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 A carbonatação é uma das patologias mais comuns em concretos e a correta determinação da profundidade atingida por este processo é fundamental para a previsão da vida útil de uma estrutura. O método mais comum para a medição da carbonatação é a aspersão de uma solução de fenolftaleína no concreto e posterior medição da área incolor da solução. Tradicionalmente tal medida é feita manualmente através de avaliação visual. Porém, por se tratar de uma avaliação subjetiva, este processo está sujeito a erros. A fim de minimizar estes erros, pesquisadores têm usado processos de edição de imagens e medidas obtidas com ferramentas computadorizadas. Mesmo utilizando estes programas, o processo ainda depende da sensibilidade e do julgamento do operador para determinar as áreas atingidas pela carbonatação. Este trabalho propõe uma análise digital com a atribuição de valores de pH de viragem da fenolftaleína para obter-se com maior precisão e de forma semi-quantitativa o limite da frente carbonatada. Para tanto, foram analisados três traços de concreto com pozolanas (cinza volante e cinza de casca de arroz) em misturas binárias e ternária submetidos à carbonatação natural. O método proposto mostrou-se preciso e eficiente como auxiliar na leitura das profundidades carbonatadas.

Abstract Carbonation is one of the most common pathologies in concretes and the correct determination of the depth reached by this process is essential to predict the lifespan of a structure. The most common method for measuring carbonation is to spray a phenolphthalein solution onto the concrete and then measure the colorless area of the solution. Traditionally, such measurement is done manually through visual assessment. However, as this is a subjective assessment, this process is subject to errors. In order to minimize these errors, researchers have used image editing processes and measurements obtained with computerized tools. Even using these programs, the process still depends on the operator’s sensitivity and judgment to determine the areas affected by carbonation. This work proposes a digital analysis with the assignment of phenolphthalein turning pH values in order to obtain the carbonated front limit with greater precision and in a semi-quantitative way. For this, three admixtures of concrete with pozzolans (fly ash and rice husk ash) were analyzed in binary and ternary mixtures submitted to natural carbonation. The proposed method proved to be accurate and efficient as an aid in reading carbonated depths.

RESUMO Este estudo avaliou a influência das diferentes variáveis (teor de pasta, relação a/c, forma e módulo de elasticidade do agregado graúdo) e suas interações, sobre o módulo de elasticidade estático do concreto de cimento Portland. Foram fixados três teores de pasta (24,7%, 19,8% e 16,5%), três relações água/cimento (0,38, 0,48 e 0,58), mediu-se o módulo de elasticidade das quatro rochas selecionadas (basalto, diabásio, calcário e granito), para o basalto e o diabásio utilizou-se três formas de agregado graúdo (com beneficiamento, intermediário e sem beneficiamento), e para o calcário e granito apenas uma forma (sem beneficiamento). Após a seleção e estudo dos diferentes materiais utilizados para a produção dos concretos, foram produzidas diferentes misturas para avaliação da resistência à compressão e módulo de elasticidade, ambos medidos aos 28 dias de idade do concreto. As interações entre as variáveis apresentaram influências sobre o módulo de elasticidade do concreto, porém a variável teor de pasta, de primeira ordem, apresentou o maior impacto, em todas as situações analisadas. Portanto, os resultados confirmaram que todas as variáveis avaliadas e suas interações possuem influência significativa sobre o módulo de elasticidade do concreto.

ABSTRACT This study evaluated the influence of different variables (paste content, w/c ratio, shape and modulus of elasticity of coarse aggregate) and their interactions on the static modulus of elasticity of Portland cement concrete. Three slurry contents (24.7%, 19.8% and 16.5%) were fixed, three water/cement ratios (0.38, 0.48 and 0.58), the elastic modulus of the four selected rocks (basalt, diabase, limestone and granite), for basalt and diabase, three forms of coarse aggregate were used (with processing, intermediate and without processing), and for limestone and granite only one form (without processing). After the selection and study of the different materials used for the production of concrete, different mixtures were produced to evaluate the compressive strength and modulus of elasticity, both measured at 28 days of concrete age. The interactions between the variables influenced the modulus of elasticity of the concrete, but the variable paste content, first order, had the greatest impact in all situations analyzed. Therefore, the results confirmed that all the evaluated variables and their interactions have a significant influence on the concrete's modulus of elasticity.

