resumo: A microestrutura das pastas de cimento é importante para compreender o efeito de alguns parâmetros no processo de hidratação. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes relações água/aglomerante (a/agl) no processo de hidratação de pastas cimentícias produzidas com e sem incorporação de sílica ativa e metacaulim. As pastas foram obtidas com relações água/aglomerante de 0,3, 0,4 e 0,5, com substituição em massa do cimento Portland por sílica ativa e metacaulim, nos teores de 10% e 20%, respectivamente. Foi realizado o ensaio de difração de raios-X das pastas nas idades de 1, 3, 7 e 28 dias, para avaliar a evolução da hidratação dos materiais cimentícios. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que as pastas cimentícias apresentaram fases mineralógicas semelhantes, com exceção das pastas contendo metacaulim devido à formação de novas fases aluminato. Com o aumento da relação água/aglomerante, as reações pozolânicas e de hidratação ocorreram em maior proporção, se destacando o metacaulim com maior reatividade.

abstract: The microstructure of cement pastes is important to understand the effect of some parameters in the hydration process. In this context, this study had as objective to evaluate the effect of different water/binder (w/b) ratios in the hydration process of cementitious pastes produced with and without incorporation of silica fume and metakaolin. The pastes were obtained with water/binder ratios of 0.3, 0.4 e 0.5, with replacement, by weight, of Portland cement for silica fume and metakaolin, in the contents of 10% and 20%, respectively. It was performed the X-ray diffraction test of the pastes in the ages of 1, 3, 7, and 28 days, to evaluate the hydration evolution of the cementitious materials. According to the results obtained, it was observed that the cementitious pastes presented similar mineralogical phases, except for the pastes containing metakaolin due to the formation of new aluminate phases. With the increase of the water/binder ratio, the pozzolanic reactions and hydration occurred in greater proportion, standing out the metakaolin with greater reactivity.

Resumo A sílica ativa é comercializada na forma densificada (SD), quando submetida ao beneficiamento por aglomeração das partículas para reduzir seu volume durante o transporte, ou não densificada (SND), quando esse processo não ocorre. Dessa forma, esta pesquisa tem como objetivo avaliar se a densificação da sílica ativa pode influenciar nas propriedades dos materiais cimentícios. Para isso, foi verificado o efeito da substituição de 10% do cimento Portland CPV-ARI pelas sílicas densificada e não densificada. Foi realizado o ensaio de resistência à compressão dos microconcretos aos 1, 3, 7, 14 e 28 dias. Para explicar o comportamento mecânico dos microconcretos, foram realizados os ensaios de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por dispersão de energia (EDS) nas pastas de cimento. Devido ao menor tamanho das partículas e à maior superfície específica da SND em comparação com a SD, houve alteração na microestrutura das pastas de cimento. A SND proporcionou maior consumo do hidróxido de cálcio (CH) e menor relação cálcio/sílica (Ca/Si) da matriz cimentícia, resultando em maior resistência à compressão do microconcreto com SND em relação à SD. Dessa forma, conclui-se que a SND é mais eficaz quando utilizada na produção de materiais cimentícios.

Abstract The silica fume is commercially available in densified form (DS) when subjected to particle agglomeration processing to reduce its volume during transport, or undensified (US) when that process does not occur. The purpose of this study is to evaluate whether the densification of silica fume can influence the properties of cementitious materials. With that purpose, the effect of replacing 10% of Portland cement CP V-ARI by US and DS was investigated. Compressive strength tests were performed on the microconcrete at 1, 3, 7, 14 and 28 days. To explain the mechanical behaviour of the microconcrete, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersion spectroscopy (EDS) tests were performed on the cement pastes. Due the smaller particle size and the higher specific surface of the US compared to the DS, there was a change in the microstructure of the cement pastes. The US provided a higher consumption of calcium hydroxide (CH) and a lower calcium/silica (Ca/Si) ratio in the cementitious matrix, resulting in a higher compressive strength in the microconcrete with US compared to that with DS. The study concludes that US is more effective when used in the production of cementitious materials.

