Resumo O resíduo de bauxita (BR), um subproduto da produção de alumina e alumínio, apresenta alto teor de alumínio, silício e ferro proveniente da bauxita, e sódio da digestão do minério durante o processo Bayer. Esse resíduo ainda está sendo descartado nos lagos de lama, causando alguns problemas ambientais. Assim, a busca por uma aplicação em larga escala tem ganhado cada vez mais atenção. Estudos relatados na literatura apontam que uma das aplicações mais promissoras está associada ao cimento Portland, o que também pode ajudar a reduzir o impacto ambiental causado pelas emissões de CO2 durante a produção do ligante hidráulico. Neste trabalho, uma avaliação combinada de reometria oscilatória e calorimetria isotérmica foi realizada para o monitoramento do estágio de endurecimento de composições de cimento Portland (PC) misturadas com BR geradas em diferentes locais no Brasil. O ensaio de varredura no tempo foi aplicado para monitorar o ganho de consistência das suspensões ao longo do tempo, permitindo avaliar os parâmetros físicos da consolidação, enquanto as mudanças na reação de hidratação mostraram as diferenças consideráveis realacionadas com a contribuição química. Como conclusão, ficou claro o impacto de cada BR, principalmente devido aos aspectos relacionados aos aluminatos, silicatos e sódio solúveis, que em associação com os íons solúveis do PC, afetaram a reação química e as forças de aglomeração/floculação das partículas.

Abstract Bauxite residue (BR), a by-product of alumina and aluminum production, consists of high aluminum, silica, and iron content, and sodium from the bauxite ore digestion during the Bayer process. This waste is still being disposal into the lakes of mud, causing some environmental problems. So, the search for its application has gained interest. Studies reported in literature point out that one of the most promising applications is in association with Portland cement, which can also help to reduce the environmental impact caused by the CO2-emissions in its production. In this work, a combined evaluation of oscillatory rheometry and isothermal calorimetry was performed for the monitoring of the hardening stage of Portland cement (PC) compositions blended with BR generated in different sites in Brazil. The time-sweep test was applied to obtain the consistency gain of suspensions over-time, allowing us to understand the physical parameters of consolidation, while the changes in the hydration reaction showed considerable differences in the chemical contribution. As a conclusion, it was clear the impact of each BR, mainly due to the aspects related to soluble aluminates, silicates, and sodium, which in association with the soluble ions from PC, affected the chemical reaction and agglomeration/flocculation forces of particles.

Resumo Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o impacto do tipo de substrato e do tratamento da superfície na resistência de aderência e na permeabilidade de argamassa de revestimento. Para tanto, uma mesma argamassa foi aplicada sobre blocos cerâmico e de concreto, e substrato-padrão de concreto, nos quais foram realizados tratamentos superficiais com hidrofugante e silicone para alterar os níveis de absorção de água sem mudar a rugosidade superficial. Todas as condições de mistura, aplicação e cura foram mantidas constantes e os resultados indicaram que há considerável diferença no espalhamento e no tempo em aberto das argamassas em função do tipo de substrato ou tratamento superficial; não houve diferença estatística nos resultados de resistência de aderência ou permeabilidade das argamassas aplicadas sobre os blocos cerâmico e de concreto, independente do tratamento da superfície, porém os valores foram menores do que para as argamassas aplicadas sobre o substrato-padrão de concreto; e apesar de o coeficiente de absorção de água dos substratos influenciar diretamente os parâmetros avaliados, para cada tipo de substrato foi observada uma tendência, indicando que a absorção é importante, porém não é a variável de maior interferência na aderência argamassa-substrato.

Abstract The main purpose of this study was to evaluate the impact of the substrate type and water absorption on the properties of rendering mortars. A mortar was applied on ceramic and concrete blocks and on standard concrete substrate, which received superficial treatments with water repellent and silicon. This strategy was used to alter the water absorption without changing the roughness. The mixture, application, and cure of the mortars were kept constant, and the results indicated that there are considerable differences in the spreading and open-time of mortars depending on the surface treatment and substrate type; there were no statistical differences in the adhesion or permeability of mortars applied on the ceramic and concrete blocks, regardless of surface treatment, but the values were much lower than those observed on the standard concrete substrate; and even with a direct influence of the coefficient of water absorption on adhesion and permeability, a different tendency was observed for each kind of substrate, indicating that, while absorption is important, it is not the main variable influencing the performance of coatings.

