resumo: Investigar o comportamento de compósitos cimentícios autocicatrizantes é necessário para conhecer alternativas que possam ser aplicadas em estruturas aumentando a sua vida útil. Portanto, este estudo avaliou a cicatrização do concreto a partir do uso de cápsulas de perlita expandida (PE) e argila expandida (AE) impregnadas com solução de metassilicato de sódio. Esses materiais foram utilizados em substituição aos agregados naturais no concreto nas proporções de 0%, 15% e 30% em relação à massa. Os exemplares foram curados em ambientes úmidos ou submersos. A fissura foi induzida pelo teste de flexão e a cicatrização foi avaliada visualmente e medida por meio de software. Testes de absorção capilar indicaram redução da porosidade das amostras que incorporaram materiais autocurantes, sendo esta uma importante propriedade relacionada à durabilidade do conjunto. As amostras com PE alcançaram 100% de cicatrização com 15% de substituição. O preenchimento da fissura foi obtido em fissuras de até 0,43 mm de largura. Amostras com AE alcançaram 50% de recuperação de fissura sob cura úmida e 90% sob cura submersa. Conclui-se que incorporar a solução de metassilicato de sódio proporcionou melhorias consideráveis na selagem de fissuras e esta solução torna-se uma alternativa eficiente para concretos autocicatrizantes a serem produzidos no Brasil. A incorporação de PE foi mais eficaz do que o AE como material encapsulante. Além disso, o uso de PE não impactou na resistência à compressão em decorrência de sua reduzida dimensão de partícula e empacotamento. Ainda, a EP apresentou maior percentual de cicatrização comparando-se com as amostras contendo AE.

abstract: Investigating the behavior of self-healing cementitious composites is necessary to know alternatives that can be applied in structures increasing their life service. Therefore, this study evaluated concrete self-he aling from the use of expanded perlite (EP) and expanded clay (EC) capsules impregnated with a sodium metasilicate solution. These materials were used to substitute natural aggregates in concrete in proportions of 0 wt·%, 15 wt·% and 30 wt·% which were cured in humid or submerged environments. Cracking was induced with a flexural test and a closing with cicatrization product. was evaluated and measured visually with a software. Capillary absorption tests indicated a reduction in the porosity of samples which incorporated self-healing materials, considering it as an important property related to durability. Samples with EP achieved 100% self-healing with 15% substitution. Crack filling was achieved in cracks up to 0.43 mm wide. Samples with EC achieved 50% crack recovery under humid curing and 90% under submerged curing. It was concluded that incorporating the sodium silicate allowed improvements to fissure sealing and it is an alternative to produce self-healing concrete in Brazil. EP was more effective than EC as encapsulating material. Despite that, the EP did not impact the compressive strength due to its small size and better packing of the mixture, Also, EP presented higher healing percentage when comparing with samples containing EC.

RESUMO A busca por materiais na construção civil ecoeficientes pode ser realizada adicionando ou substituindo as matérias-primas por resíduos gerados em outros setores industriais. Muitos destes resíduos são classificados como perigosos, sendo que a inertização dos compostos que conferem periculosidade pode ser realizada através da estabilização por solidificação (E/S) que ocasiona o encapsulamento e a fixação química de substâncias tóxicas. No entanto, no Brasil não há uma norma regulamentada ou mesmo uma recomendação técnica, que seja específica para produtos E/S utilizados como componentes de construção. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a lixiviação do cromo em matriz de concreto de cimento Portland pelos métodos de imersão e irrigação, com vistas ao emprego destes métodos na avaliação ambiental de materiais e componentes da construção civil. Para isso, foram confeccionados corpos de prova de 25x200x400 mm com e sem adição de 2% de Cr2O3 (óxido de cromo) em relação a massa do cimento Portland, os quais foram submetidos a testes de lixiviação por imersão e irrigação. Os resultados obtidos permitiram verificar o encapsulamento do cromo no concreto e que os testes de lixiviação propostos em monólitos de concreto, durante a fase de uso, mostraram-se aplicáveis em 28 dias.