Resumo O concreto autoadensável reforçado com fibra de aço (CAARF) é um material que combina os benefícios do concreto autoadensável no estado fresco e a maior durabilidade, com os ganhos do concreto reforçado com fibras no estado endurecido, principalmente os ganhos quanto as resistências residuais à flexão. São apresentados neste trabalho os resultados de ensaios das resistências residuais à flexão de 48 prismas entalhados, conduzidos de acordo com RILEM TC 162 TDF para concreto autoadensável reforçado com fibra de aço (CAARF). Este artigo propõe equações para estimar as resistências residuais à flexão nos CAARFs. Para isso, prismas de CAARFs de duas classes de resistência à compressão, 20 MPa e 40 MPa, foram produzidos com 3 tipos diferentes de fibras de aço com o teor de 0,5% e 1,0% em relação ao volume de concreto. A partir dos resultados dos ensaios, foram propostas equações para determinar as tensões de flexão residuais estabelecidas por meio de análise de regressão, as quais foram, então, validadas com os concretos produzidos neste trabalho e resultados disponíveis na literatura. As equações encontradas, apesar de mostrarem uma indicação das resistências à flexão residuais que serão alcançadas, obtiveram um erro relativamente alto. Para que as equações possam ser aplicadas de forma técnica, novos estudos para uma amostra maior precisam ser realizados, visando otimizar as equações.

Abstract Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete (SFRSCC) is a material that combines the benefits of self-compacting concrete in the fresh state and the greater durability, with the gains of fiber- reinforced concrete in the hardened state, especially the gains in residual flexural strength. Results are presented in this paper of residual flexural strengths on 48 prenotched prisms conducted in accordance with RILEM TC 162 TDF for the Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concretes (SFRSCC). This article presents equations to estimate residual flexural stresses in SFRSCC. For this, SFRSCC prisms of two compressive strength classes, 20 MPa and 40 MPa, were produced with 3 different types of steel fibers with the contents volume of 0.5% and 1.0%. Based on the test results, equations were proposed to determine the residual flexural stresses established through regression analysis, which were, then, further validated with concretes produced in this work and results available in the literature. The equations found, despite showing an indication of the residual flexural strengths that will be achieved, obtained a relatively high error. In order for the equations to be applied in a technical way, further studies for a larger sample need to be carried out, seeking to optimize the equations.

RESUMO A autoadensabilidade do Concreto Autoadensável (CAA) é garantida pelo alcance de alta fluidez, a habilidade de passar por obstáculos sem sofrer bloqueio e da resistência à segregação. No entanto, tal fluidez pode causar efeitos de segregação do agregado e de exsudação da água, os quais podem ser controlados com a incorporação de aditivos modificadores de viscosidade. A presente pesquisa avaliou a influência de aditivos químicos, com foco no aditivo modificador de viscosidade. Foram produzidos cinco concretos com dois tipos de Aditivos Superplastificantes (SP), polímeros à base de policarboxilatos, sendo que, no concreto de referência, foi usado apenas um desses aditivos. Nos demais concretos, foi incorporado à mistura de concreto o Aditivo Modificador de Viscosidade (AMV), composto por poliéteres solúveis em água de altos pesos moleculares, nos teores de 0,5% e 1,5% do peso do cimento. Ainda, foi confeccionado outro concreto com a utilização de um aditivo experimental também à base de policarboxilatos que atua como superplastificante e modificador de viscosidade. De forma a atingir o escopo desta pesquisa, no estado fresco, foram realizados os ensaios de espalhamento, caixa-L e funil-V. Foi fixado como parâmetro de controle da autoadensabilidade o resultado do ensaio da caixa-L em 0,85 ± 0,05 como controle de habilidade passante. De modo a caracterizar a estabilidade da suspensão dos aditivos químicos, foi executado o ensaio de potencial zeta. Já no estado endurecido, foi realizado no CAA o ensaio de resistência à compressão simples nas idades de 7, 14 e 28 dias. Além deste, foram realizados os ensaios de tração por compressão diametral e de absorção de água por imersão na idade de 28 dias. Ademais, para avaliar os produtos de hidratação, foi executada a análise termogravimétrica em pastas de cimento com os teores de aditivos químicos de cada CAA. Os resultados desta pesquisa mostraram que o aditivo modificador de viscosidade, atuando juntamente com os aditivos superplastificante, produziu traços com propriedades no estado fresco variáveis. A utilização do aditivo AMV influenciou o processo de hidratação do cimento e, por conseguinte as propriedades mecânicas do concreto.

