Abstract The present paper evaluated the potential application of the functionally graded material (FGM) concept to develop more durable concrete to carbonation, one of the main degradation mechanisms of reinforced concrete structures. Accelerated carbonation tests with controlled temperature (27 ( 2°C), CO2 concentration (3 ( 0.5%) and humidity (65 ( 5%) were carried out in homogeneous concretes and with functional gradation in which the porosity of the material was varied across the slices. For the manufacture of graded concrete specimens, concretes with water/cement ratios equal to 0.35, 0.45, and 0.55 were produced, with lower porosity (w/c = 0.35) close to the surface of the specimen. The advance of the carbonation front was evaluated after 8, 9, 10, 14, and 24 weeks of accelerated exposure, using the chemical indicator phenolphthalein. The results show that the functionally graded concrete had a carbonation coefficient (K) slightly higher than that of the concrete with a w/c ratio equal to 0.35 (1.71 and 1.54 mm.week-0.5, respectively) and much lower than concrete with water-cement ratio equal to 0.45 (2.31 mm.week-0.5) and 0.55 (3.78 mm.week-0.5). This demonstrates that functional grading can be an efficient method to increase the durability of concrete elements subject to carbonation.

Resumo O presente artigo avalia o potencial de aplicação do conceito de material com gradação funcional (MGF) ao desenvolvimento de concretos mais duráveis frente à carbonatação, um dos principais mecanismos de degradação das estruturas de concreto armado. Ensaios acelerados de carbonatação com temperatura (27 ( 2 °C), concentração de CO 2 (3 ( 0,5%) e umidade (65 ( 5%) controladas foram realizados em concretos homogêneos e com gradação funcional em que a porosidade do material foi variada ao longo dos corpos de prova. Para a confecção dos corpos de prova de concreto com gradação funcional foram utilizados concretos com relações água/cimento iguais a 0,35, 0,45 e 0,55 de forma que tivéssemos uma redução de porosidade à medida que nos aproximássemos da superfície da peça. O avanço da frente de carbonatação foi avaliado após 8, 9, 10, 14 e 24 semanas de exposição acelerada, empregando-se o indicador químico fenolftaleína. A partir dos resultados obtidos observou-se que os concretos com gradação funcional apresentaram coeficiente de carbonatação (K) ligeiramente superior ao do concreto com relação a/c igual a 0,35 (1,71 e 1,54 mm.semana -0,5 , respectivamente) e bastante inferior aos concretos com relação água cimento iguais a 0,45 (2,31 mm.semana -0,5 ) e 0,55 (3,78 mm.semana -0,5 ), evidenciando que a gradação funcional pode ser um método eficiente para proporcionar o aumento da durabilidade de elementos de concreto sujeitos à carbonatação.

Resumo Intensificaram-se os esforços para a redução das emissões de gases do efeito estufa no contexto do desenvolvimento sustentável, com o desenvolvimento de pesquisas, visando a produção de novos materiais e ligantes para a construção. Esse artigo analisa a influência da geometria dos pellets, na produção de clínqueres, com a incorporação de resíduo da construção civil (RCC). Foram adotados procedimentos adaptados da metodologia proposta pela ABCP e adotada em estudos de clínqueres laboratoriais, na tentativa de simular etapas do processo industrial. Pellets foram preparados com a mesma formulação, porém, com quarto diferentes geometrias: esféricos, com diâmetros de 1 cm, de 2 cm e de 3 cm, com modelagem manual, e semi-esféricos, com diâmetro de 2 cm, empregando-se moldes de PLA (ácido polilático) impressos em impressora 3D, que facilitaram a moldagem dos clínqueres de forma padronizada. Os clínqueres foram caracterizados mineralogicamente por difração de raios x (DRX) e o método de Rietveld foi empregado na quantificação das fases. Observaram-se variações nas quantidades das fases alita e belita em função da geometria dos pellets, embora tenham sido utilizadas as mesmas condições de calcinação, provavelmente devido à variação da área superficial (área de exposição) e a gradientes da taxa de resfriamento.

Abstract Efforts to reduce greenhouse gas emissions in the context of sustainable development have intensified, with the development of research aimed at the production of new materials and binders for construction. This article analyzes the influence of pellet geometry in the production of clinkers, with the incorporation of construction waste (CCW). Procedures adapted from the method proposed by Brazilian Portland Cement Association were adopted in studies of laboratory clinkers, in an attempt to simulate the stages of the industrial process. Pellets were prepared with the same formulation, however, with four different geometries: spherical, with diameters of 1 cm, 2 cm and 3 cm, with manual molding, and semi-spherical, with a diameter of 2 cm, using molds of PLA (polylactic acid) printed on a 3D printer to facilitate the molding of the clinkers in a standardized way. Clinkers were characterized mineralogically by x-ray diffraction (XRD) and the Rietveld method was used to quantify the phases. Variations in the quantities of the alite and belite phases were observed depending on the geometry of the pellets, although the same calcination conditions were used. This is probably due to the variation in the surface area (exposure area) and the gradients of the cooling rate.