Resumo A redução do consumo de ligante em composições de concretos e argamassas juntamente com a utilização de materiais cimentícios suplementares (SCM) são alternativas que propiciam a redução do impacto ambiental no setor construtivo, o que possibilita a diminuição de custos e potencializa as características dos materiais cimentícios. A geração de lama vermelha (LV) pela indústria do alumínio, pelo processo Bayer, resulta em um passivo ambiental que muito tem a contribuir com esse propósito. Este estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o impacto da utilização de diferentes teores de LV em associação com cimento Portland nas propriedades de ladrilhos hidráulicos. Foram avaliados os efeitos na cor, porosidade, absorção de água, resistência à abrasão e à flexão, e permeabilidade ao ar. Os resultados indicaram impacto significativo quanto à permeabilidade ao ar e à cor das peças, não sendo observados impactos estatisticamente significativos nas demais propriedades avaliadas.

Abstract The reduction of binder consumption in mortar and concrete compositions and the use of supplementary cementitious materials are alternatives that produce lower environmental impact, allowing cost reductions and enhancing the characteristics of cementitious materials. At the same time, the aluminum industry, through the Bayer process, generates a large amount of red mud, causing another kind of environmental impact. The main purpose of this project was to evaluate the impact of using different contents of red mud in association with different kinds of Portland cement in the composition of hydraulic tiles. The hardened properties were monitored by colorimetry, porosity by Archimedes immersion method, water absorption by capillarity, resistance to abrasion, flexure strength and air-permeability. The results indicate that the use of red mud had a significant impact on air-permeability, by reducing it, as well as on the colour of the tiles, however, no statistically significant impact was observed on the other properties evaluated.

Abstract This study shows the influence of partial replacement of Portland cement by metakaolin in the hydration reactions and chemical shrinkage of cementitious pastes. For this, pastes were prepared using metakaolin replacements of 5, 10 and 20% by mass, and a reference paste, using a constant water/solid ratio of 0,5. Chemical shrinkage was measured continuously automating the method of dilatometry, hydration kinetics was evaluated using an isothermal conduction calorimetry. Additionally, the development of the microstructure was studied by thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The results show that there is an excellent relationship between chemical shrinkage and calorimetry and the addition of metakaolin leads to changes of the hydration kinetics, which also affect the chemical shrinkage.

Resumen Este estudio muestra la influencia que produce la sustitución parcial de cemento Portland por metacaolín, en las reacciones de hidratación y retracción química de pastas cementicias. Para tal fin se elaboraron pastas utilizando reemplazos de metacaolín de 5, 10 y 20% en masa, además de una pasta de referencia, usando una relación constante agua/sólido de 0,5. La retracción química fue medida en forma continua automatizando el método de la dilatometría, también se evaluó la cinética de hidratación usando un calorímetro isotérmico. Adicionalmente, el desarrollo de la microestructura fue estudiado por análisis termogravimétrico y difracción de rayos X. Los resultados obtenidos muestran que existe una excelente relación entre la retracción química y la calorimetría y que la adición de metacaolín produce cambios en la cinética de hidratación, que también afectan a la retracción química.

Resumo A utilização de incorporadores de ar em argamassas de revestimento é comum no setor construtivo e estudada há muitos anos, seja na academia ou em centros privados de pesquisa. Por isso, uma gama muito ampla de informações obtidas com os inúmeros estudos são reportadas em literatura, na maioria dos casos ilustrando os efeitos da incorporação de ar, trabalhabilidade, espalhamento, módulo de elasticidade, aumento da permeabilidade ao ar, etc. No entanto, poucas informações são obtidas com relação às causas que resultam em tais efeitos, o que pode ser considerada a fonte das incertezas e empirismo durante o processo de desenvolvimento de tais composições cimentícias. Assim, neste trabalho é apresentada uma revisão sobre as variáveis que influenciam na incorporação de ar nos sistemas cimentícios, que aponta para o impacto da utilização do aditivo na água em presença de cimento (pasta) e na argamassa como um todo.