ABSTRACT The properties of Self-Compacting Concrete (SCC) are ensured by the high flowability, the ability to pass through obstacles without being blocked and the resistance to segregation. However, such fluidity can cause effects of aggregate segregation and water exudation, which can be controlled with the incorporation of viscosity modifying admixtures. The present study evaluated quantitatively the influence of chemical admixtures, focusing on the viscosity modifying admixture. Two types of polycarboxylate-based Superplasticizer Admixtures (SP) were used to produce five different self-compacting concretes, one of these admixtures was incorporated into the composition of the reference concrete of this study. A water-soluble polyethers-based Viscosity Modifying Admixture (VMA) with a high molecular weight was added to the mixes of the other four concretes in the contents of 0.5% and 1.5% of the weight of the cement. Also, another concrete was produced with the use of an experimental polycarboxylate-based admixture that acts as superplasticizer and viscosity modifier. To reach the scope of this study and to evaluate the properties of fresh concrete, the slump flow test, the L-box test and V-funnel test were performed. It was set as a specification for each concrete the value of 0.85± 0,05 for the HP parameter, which is determined by the L-box test. To characterize the suspension stability of the chemical admixtures, the zeta potential test was performed. In the hardened state, the simple compressive strength test was performed at the ages of 7, 14 and 28 days. In addition, other tests were performed at the age of 28 days such as the diametrical compression test and water absorption by immersion test. In addition, to evaluate hydration products, thermogravimetric analysis was performed on cement pastes with the contents of chemical admixtures of each SCC. The results of this research showed that the viscosity modifying admixture along with the Superplasticizer Admixtures (SP) produced traces with variable fresh properties. The use of the VMA influenced the cement hydration process and, therefore, the mechanical properties of the concrete.

RESUMO Os materiais cimentícios de alto desempenho podem ser produzidos com a utilização de sílica ativa (SA) e de nanossílica (NS). Devido ao pequeno tamanho de suas partículas, esses materiais tendem a se aglomerar, diminuindo os seus potenciais reativos. Alguns pesquisadores estudaram métodos para dispersar essas partículas como ultrasonicadores e misturadores rotacionais, porém ainda é necessário realizar estudos sobre esses materiais, principalmente sobre o efeito da ultrasonicação da nanossílica coloidal. Dessa forma, esse estudo teve como objetivo avaliar o efeito da ultrasonicação (uso de ultrassom de alta energia) da sílica ativa e da nanossílica coloidal em pastas de cimento. Foram estudadas cinco pastas, sendo uma referência com 100% de cimento Portland CP V-ARI e as outras quatro substituindo 2% e 10% do cimento Portland por nanossílica coloidal e por sílica ativa, respectivamente, em seu estado natural e após a ultrasonicação. Foram realizados os ensaios de resistência à compressão, análise termogravimétrica (ATG), espectroscopia no infravermelho e porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM) nas pastas. Os resultados mostraram que a utilização da NS coloidal em substituição ao cimento Portland aumentou a produção de C-S-H, o refinamento dos poros e a resistência à compressão das pastas, porém a utilização da SA em seu estado natural aumentou o tamanho dos poros e diminuiu o desempenho mecânico das pastas devido à aglomeração de suas partículas. Ao ultrasonicar a SA, houve maior produção de C-S-H, refinamento dos poros e maior resistência à compressão quando comparada com a pasta com SA sem o processo de ultrasonicação, comprovando a efetividade desse método para a dispersão dessas partículas. Apesar disso, a ultrasonicação da NS coloidal não resultou em diferenças significativas na microestrutura e de desempenho mecânico das pastas.