ABSTRACT The search for materials in eco-efficient civil construction can be carried out by adding or replacing raw materials with waste generated in other industrial sectors. Many of these residues are classified as hazardous, and the inertization of compounds that confer dangerousness can be performed through stabilization by solidification (S/S) that causes the encapsulation and chemical fixation of toxic substances. However, in Brazil there is no regulated standard or even a technical recommendation, which is specific for S/S products used as building components. In this context, the present study aimed to evaluate the leaching of chromium in Portland cement concrete matrix by immersion and irrigation methods, with a view to the use of these methods in the environmental assessment of materials and components of civil construction. For this, specimens of 25x200x400 mm were made with and without the addition of 2% Cr2O3 (chromium oxide) in relation to the Portland cement mass, which were subjected to immersion and irrigation leaching tests. The results obtained allowed to verify the encapsulation of chromium in the concrete and that the leaching tests proposed in concrete monoliths, during the use phase, proved to be applicable in 28 days.

Resumo Este estudo analisa, por meio do custo do ciclo de vida e da avaliação do ciclo de vida, a produção de misturas binárias de concreto constituídas por pozolanas artificiais e resíduos de demolição de concreto. Foram desenvolvidas dez formulações diferenciando-as quanto aos traços, conteúdo de ligantes e agregados, a fim de verificar o potencial emprego em pilares de concreto, tendo sido, portanto, adotado como sendo a unidade funcional do estudo. As devidas substituições foram de 25% de cimento Portland por cinza volante e cinza de casca de arroz, além de substituições de 15% e 30% de agregados graúdos naturais por resíduos de demolição de concreto. Os resultados evidenciam que as misturas com pozolanas e resíduos de demolição apresentaram uma maior resistência de penetração de cloretos, o menor custo de concreto foi alcançado na maior resistência característica de 35 MPa e que o concreto contendo 15% de substituição do agregado graúdo natural pelo agregado reciclado de concreto e substituição de 25% de cimento por cinza de casca de arroz pode ser classificado como o mais sustentável, principalmente em emissões de dióxido de carbono, dentre as misturas estudadas.

Abstract This study analyses, by means of lifespan cost and lifespan assessment, the production of binary concrete admixtures compound by artificial pozzolan and concrete demolition waste. Ten formulations were developed, differentiating them in terms of mixtures, binder and aggregate content, in order to verify their potential use in concrete columns. The replacements were 25% of Portland cement for fly ash and rice husk ash, 15% and 30% of natural coarse aggregates for concrete demolition waste. The results revealed that the mixtures with pozzolan and demolition waste showed higher resistance to chloride penetration. The lowest concrete cost was achieved in the highest compressive strength (35 MPa) and the concrete admixture containing 15% replacement of the natural coarse aggregate by the recycled concrete aggregate and 25% substitution of cement by rice husk ash can be classified as the most environmentally sustainable one, especially in carbon dioxide emissions, among the mixtures studied.

Resumo Soluções bacterianas têm sido estudadas para promover a autocura de matrizes cimentícias, entretanto, a concentração dessas soluções variou entre os estudos. Consequentemente, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de autocura de diferentes concentrações de Bacillus subtilis AP91 encapsulado em perlita expandida (PE). O exame visual e a absorção capilar de água foram medidos ao longo do tempo. As amostras de teste também foram submetidas a testes de resistência de força. Foram avaliadas as propriedades físico-químicas do EP e sua distribuição na matriz. Não houve tendência observada no efeito da concentração da solução na largura da fissura cicatrizada. No entanto, a concentração afetou a quantidade e o comprimento das fissuras cicatrizadas. A absorção capilar diminuiu conforme as fissuras foram curadas, enquanto nenhuma mudança significativa foi medida na resistência da força, independentemente da concentração. Os resultados indicaram que a EP proporcionou encapsulamento adequado à solução bacteriana e que há uma distribuição adequada das cápsulas na matriz cimentícia.

