RESUMO O lodo de esgoto, proveniente do tratamento da fase líquida dos esgotos domésticos se tornou uma preocupação ambiental por três motivos principais: possui em sua composição patógenos, metais pesados e compostos orgânicos que são nocivos à saúde humana e ao meio ambiente; grandes volumes são gerados diariamente; e escassez de espaços para dispô-lo de forma adequada. A presente pesquisa tem por objetivo avaliar a possibilidade de aproveitamento deste resíduo, após processo de calcinação, como adição mineral na produção de concretos. Foram produzidos concretos de alto desempenho com teores de substituição de 5% e 10%, em massa, de cimento Portland por cinza de lodo de esgoto (CLE). Para avaliar a influência da cinza foram realizados ensaios físicos e mecânicos. Os resultados mostraram que as misturas contendo CLE apresentaram resistência à compressão inferior à referência. Em relação à absortividade, porosidade e penetração acelerada por íons cloreto, as misturas contendo cinza apresentaram reduções comparadas à referência, indicando que a CLE proporcionou refinamento da estrutura de poros comprovado pela porosimetria por intrusão de mercúrio.

ABSTRACT Sewage sludge originated from the process of treatment of wastewater has become an environmental issue for three main reasons: contains pathogens, heavy metals and organic compounds that are harmful to the environmental and human health; high volumes are daily generated; and shortage of landfill sites for proper disposal. This research deals with the viability study of sewage sludge utilization, after calcination process, as mineral admixture in the production of concrete. High-performance concretes were produced with replacement content of 5% and 10% by weight of Portland cement with sewage sludge ash (SSA). The influence of this ash was analyzed through physical and mechanical tests. Analysis showed that the mixtures containing SSA have lower values of compressive strength than the reference. The results of absorptivity, porosity and accelerated penetration of chloride ions, presents that mixtures containing ash showed reductions compared to the reference. This indicates that SSA provided refinement of the pore structure, which was confirmed by mercury intrusion porosimetry test.

O presente trabalho teve por objetivo estudar a substituição do cimento Portland (CP) por resíduos de corte de rochas (RCR) e de blocos cerâmicos moídos (RBC) em pastas binárias e ternárias. Ensaios de termogravimetria e de análise térmica diferencial foram realizados em várias idades com a finalidade de investigar a evolução das reações de hidratação de cimento em presença dos resíduos. Para compreender o efeito físico dos resíduos foi calculada a densidade de empacotamento de acordo com o Modelo de Empacotamento Compressível. Ensaios de resistência à compressão também foram realizados e os resultados foram relacionados com a hidratação e o empacotamento. Considerando os níveis de substituição estudados, os resultados indicaram que a utilização do RCR na mistura binária acelerou as reações de hidratação, e a densidade empacotamento das partículas e a resistência à compressão foram mantidas. A utilização do RBC na mistura binária provocou uma pequena aceleração nas reações de hidratação e houve indícios de atividade pozolânica, embora a resistência à compressão tenha reduzido em comparação com a referência. Na mistura ternária, o efeito conjunto de ambos os resíduos acarretou a manutenção da resistência à compressão para um teor de substituição de cimento de 30%.

The present work aims to study the replacement of Portland cement (PC) by stone cutting waste (SW) and ground waste clay brick (BW) in binary and ternary pastes. Thermogravimetry and differential thermal analysis tests were carried out at various ages in order to investigate the development of the cement hydration reactions in the presence of those wastes. The packing density was calculated in accordance with the Compressible Packing Model to understand the physical effect of those wastes. Compressive strength tests were also performed and the results were related to hydration and packing. Considering the substitution levels studied, the results indicated that the use of SW in the binary mixture accelerated the hydration reactions, and the particles packing density and compressive strength were maintained. The use of BW in the binary mixture caused a small acceleration in the hydration reactions and there was an indication of pozzolanic activity, although the compressive strength was reduced in comparison with the reference paste. In the ternary mixture, the combined effect of both wastes resulted in the maintenance of compressive strength for cement replacement content of 30%.

Os concretos refratários usados em unidades de craqueamento catalítico fluidizado (UFCC) podem sofrer deterioração pela deposição de coque durante o processo de produção de hidrocarbonetos leves, ocasionando a diminuição do tempo de funcionamento do reator e conseqüente perda financeira para as petroquímicas. Diversos estudos foram feitos, porém nenhum deles aponta conclusivamente para a parcela que esta deposição tem na deterioração do concreto, permanecendo a dúvida se ele é o responsável pelos danos observados macroscopicamente no riser de uma UFCC. Este trabalho visou estudar o efeito do tempo de exposição a uma atmosfera coqueificante sobre um concreto refratário anti-erosivo, classe C, buscando identificar mudanças nas propriedades físicas e microestruturais que evidenciem o mecanismo de degradação e que possam fornecer subsídios para análises conclusivas acerca do entendimento do fenômeno. Para isso, prepararam-se amostras de um concreto usado industrialmente em UFCC, submetidas a um processo de coqueificação forçado em reator piloto. Fixou-se a temperatura e a taxa de aquecimento em 540 ºC e 50 ºC/h, respectivamente, variando-se os tempos de exposição ao gás propeno em 10, 60, 120, 240 e 480 h. Os corpos de prova tiveram suas microestruturas caracterizadas via microscopia ótica e eletrônica de varredura e suas fases por difração de raios X. Outros ensaios complementares foram necessários para o entendimento do fenômeno. Os resultados mostraram que a superfície e a microestrutura do material gradativamente se impregnam de coque, que preenche os poros, as microtrincas e as trincas. Não foram encontradas evidências de microtrincamento em torno dos poros da matriz do concreto preenchidos com coque, porém os agregados apresentam algum tipo de deterioração com o tempo de exposição ao propeno, não necessariamente causados diretamente pelo coque.