ABSTRACT The high performance cementitious materials can be produced using silica fume (SF) and nanosilica (NS). Due to the small size of their particles, these materials became agglomerate, reducing their reactivity potentials. Some researchers have studied methods of dispersing these particles as ultrasonicators and rotational mixers, but studies on these materials are still needed, especially on the effect of colloidal nanosilica ultrasonication. Thus, this article aimed to evaluate the effect of ultrasonication (use of high energy ultrasound) of silica fume and colloidal nanosilica on cement pastes. Five pastes were investigated, a reference with 100% Portland cement CP V-ARI, and other four replacing 2% and 10% of the Portland cement by colloidal nanosilica and silica fume, respectively, in their natural state and after ultrasonication. The tests of compressive strength, thermogravimetry analysis (TGA), infrared spectroscopy and mercury intrusion porosimetry (MIP) were performed on pastes. The results showed that the use of colloidal NS in substitution of Portland cement increased C-S-H production, pore refinement and compressive strength of the pastes, however the use of SF in its natural state increased the pore size and decreased the mechanical performance of the pastes due to the agglomeration of its particles. By ultrasonication of SF, there was higher C-S-H production, pore refinement and compressive strength when compared to SF paste without the ultrasonication process, proving the effectiveness of this method for the dispersion of these particles. Nevertheless, ultrasonication of colloidal nanosilica did not result in significant differences in the microstructure and mechanical performance of the pastes.

RESUMO A reciclagem da fração mineral de resíduos da construção civil é vista como uma potencial fonte de geração de agregados. Os Agregados de Resíduo de Concreto (ARC) são geralmente indicados para se utilizar na produção de novos concretos. No entanto, devido à argamassa antiga aderida aos ARC, estes possuem massa específica menor e maior porosidade quando comparado ao agregado natural. Na busca de melhorar a qualidade dos ARC, várias técnicas vêm sendo desenvolvidas, sendo uma das alternativas através da modificação da superfície. Este estudo objetivou verificar o efeito da substituição de 20 % de agregado graúdo natural por ARC e realizar a modificação da superfície dos ARC através da abordagem de mistura dois estágios. A substituição dos agregados foi realizada mantendo a distribuição granulométrica do agregado graúdo natural. O tratamento do ARC foi realizado no período de pré-molhagem com os teores de 25 e 100 % de cimento Port-land. Foram realizados ensaios para avaliar o comportamento dos concretos em relação às propriedades mecânicas e parâmetros de durabilidade. Ficou evidente que a utilização de 20 % de ARC na produção de um novo concreto produz efeitos negativos nas propriedades avaliadas quando comparado ao concreto conven-cional. O tratamento nos ARC através da abordagem de mistura dois estágios com 25 % de cimento Portland proporcionou melhoria no concreto quando comparado à abordagem de mistura normal. Por outro lado, a abordagem de mistura dois estágios com 100 % de cimento Portland prejudicou o comportamento do concreto. Foi concluído que a abordagem de mistura dois estágios com 25 % de cimento Portland mostrou-se como uma alternativa viável para proporcionar melhorias nos ARC. Além de resultar em um concreto com boas características de propriedades mecânicas e durabilidade, também viabiliza a utilização de agregados reciclados e não gera custo adicional no processo de produção do concreto.

ABSTRACT The recycling of the mineral fraction of civil construction residues is seen as a source potential of generation of aggregates. The Recycled Concrete Aggregates (RCA) are generally indicated for using in the production of new concretes. However, due to the old mortar adhered to RCA, these have smaller specific mass and higher porosity when compared to the natural aggregate. In the seek of improving the quality of RCA, various techniques have being developed, being one of the alternatives through of surface modification. This study objectified to verify the effect of the substitution of 20% of natural coarse aggregate by RCA and to perform the surface modification of the RCA through the two stage mixing approach. The replacement of aggregates was performed maintaining the particle size distribution of the natural coarse aggregate. The RCA treatment was performed in the pre-wetting period with contents of 25 and 100% of Portland cement. It were performed tests to evaluate the behavior of concretes in relation to mechanical properties and durability parameters. It was evident that the utilization of 20% of RCA in the production of a new concrete produces negative effects on the evaluated properties when compared to conventional concrete. The treatment in the RCA though the two stage mixing approach with 25% of Portland cement provided improvement in the concrete when compared to the normal mixing approach. On the other hand, the two stage mixing approach with 100% of Portland cement impaired the concrete behavior. It was concluded that the two stage mixing approach with 25% of Portland cement showed as a viable alternative to provide improvements in the RCA. Besides resulting in a concrete with good characteristics of mechanical properties and durability, it also enables the utilization of recycled aggregates and it does not generates additional cost in the process of concrete production.