Abstract Bacterial solutions have been studied to promote self-healing of cementitious matrices, however, the concentration of this solutions varied between studies. Consequently, the objective of this study was to evaluate the self-healing potential of different concentrations of Bacillus subtilis AP91 encapsulated in expanded perlite (EP). Visual examination and capillary absorption of water was measured over time. Test samples were also subjected to strength resistance tests. The physiochemical properties of EP and his distribution on the matrix was evaluated. There was no observable trend in the effect of solution concentration on the width of crack healed. However, concentration affected the quantity and length of the fissures healed. Capillary absorption decreased as fissures were healed while no significant changes were measured in strength resistance regardless of the concentration. Results indicated that EP provided suitable encapsulation to the bacterial solution and there is an adequate distribution of the capsules in the cementitious matrix.

Resumo A fim de mitigar os impactos ambientais e o calor de hidratação do consumo elevado de cimento em compósitos cimentícios avançado, o presente estudo propõe a substituição parcial de cimento por cinzas volantes (CV) e cinzas pesadas de carvão mineral (CPC) nas proporções de 15% em massa (7,5% de CV e 7,5% de CPC) e 30% em massa (15% de CV e 15% de CPC). As matrizes foram avaliadas em relação as suas características físicas e mecânicas através dos ensaios de resistência mecânica à compressão, absorção de água por capilaridade, velocidade de propagação de ondas ultrassônicas, somados à análise de imagens geradas pela microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaio de espectrometria por dispersão de energia de raios-x (EDS). Os resultados indicam um comportamento superior da cinza volante devido a sua granulometria, forma e textura, destacando-se o traço no teor de 15%. Em termos de resistência mecânica à compressão, o traço TCV15 apresentou maior resistência em relação aos outros traços. Quanto à absorção por capilaridade, verificou-se linearidade nos valores encontrados e pequenas variações na ordem de 1% a 5% entre 28 e 56 dias.

Abstract To reduce environmental impact and hydration heat from high cement consumption in advanced cement-based composites, this study proposes the partial cement substitution by fly ash (FA) and coal bottom ash (CBA) in rates of 15% by mass (7.5% FA and 7.5% CBA) and 30% by mass (15% FA and 15% CBA). Matrixes were assessed for their physical and mechanical characteristics though the tests of compressive strength, capillary water absorption and ultrasonic pulse velocity, added to the analysis of images generated by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Results indicated better performance of fly ash due to its particle size, shape and texture, especially for the rate of 15%. In terms of compressive strength, mixture RFA15 yielded the highest strength. The capillary water absorption results were linear and with low variations of about 1% and 5% between 28 and 56 days.

Resumo Estudos realizados com o pó de forno elétrico a arco (PAE) indicam um retardo no tempo de hidratação do cimento Portland. A incorporação de resíduos ricos em cálcio, como a lama de carbonato de cálcio (LCC), é uma das formas de redução deste retardo, a fim de suprimir a deficiência deste elemento para a produção de C-S-H. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência do uso do PAE, combinado ou não com o LCC no processo de hidratação de pastas de cimento em relação ao tempo de pega e calor de hidratação. A metodologia utilizada envolve a caracterização física, química e microestrutural das amostras de resíduos, a formulação e produção de pastas de cimento com diferentes teores de substituição de resíduos e sem substituição (amostra de referência) e a avaliação das propriedades das pastas de cimento em relação ao tempo de pega e à evolução do calor de hidratação. Os resultados mostraram que a substituição de 1% de PAE combinado ou não com LCC apresentaram um calor de hidratação semelhante à amostra referência, sugerindo que nessa quantidade, a incorporação de PAE+LCC não afetaria significativamente as reações de hidratação do cimento, possibilitando a reciclagem destes resíduos em materiais de construção.