Resumo A presente investigação objetiva analisar a utilização de materiais pozolânicos e resíduos de demolição de concreto nas propriedades mecânicas e de durabilidade em concretos com misturas binárias. Foram produzidas dez formulações, distinguindo-as em diferentes traços com o uso de diferentes cimentos Portland, diferentes pozolanas e agregados graúdos da demolição de concretos, a fim de verificar suas particularidades através dos ensaios de resistência à compressão axial, módulo de elasticidade longitudinal e penetração de íons cloreto por imersão. As substituições de materiais se deram em 15 e 30% do agregado graúdo natural por resíduos de demolição de concreto e em substituições de 25% do aglomerante por cinza de casca de arroz e cinza volante para as misturas binárias. Os resultados evidenciaram que nos testes de resistências à compressão axial e módulo de elasticidade dos concretos, os valores finais foram afetados pelo uso dos resíduos de demolição, todavia balanceados com o uso dos materiais cimentícios suplementares. Quanto ao ensaio de durabilidade, verificou-se que os menores coeficientes ocorreram nos traços com a utilização do CP V-ARI, juntamente com as pozolanas, nas misturas com substituições parciais do agregado natural por agregado reciclado em 15%. Pôde-se concluir, contudo, a viabilidade da utilização de agregados reciclados em concretos, porém condicionados com o uso concomitante de materiais pozolânicos.

Abstract The objective of this study is to analyse the use of binary mixtures of pozzolanic materials and concrete demolition waste in concrete mixtures, especially the resulting mechanical properties and durability. A total of ten concrete formulations were produced distinguishing them in different types using different Portland cements, different artificial pozzolans and coarse aggregates from concrete demolition. The particular properties of each formulation were verified by testing the axial compressive strength, longitudinal modulus of elasticity and penetration of chloride under immersion. Substitutions were of 15% w.t. and 30% w.t. natural coarse aggregate substituted with concrete demolition waste and, in the case of binary mixtures, additional 25% w.t. of the binder agglomerate substituted with rice husk ash or fly ash. Results showed that the final strength to axial compression and modulus of elasticity of concrete mixtures were negatively affected by utilising demolition waste, but this effect was balanced by adding supplementary cementitious materials. Regarding the durability test, it was found that the lowest coefficients occurred in the mixtures using CP V-ARI, together with artificial pozzolans, in mixtures with 15% w.t. substitution of natural aggregate with recycled aggregate. It was concluded that using recycled aggregates in concrete is viable but conditioned to the concomitant use of pozzolanic materials.

RESUMO: A presente investigação tem o propósito de avaliar os efeitos físicos, químicos e sinérgicos da substituição de 25% de cimento em massa por fíler calcário (FC), cinza volante (CV) e cinza de casca de arroz (CCA), em similaridade de condição física (curvas granulométricas próximas), e comparar as diferentes misturas binárias e ternárias de concreto após 28 e 91 dias de cura úmida, mantendo-se constante a relação água/aglomerante (ag/agl.). As amostras de concreto foram caracterizadas em relação à resistência à compressão axial e quanto à sua microestrutura com uso de técnicas de TG/DTA e MEV/EDS. Os resultados indicam que uma adição mineral mais reativa como a CCA quando aliada à uma adição mineral menos reativa em uma mistura ternária, proporciona uma sobreposição de efeitos químicos e físicos que se traduz em melhores resistências e maior formação de C-S-H na pasta de cimento endurecido.

ABSTRACT: The present research aims at evaluating the physical, chemical and synergistic effects of substitution 25% cement in mass by limestone filler (LF), fly ash (FA) and rice husk ash (RHA), in similarity of physical condition (near grain size curves), and to compare the different binary and ternary mixtures of concrete after 28 days of wet curing, keeping the ratio water/cement (w/c) constant. The concrete samples were characterized in relation to the axial compressive strength and their microstructure using TG/DTA and MEV/EDS techniques. The CCA in the binary mixture was the one that obtained bigger compressive strength among the investigated mixtures, but when combined with a less reactive mineral addition in ternary mixtures, an overlap of chemical and physical effects occurred which resulted in better resistance and higher C-S-H formation in the hardened cement paste.

