Abstract The objective of this research was to evaluate the use of the Life Cycle Assessment methodology to assist decision-making in structural projects of reinforced concrete. Were studied structural models for an eight-story building, with classes of compressive strength (fck) of concrete ranging from 25 to 50 MPa. Also, were evaluated changes in the dimensions of structural elements, as well as the consumption of component materials of the structure. Results showed that the structural models for classes C40 obtained the best results for 67% of the categories of potential impacts assessed, with potential impact values ranging from 7.4% to 21.2%, including the possibility of saving 18 thousand kg of CO2 emitted. After carrying out an economic analysis, was observed that the structural model for the C40 concrete presented the optimal environmental-economic solution. The results of this research indicate the feasibility of using the Life Cycle Assessment methodology and economic analysis as tools to assist in decision-making during the design process of reinforced concrete structures.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi avaliar a utilização da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida para auxiliar a tomada de decisão em projetos estruturais de concreto armado. Foram estudados modelos estruturais para um edifício de oito pavimentos, com classes de resistência à compressão (fck) do concreto variando de 25 a 50 MPa. Também foram avaliadas alterações nas dimensões dos elementos estruturais, bem como o consumo de materiais componentes da estrutura. Os resultados mostraram que os modelos estruturais para as classes C40 obtiveram os melhores resultados para 67% das categorias de potenciais impactos avaliados, com valores de potenciais impactos variando de 7,4% a 21,2%, incluindo a possibilidade de economizar 18 mil kg de CO2 emitido. Após a realização de uma análise econômica, observou-se que o modelo estrutural para o concreto C40 apresentou a solução ambiental-econômica ótima. Os resultados desta pesquisa indicam a viabilidade da utilização da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida e da análise econômica como ferramentas para auxiliar na tomada de decisão durante o processo de projeto de estruturas de concreto armado.

Recycled crumb rubber can be sustainable used in mortar both to mitigate nature aggregate consumption, reducing environmental pollution, as well, to improve the acoustic and thermal performance of buildings, without damaging its mechanical properties. This paper explores workability, microstructure, mechanical, thermal and acoustic properties considering increasing contents of crumb rubber (0%, 5%, 10%, 15% and 20% replacement, by volume, of fine aggregate). Mortar characterization tests were carried out in the fresh and hardened state. It has been found that replacing the aggregate with scrap tyre rubber reduced the compressive strength on average 12% and 67% and for tensile strength 35% and 53%, for the contents of 10% and 20% respectively, compared to the reference. Furthermore, it was found that the reductions in thermal conductivity reached 16% and 29% and an increase in acoustic attenuation on average 12% and 13%. Moreover, scanning electron microscopy images were analyzed, justifying the mechanical results obtained. Although the experimental results indicated that the workability and mechanical strengths decreased with the increase of rubber replacement rate, the studied mixtures met the standard specifications, and thus suitable for walls and ceilings coating applications, improve the acoustic and thermal performance of buildings and as a sustainable material.

RESUMO Neste estudo realizou-se uma investigação para a confecção de concretos com alta resistência, baixa densidade e excelente desempenho térmico, com a finalidade de executar construções energeticamente eficientes. Concretos leves estruturais foram estudados utilizando duas granulometrias de argila expandida (C05 e C15), onde houve a substituição do agregado graúdo pela em 0, 25, 50, 75 e 100%. Para promover a manutenção da consistência e resistência, utilizaram-se superplastificante e sílica ativa nas misturas. Com base na metodologia utilizada, os concretos foram caracterizados física e mecanicamente, de acordo com as normas nacionais e internacionais vigentes. A densidade dos concretos, no estado endurecido, variou de 1.787 a 2.400 kg/m³ e, quanto a resistência à compressão, variou-se de 26 a 53 MPa, aos 7 dias de idade. O ensaio de condutividade térmica, por meio do método da placa quente protegida, foi realizado de acordo com a EN 12667, onde observou-se uma variação de 0,61 a 1,00 W/mK. Informações microestruturais da zona de transição interfacial entre agregado e matriz de cimento foram obtidas com a finalidade de analisar a relação com a resistência mecânica. A investigação revelou que, com a adição de argila expandida (C05 e C15) e sílica ativa nos concretos, houve a redução da densidade e da resistência mecânica, entretanto as características térmicas melhoram.