Abstract Studies have indicated that the use of electric arc furnace dust (EAFD) results in a delay in the hydration time of Portland cement. Calcium-rich waste such as lime kiln waste (LKW) is one of the techniques used to offset this delay as it accounts for the lack of this element in calcium silicate hydrate (C-S-H) production in the mixture. The objective of this study was to evaluate the influence of electric arc furnace dust (EAFD) and lime kiln waste (LKW) in the hydration process of Portland cement pastes and their influence in setting time and hydration heat. The methodology used required several steps: physiochemical and micro-structural characterization of waste samples; definition and production cement pastes with different levels of waste substitution and a reference paste and evaluation of the cement pastes with respect to setting time and hydration heat. Results showed that the substitution of 1% EAFD with or without LKW presented similar hydration heats as the reference paste. This indicated that EAFD+LKW substitution would not affect substantially the hydration reactions of cement and could allow waste recycling in construction materials.

RESUMO O objetivo geral desta pesquisa foi avaliar o emprego do resíduo de Etileno Acetato de Vinila (E.V.A), proveniente da indústria calçadista, como agregado leve em substituição parcial ao agregado miúdo natural na produção de blocos intertravados de concreto para pavimentação de calçadas e áreas de passeios de pedestres. Para isso, foram confeccionadas três formulações de concretos contendo resíduos com diferentes porcentagens de substituição em volume e uma formulação de referência (sem resíduo). No estado fresco, realizou-se o ensaio de abatimento do tronco de cone. Já no estado endurecido, fez-se a inspeção visual e a análise dimensional dos blocos, o ensaio de resistência à compressão aos 7, 28 e 56 dias de idade, bem como o ensaio de absorção de água aos 28 e 56 dias. Foi possível concluir que a substituição de agregados miúdos naturais pelo resíduo de E.V.A em determinados percentuais (até 30%) tende a promover elevada perda de resistência mecânica e a limitar o uso dos blocos intertravados para tráfegos com baixas solicitações. Os resultados demonstraram ainda que, embora haja limitações de volume de substituição de agregado natural por E.V.A, a redução de custo de produção torna a aplicação do resíduo tecnicamente e economicamente viável.

ABSTRACT The aim of this research was to evaluate the use of ethylene vinyl acetate (EVA) residue, from the footwear industry, as a lightweight aggregate in partial replacement with the natural kid's aggregate in the production of interlocking concrete blocks for paving sidewalks and walking areas of pedestrians. For this, three concrete formulations containing residues with different percentages of volume substitution and a reference formulation (without residue) were developed. The cone trunk abatement test was performed in the fresh state. In the hardened state, the visual inspection and dimensional analysis of the blocks, the compressive strength test at 7, 28 and 56 days of age, as well as the water absorption test at 28 and 56 days were performed. It was concluded that the substitution of natural minute aggregates by the E.V.A residue in certain percentages (up to 30%) tends to promote high loss of mechanical strength and limit the use of interlocking blocks for low demand traffic. The results also showed that, although there are limitations on the volume of natural agregate substitution per E.V.A, the reduction of production costs makes the application of the waste technically and economically viable.

Resumo A extração de testemunhos para ensaios é considerada um método confiável no fornecimento de dados do material que compõe uma estrutura, sendo um dos mais utilizados na avaliação de elementos de concreto. Porém, a retirada de volume de material representa a diminuição da seção transversal, podendo comprometer a resistência mecânica da estrutura, mesmo com recomposição da seção.Apesar de indicar o dry pack como técnica de preenchimento, a NBR 7680-1 permite o uso de outros meios de reconstituição, desde que comprovada sua eficácia. Este artigo avaliou a resistência à compressão de protótipos estruturais submetidos à extração de testemunhos reconstituídos. Foram preparados blocos de concreto C20 dos quais extraiu-se testemunhos nos diâmetros de 100, 75 e 50 mm. Os blocos foram preenchidos com concreto C20, graute e dry pack. O reparo com concreto demonstrou o pior desempenho, enquanto o dry pack resultou em resistências superiores aos blocos de referência.