Abstract The use of air-entraining agents in rendering mortars has been studied for many years both at universities and private research centers. Hence, there is a wealth of information on this theme in the literature, mainly describing the EFFECTS of air-incorporation on workability, spreading, modulus of elasticity, air permeability increase, etc. However, very little information is available on the air-incorporation CAUSES which result in such effects, which may be considered the source of uncertainties and empiricism in the process of development of cementitious compositions. This study presents a review of the variables that may influence air-incorporation in cementitious systems, pointing to the impact of using air-entraining agent in water in the presence of cement particles (paste) and in the mortar.

Resumo A redução do consumo de cimento na composição de argamassas de revestimento é uma alternativa para a diminuição do impacto ambiental provocado na cadeia de produção do ligante. A utilização de materiais cimentícios suplementares (supplementary cementitious materials - SCM) e a dosagem com base nos conceitos de empacotamento e mobilidade de partículas são estratégias que podem resultar nas propriedades projetadas tanto no estado fresco quanto endurecido. O objetivo deste trabalho foi ilustrar a influência da alteração no consumo de ligante nas propriedades no estado fresco e endurecido de argamassas de revestimento mantendo-se constante a distribuição de tamanho de partículas, o que resultou em porosidade de empacotamento com insignificante variação. O consumo de cimento variou de 8% a 16% em massa, com adição de filler calcário como SCM, sendo que a consistência foi a mesma devido à alteração dos teores de água nas argamassas. Os resultados indicaram que a redução no consumo de cimento afeta negativamente as propriedades no estado endurecido, mas ainda assim atendem às exigências estabelecidas para esse tipo de revestimento.

Abstract The reduction of cement consumption in rendering mortar composition is an alternative to reduce the environmental impact in the binder production chain. The use of supplementary cementitious materials (SCM) and the dosage based on the concepts of particle packing and mobility are strategies that can result in designed properties both fresh as hardened state. The objective of this study was to illustrate the influence of the change in binder consumption in the properties of formulated rendering mortars keeping constant the particle size distribution, resulting in negligible variation in packing porosity. The cement consumption was ranged from 8 to 16% by mass, with the addition of limestone filler as SCM, with the consistency has being the same due to the alteration of the water content of the mortars. The results indicated that the reduction in cement consumption adversely affect the properties of the mortar in the hardened state, but still quite comply with the requirements for this type of rendering.

Abstract Measuring chemical shrinkage provides information about the development of hydration kinetics of cementitious materials. It is also related to the degree and heat of hydration. To determine chemical shrinkage, volume change caused by the hydration reactions in a sample of cement paste under saturation conditions is quantified. There are three methods to measure this shrinkage: dilatometry, gravimetry and picnometry. These experimental procedures require simple and inexpensive equipment. There are parameters that can influence the results, such as sample thickness, water/cement ratio, surface area of the sample, amount of water on the sample and cement composition. In this research, the methods for measuring chemical shrinkage in Portland cement pastes are detailed, as well as the parameters that influence the results.

Resumen Medir la retracción química proporciona información sobre el desarrollo de la cinética de hidratación de materiales cementicios; además está relacionada con el grado y calor de hidratación. Para determinar la retracción química, se cuantifica la variación de volumen debido a las reacciones de hidratación en una muestra de pasta de cemento en condiciones de saturación. En general existen tres formas para medir esta retracción: dilatometría, gravimetría y picnometría. Estos procedimientos experimentales requieren equipos sencillos y de bajo costo. Existen parámetros que pueden influenciar en los resultados, tales como: espesor de la muestra, relación agua/cemento, área superficial de la muestra, cantidad de agua sobre la muestra y composición del cemento. En este trabajo se detallan los métodos para determinar la retracción química en pastas de cemento Portland, así como los parámetros que influencian en los resultados.