Resumo Os resíduos incorporados aos materiais de construção devem ser usados, se possível, sem processamentos, para evitar o aumento dos impactos ambientais e custos adicionais. A cinza de casca de arroz (CCA) é uma pozolana que deve ser previamente moída, para aumentar a finura e a reatividade com o cimento, quando empregada como material cimentício. Este trabalho estuda cinza de casca de arroz natural (CCAN) sem processamento em substituição parcial de 15% de cimento, em massa, para uso em concreto estrutural, cominuída por moagem conjunta com os agregados no tambor da betoneira. Na parte I desta pesquisa, já publicada, são apresentados os resultados de microestrutura, resistência mecânica e retração, também para o teor de 25%, e nesta parte II são mostrados os dados dos ensaios de durabilidade (carbonatação, penetração de cloretos, resistividade, absorção d'água, permeabilidade ao oxigênio, absorção capilar e reação álcali-sílica - RAS), comparados ao concreto referência com 100% de cimento e, ainda, com CCA moída previamente (CCAM). Os resultados mostram que 15% de CCAN é factível de ser empregado em concreto porque apresenta desempenho superior ao concreto referência, quando usado cimento com pozolanas e próximos ou até superiores às misturas de CCAM, para grande parte das variáveis estudadas. Conclui-se que 15% de CCAN para concreto estrutural é viável e traz maior sustentabilidade.

Abstract Waste incorporated in construction materials should be used, whenever possible, without processing in order to avoid environmental impact and additional costs. Rice husk ash (RHA) is a pozzolan that must be ground before use in order to increase its fineness and reactivity with Portland cement when it is used as a cementitious material. This study investigates natural rice husk ash (NRHA), without processing, replacing 15% of Portland cement, in mass. The NRHA was ground together with the aggregates in the mixer drum. Part I of this study presented the test results regarding microstructure, mechanical strength and shrinkage, including 25% content; Part II presents durability test results (carbonation, chloride penetration, electrical resistivity, water absorption, oxygen permeability and alkali-silica reaction - ASR), compared with a reference concrete with 100% cement and with ground RHA (GRHA). The results showed that it is feasible to use 15% NRHA in concrete, as it presents higher performance when cement with pozzolans is used, and near or even better performance than GRHA mixtures for most of the variables analysed. The study concludes that 15% of NRHA in structural concrete is feasible and produces a more sustainable material.

A casca de arroz, para ser utilizada em concreto estrutural, necessita de queima com temperatura controlada e de moagem prévia para lhe conferir maior reatividade pozolânica. Este trabalho discute o emprego da cinza de casca de arroz (CCA) natural e residual, queimada sem controle de temperatura e sem moagem, de forma a simplificar o processamento da CCA e ampliar seu uso em concretos convencionais, em locais próximos onde é produzido, Estudou-se a sequência de colocação e o tempo de mistura dos materiais na betoneira, para obtenção do melhor desempenho da automoagem no tambor. Foram testadas misturas de concreto de referência com cimento Portland e com 15% e 25% de substituição de cimento, em massa, por CCA natural e moída. Foram realizados ensaios de resistência à compressão axial, tração por compressão diametral, módulo de elasticidade, retração total, porosimetria por intrusão de mercúrio, água quimicamente combinada e MEV. A análise dos resultados revela a viabilidade da substituição de 15% de cimento por CCA natural, com perda não significativa de resistência à tração e módulo de elasticidade a 28 dias, com recuperação total a 91 dias, para concretos com resistências à compressão entre 25 MPa e 40 MPa.

Rice husk needs to be burnt at controlled temperatures and be ground to increase its pozzolanic reactivity, in order to be used in structural concrete. This article examines the use of natural and residual rice husk ash (RHA) burnt without temperature control and without grinding, aiming to simplify the processing of rice husk ash and increase its use in conventional concretes, closed to the location where RHA is produced. This study investigated the order in which materials are added to the mixture and at mixing times so as to obtain better self-grinding performance inside of the drum. Reference concrete mixtures with Portland cement and with 15% and 25% cement mass replacement by natural and ground RHA were tested. The following tests were performed: axial compression strength, tensile strength by diametral compression, elasticity modulus determination, total shrinkage, mercury intrusion porosimetry, chemically combined water and SEM. The analysis of the results indicates the feasibility of replacing 15% cement by natural RHA, without significant loss of tensile strength and elasticity modulus at 28 days, with total recovery at 91 days for concretes with compression strength between 25 and 40 MPa.