Abstract Core sampling for testing is considered a reliable method to provide information on structural materials and is one of the most implemented techniques in the evaluation of concrete elements. However, core drilling results in a decrease in cross section that can compromise structural mechanical strength even if the extracted section is repaired. Norm NBR 7680-1 recommends dry pack as a repair method but also allows the use of other techniques as long as its effectiveness is proven. This work evaluated the resistance of repaired structural prototypes after core drilling sampling. Concrete blocks with 20 MPa resistance were produced from which cores of 100 mm, 75 mm and 50 mm in diameter were extracted. The blocks were repaired with 20 MPa concrete, grout and dry pack techniques. The reconstitution with concrete showed poorest performance, while dry pack led to strengths even higher when compared to reference values.

RESUMO A disposição inadequada de areia de processos de moldagem após vazamento do metal fundido aumenta os custos de logística e impacto ambiental por causa da presença da resina fenólica na sua composição. O processo de regeneração de resíduos areia fenólica de fundição (RAFF) objetiva a reciclagem deste material. Como os métodos de regeneração mecânica não são eficientes para garantir 100% de limpeza dos grãos de areia e sua utilização novamente no processo de moldagem, este trabalho investigou a eficiência de um método de regeneração térmica deste tipo de resíduo que pode operar de forma complementar. Um reator de leito fluidizado em escala de laboratório foi projetado e construído para regenerar RAFF que foi tratada anteriormente por um método mecânico. A metodologia utilizada para projetar e construir o protótipo de leito fluidizado é descrita, assim como a caracterização do resíduo, da areia limpa padrão e da areia regenerada. Os resultados da regeneração térmica no leito fluidizado foram muito satisfatórios no que concerne a eficiência de regeneração. Para as nove condições de processos testadas, os valores de perda ao fogo foram reduzidos quando comparados a areia limpa padrão. Este estudo apresenta as vantagens de uma combinação de dois processos, regeneração mecânica e térmica, que permite reduzir o tempo e eventualmente a temperatura de remoção da resina, devido à remoção parcial da camada de resina ou seu enfraquecimento durante o processo de regeneração mecânica. Das nove condições de processo testadas, seis tiveram perda em valores de ignição abaixo da CSS. Desta forma, a regeneração térmica nos resultados do leito fluidizado foi bastante satisfatória em relação à eficiência de regeneração.

ABSTRACT Improper disposal of sand used in molding processes after casting increases logistical costs and environmental impact because of the presence of the phenolic resin in its composition. The regeneration process of waste foundry phenolic sand (WFPS) aims to recycle this material. As mechanical regeneration methods are not efficient to guarantee 100% cleaning of the sand grains and their use again in the molding process, this work investigated the efficiency of a method of thermal regeneration of this type of residue that can be employed as a complementary procedure. A laboratory-scale fluidized bed reactor was designed and built to regenerate WFPS that was previously treated by a mechanical method. The methodology used to design and construct the fluidized bed prototype is described, as well as the characterization of the residual, the standard clean sand and the regenerated sand. The results of the thermal regeneration in the fluidized bed were very satisfactory with respect to the regeneration efficiency. For the nine process conditions tested, loss on ignition values were reduced when compared to standard clean sand. This study presents the advantages of a combination of two processes, mechanical and thermal regeneration, which allows to reduce the time and eventual temperature of resin removal due to the partial removal of the resin layer or its weakening during the mechanical regeneration process. Of the nine process conditions tested, six had loss on ignition values below the CSS. Thus, the thermal regeneration in the fluidized bed results was quite satisfactory in relation to the regeneration efficiency.