ABSTRACT In this study an investigation was carried out for the execution of concretes with high strength, low density and excellent thermal properties, in order to execute energy-efficient constructions. Structural Lightweight Concretes were studied using two different granulometries of expanded clay (C05 and C15), where the coarse aggregate was replaced by 0, 25, 50, 75 and 100%. To promote the maintenance of consistency and resistance, superplasticizer and silica fume were used in the mixtures. Based on the methodology used, the concretes were physically and mechanically characterized, in accordance with current national and international standards. The density of the concretes, in the hardened state, ranged from 1,787 to 2,400 kg/m³ and, for compressive strength, ranged from 26 to 53 MPa at 7 days of age. The thermal conductivity test, using the protected hot plate method, was performed according to EN 12667, where was observed a variation of 0.61 to 1.00 W/mK. Microstructural information of the interfacial transition zone between aggregate and cement matrix were obtained with the purpose of analyzing the relationship with mechanical resistance. The investigation revealed that, with the addition of expanded clay (C05 and C15) and silica fume in the concretes, there was reduction of the density and the mechanical resistance, while the thermal characteristics improved.

RESUMO A busca por materiais sustentáveis na construção civil, que apresentem menor massa específica, melhores desempenhos térmicos e manutenção das resistências mecânicas, representa grande desafio na produção e avaliação de concretos leves estruturais (CLE), o qual desponta como um material alternativo ao concreto convencional. Neste estudo realizou-se uma investigação para a confecção de concretos com alta resistência, baixa densidade e excelente desempenho térmico, com a finalidade de executar construções energeticamente eficientes. CLE foram estudados utilizando duas granulometrias de argila expandida (C05 e C15), onde houve a substituição do agregado graúdo pela C15 em 0, 25, 50, 75 e 100%. Para promover a manutenção da consistência e resistência, utilizaram-se superplastificante (SPA) e sílica ativa (SA) nas misturas. Com base na metodologia utilizada, os concretos foram caracterizados física e mecanicamente, de acordo com as normas nacionais e internacionais vigentes. A densidade dos concretos, no estado endurecido, variou de 1.787 a 2.400 kg/m³ e, quanto a resistência à compressão, variou-se de 26 a 53 MPa, aos 7 dias de idade. O ensaio de condutividade térmica, por meio do método da placa quente protegida, foi realizado de acordo com a EN 12667, onde observou-se uma variação de 0,61 a 1,00 W/mK. Informações microestruturais da zona de transição interfacial (ZTI) entre agregado e matriz de cimento foram obtidas com a finalidade de analisar a relação com a resistência mecânica. A investigação revelou que, com a adição de argila expandida (C05 e C15) e SA nos concretos, houve a redução da densidade e da resistência mecânica, entretanto as características térmicas foram melhoras.

ABSTRACT The search for sustainable materials in civil construction, which presents a lower specific mass, better thermal performance and maintenance of mechanical resistance, represents a great challenge in the production and evaluation of structural lightweight concrete (SLC), which emerges as an alternative material to conventional concrete. In this study an investigation was carried out for the construction of concretes with high strength, low density and excellent thermal properties, in order to execute energy-efficient constructions. SLC were studied using two different granulometries of expanded clay (C05 and C15), where the coarse aggregate was replaced by C15 at 0, 25, 50, 75 and 100%. To promote the maintenance of consistency and resistance, superplasticizer (SPA) and silica fume (SF) were used in the mixtures. Based on the methodology used, the concretes were physically and mechanically characterized, in accordance with current national and international standards. The density of the concretes, in the hardened state, ranged from 1,787 to 2,400 kg/m³ and, for compressive strength, ranged from 26 to 53 MPa at 7 days of age. The thermal conductivity test, using the protected hot plate method, was performed according to EN 12667, where was observed a variation of 0.61 to 1.00 W/mK. Microstructural information of the interfacial transition zone (ITZ) between aggregate and cement matrix were obtained with the purpose of analyzing the relationship with mechanical resistance. The investigation revealed that, with the addition of expanded clay (C05 and C15) and SF in the concretes, there was reduction of the density and the mechanical resistance, while the thermal characteristics were improved.