O objetivo deste trabalho é apresentar os dados de literatura que enfatizam a influência da estrutura molecular de policarboxilatos na hidratação do cimento, estudada por ensaios de calor de hidratação, tempos de pega e análise termogravimétrica em pastas de cimento. Com essa mesma metodologia foram avaliados dois policarboxilatos, agente ativo de dois aditivos nacionais cujas estruturas moleculares diferem no tamanho das cadeias laterais. Tanto os dados da literatura quanto os resultados dos ensaios realizados mostram que o fator da estrutura molecular do policarboxilato que determina o retardo da pasta de cimento é a densidade de carga aniônica presente no sistema, a qual é maior quanto menor a densidade de cadeias laterais. Adicionalmente, se comparada a influência na hidratação do cimento de policarboxilatos com igual densidade de cadeias laterais, porém, de tamanhos diferentes, utilizados em igual quantidade em massa, observa-se que aqueles com cadeias laterais menores geram maior retardo.

This study aims to present data from the literature that emphasize the influence of the polycarboxylate molecular structure on cement hydration, by isothermal calorimetry, setting times and thermogravimetric analysis of cement pastes. Using the same methodology, two Brazilian poly-carboxylates with different molecular structures, used on the production of Brazilian admixtures, were investigated. The literature data, as well as the test results, show that the main factor of the polycarboxylate molecular structure related to its retarding effect is the anionic charge density present in the system, which is higher when the side chain density is lower. In the case of polycarboxylates with equal side chain density, those with shorter side chains lead to higher retardation when used in the same mass quantity.

The objective of this study is to investigate the efficiency of calcium carbonate bioprecipitation by Lysinibacillus sphaericus, Bacillus subtilis and Pseudomonas putida, obtained from the Coleção de Culturas do Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde (INCQS), as a first step in determining their potential to protect building materials against water uptake. Two culture media were studied: modified B4 containing calcium acetate and 295 with calcium chloride. Calcium consumption in the two media after incubation with and without the bacterial inoculum was determined by atomic absorption analysis. Modified B4 gave the best results and in this medium Pseudomonas putida INQCS 113 produced the highest calcium carbonate precipitation, followed by Lysinibacillus sphaericus INQCS 414; the lowest precipitation was produced by Bacillus subtilis INQCS 328. In this culture medium XRD analysis showed that Pseudomonas putida and Bacillus subtilis precipitated calcite and vaterite polymorphs while Lysinibacillus sphaericus produced only vaterite. The shape and size of the crystals were affected by culture medium, bacterial strain and culture conditions, static or shaken. In conclusion, of the three strains Pseudomonas putida INQCS 113 in modified B4 medium gave the best results precipitating 96% of the calcium, this strain thus has good potential for use on building materials.

Resumo A presença de cal nas argamassas mistas é responsável pelo aumento na demanda de água de amassamento para uma dada consistência. A água adicional, que não é consumida na hidratação do cimento, permanece livre no sistema e, ao evaporar, dá origem a porosidade elevada da argamassa endurecida. Este trabalho apresenta o método do cálculo de volumes como uma ferramenta para estimar a porosidade de argamassas mistas a partir de seus constituintes, inclusive a cal, bem como sua correlação com propriedades relevantes no estado endurecido. O método apresentado mostrou-se favorável para a previsão de propriedades que definem o comportamento dos revestimentos de argamassa. Os dados apresentados sugerem continuidade e aprofundamento desta linha de estudo envolvendo aspectos não considerados no cálculo teórico de volume, tais como a influência da retração e da carbonatação nas argamassas.

Abstract The presence of lime in mixed mortars is responsible for the increase in the demand for mixing water for a given consistency. The additional water, which is not consumed in the cement hydration, remains free in the system and when evaporating it leads to high porosity in the hardened mortar. This paper presents the method of volume calculation as a tool for estimating the porosity of mixed mortars through their constituents, including lime, as well as its correlation with relevant properties in the hardened state. The method presented proved to be adequate for predicting the properties that define the behavior of the rendering. The data suggest that this approach needs further research, involving issues not considered in the theoretical volume calculation, such as the influence of shrinkage and carbonation.