-0003-1252-5034
Ana Paula Kirchheim Universidade Federal do Rio Grande do Sul https://orcid.org/0000-0002-8241-0331
Carlos Pérez Bergmann Universidade Federal do Rio Grande do Sul https://orcid.org/0000-0002-8951-8943

Palabras clave:

phosphogypsum, alternativa accelerators, hydration

Resumen

Phosphogypsum (PG), a byproduct of phosphoric acid production, shows potential as a substitute for traditional gypsum in cement formulations. However, the fluorides and phosphates in its composition can delay setting time and reduce early strength in Portland cement. The use of hydration and strength accelerators can counteract these effects, but the literature lacks sufficient information on the subject. This research evaluates the influence of alternative accelerators on the hydration of cement with phosphogypsum. Sodium chloride (NaOH), calcium chloride (CaCl₂), sodium hydroxide (NaCl), and sodium silicate (Na₂SiO₃) were analyzed. Isothermal calorimetry and compressive strength tests were conducted on cement pastes. NaOH showed the highest 24-hour compressive strength and cumulative heat, suggesting its potential as a strength accelerator. Na₂SiO₃ exhibited the lowest performance compared to the reference sample (REF). The strengths and reaction rates of CaCl₂ were similar to those of the REF. NaCl displayed higher strengths and cumulative heat than the REF, indicating its effectiveness as an accelerator.

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Biografía del autor/a

Matheus Henrique Gomes de Medeiros, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Doutorando em Engenharia Civil e Mestre pelo Programa de Engenharia Civil: Construção e Infra-estrutura (PPGCI) na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal do Pará - UFPA. Realizou iniciação científica na área de materiais de construção civil. Pesquisador do Grupo de Pesquisa em Materiais de Construção Civil (GPMAC) e Grupo de Análise Experimental de Estruturas e Materiais (GAEMA). Além disso, participei como bolsista do Programa de Educação Tutorial (PET). Hoje, participo do grupo de pesquisa LINCE, que tem como foco as áreas: valorização de resíduos, cimento Portland e alternativos, Materiais Cimentícios Suplementares (SCMs) e aditivos.

Andreza Namie Matsuura, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Estudante de Engenharia Civil na Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Seiiti Suzuki, InterCement

Possui graduação em Engenharia Química pela Escola Politécnica da Universidade de SP (1988) com especialização em Gestão Empresarial pela Fundação Getúlio Vargas (2003). Concluiu Mestrado Profissionalizante no IPT - Habitação em janeiro de 2018. Possui 27 anos de experiência profissional em engenharia de processos e sustentabilidade na indústria de cimento. Atualmente é Gerente de Sustentabilidade na InterCement.

Ana Paula Kirchheim, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade de Passo Fundo (2000), mestrado (2003) e doutorado no PPGEC da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2008), com estágio de doutorado no exterior no Department of Environmental and Civil Engineering - University of California at Berkeley (2005 - 2006), sob orientação do Professor Paulo Monteiro e Pós-doutorado(PNPD-CAPES), no período de 2008-2010 pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Atualmente é Professor Associado III no Departamento de Eng. Civil e Permanente no Programa de Pós-Graduação em Eng. Civil: Construção e Infraestrutura (PPGCI-NORIE), orientando mestrados e doutorados da UFRGS. Participou como membro da Comissão do PPGCI e membro do Colegiado do Departamento de Engenharia Civil em diversas gestões. Mantém forte intercâmbio técnico-científico com outras instituições do Rio Grande do Sul (UFSM, IMED, UNISINOS), de outros estados (USP, UFP, UPBA, entre outras) e do exterior (Inglaterra (Univ. Sheffield), Estados Unidos (Univ. Califórnia, Berkeley e Universidade do Texas, Austin), França (IFFSTAR, lEcole des Mines dAlès), Austrália (Univ. de Queensland) e Espanha (UPC-Barcelona e Univ. De Malaga).Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Materiais e Componentes de Construção, atuando principalmente nos seguintes temas: química do cimento Portland e alternativos, aproveitamento de resíduos na produção de novos materiais inovadores, técnicas de análise da micro e nanoestrutura de materiais cimentícios, tecnologia e durabilidade de concretos, entre outros.

Carlos Pérez Bergmann, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Possui graduação em Engenharia Metalúrgica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1979), mestrado em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais (PPGE3M) pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1982) e doutorado em Engenharia - Rheinisch Westfälische Technische Hochschule Aachen (1989), Alemanha. Atualmente, é Professor Titular da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Coordenador do PPGE3M (períodos 2007-2011 e 2015-2019) e coordenador-substituto (2011-2015). Atua na área de Inovação Tecnológica no Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção (PPGEP) e em Engenharia de Materiais, principalmente nos seguintes temas: Inovação em materiais para Engenharia, Engenharia de superfícies, materiais nanoestruturados, caracterização de materiais e matérias-primas, reciclagem de materiais. Ex-membro do Conselho do Instituto Latinoamericano de Estudos Avançados - ILEA-UFRGS, do Centro de Microscopia e Microanálise CMM-UFRGS e do Conselho Editorial da Editora da UFRGS. Destaques: 3 Prêmios Petrobras de Tecnologia; Prêmio Pesquisador Gaúcho-área Engenharia 2012; Book-Serie Editor Springer-Verlag; consultor ad-hoc World Bank; coordenou criação do curso graduação de Engenharia de Materiais-EE-UFRGS; paraninfo e professor homenageado em várias oportunidades; orientou mais de 180 mestres e doutores; autor de vários livros e de mais de 300 artigos e 450 trabalhos em congressos. Fundador (1989) e responsável pelo Laboratório de Materiais Cerâmicos - EE-UFRGS. Membro suplente CA-MM do CNPq 2019-2022.

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Publicado

13.03.2025

Cómo citar

COSTA, Rayara Pinto; MEDEIROS, Matheus Henrique Gomes de; MATSUURA, Andreza Namie; SUZUKI, Seiiti; KIRCHHEIM, Ana Paula; PÉREZ BERGMANN, Carlos. Influence of alternative accelerators on the hydration and strength of Portland cement with phosphogypsum. Ambiente Construído, [S. l.], v. 25, 2025. Disponível em: https://seer.ufrgs.br/index.php/ambienteconstruido/article/view/139248. Acesso em: 3 ago. 2026.

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Número

Vol. 25 (2025): Edições Especiais & Artigos

Sección

Edição especial: os melhores artigos do ENARC 2023

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