Refractory castables used in Fluidized Catalytic Cracking Units (FCCU) are said to deteriorate due coke formation during the production of light hydrocarbons, causing a shortening in the operating time of the reactor. Consequently, a significant financial loss for the petrochemical will occur. Several studies have been carried out, but none of them showed clearly how much is the contribution of the coke for the concrete final deterioration. It still remains the doubt if the coke is the responsible for the damage observed macroscopically in a FCCU's riser. In this way, this work aimed to study the effect of the time in a cokemaking atmosphere on an anti-erosive class-C refractory castable, seeking for microstructural changes or on physical properties that indicate degradation mechanisms and give support to the understanding of the phenomenon. Samples of an industrial refractory castable used in petrochemical units were prepared and subjected to a forced cokemaking process in a simulation reactor. The temperature and the heating rate were kept constant at 540 ºC and 50 ºC/h, respectively. The values of 10, 60, 120, 240 and 480 h were used for the time of exposition to the propene gas. The microstructure of the samples was characterized through optical and scanning electron microscopy and its mineralogical phases through X-ray diffraction. Complementary analyses were necessary to a better understanding of the phenomenon. The results show that the surface and the microstructure are gradually impregnated by coke, which fills up pores, microcracks and cracks. Evidences of microcracking around the coke filled pores were not found. However, many aggregates present some type of deterioration related to the time of exposition to propene. Those damages are not necessarily caused by coke directly.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a viabilidade de possíveis cenários de redução de emissão de CO2 na fabricação de cimento através da implementação de projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) associados à substituição parcial de cimento por cinza do bagaço de cana de açúcar (CBCA). Estudos sobre o comportamento térmico, químico e mecânico de concretos com 5 a 20% de cinza indicaram que existe melhora no desempenho de todas as propriedades analisadas e que a cinza pode ser usada como aditivo na fabricação de cimento. As emissões de CO2 de dois cenários hipotéticos de implementação de projeto de MDL através desta tecnologia no estado de São Paulo, com base na metodologia oficial aplicável, foram avaliadas. Os resultados demonstram que existem reduções de emissões em ambos os cenários, inclusive para o mais desfavorável, evidenciando a possibilidade de obtenção de créditos de carbono negociáveis.

This work presents a study about the viability of possible CO2 emissions reductions scenarios for the cement manufacturing through the implementation of Clean Development Mechanisms (CDM) associated with the partial replacement of cement by sugar cane bagasse ash (SCBA). Studies on the thermal, chemical and mechanical behavior of concretes containing 5 to 20% of ash indicated that there is improvement on the performance of all analyzed properties and that the ash can be used as admixture on the cement manufacturing. The CO2 emissions of two hypothetical scenarios of CDM Project implementation in the state of São Paulo through this technology were evaluated based on the official and applicable methodology. The results show that there are emission reductions on both scenarios, even for the most unfavorable, evidencing the possibility of obtaining negotiable carbon credits.

Este trabalho descreve a caracterização de cinzas do bagaço de cana-de-açúcar produzidas a partir de queima controlada e moagem ultrafina. Inicialmente, as condições ótimas de queima do bagaço foram determinadas com o objetivo de alcançar a máxima atividade pozolânica. Em seguida, uma cinza ultrafina de elevada reatividade foi produzida em moinho vibratório. Por fim, estudou-se a influência do emprego de cinza ultrafina do bagaço de cana-de-açúcar (10, 15 e 20% de substituição de cimento, em massa) nas propriedades de concretos de alto desempenho. Foram avaliadas a reologia (reômetro BTRHEOM), a resistência à compressão (7, 28, 90 e 180 dias) e a penetração acelerada de íons cloro. Os resultados indicaram que a cinza do bagaço não altera as propriedades reológicas e mecânicas e possibilita a obtenção de concretos mais duráveis.

This work describes the characterization of sugar cane bagasse ashes produced by controlled burning and ultrafine grinding. Initially, the optimum burning conditions of the bagasse were determined aiming the maximum pozzolanic activity. In sequence, an ultrafine sugar cane bagasse ash was produced in vibratory mill. Finally, the influence of use of ultrafine sugarcane bagasse ash (10, 15 and 20% of cement replacement, in mass) in properties of high-performance concretes was studied. Rheology (BTRHEOM rheometer), compressive strength (7, 28, 90, and 180 days) and rapid chloride penetrability were investigated. The results indicated that the addition of sugarcane bagasse ash improved the durability characteristics, and did not change the rheological and mechanical properties.

A modelagem computacional cada vez mais se torna parte integrante das atividades dos pesquisadores e profissionais da área de engenharia civil. Para isso, o conhecimento do comportamento mecânico dos materiais é de fundamental importância. No caso das estruturas de concreto submetidas a esforços de cisalhamento, para a correta representação do seu comportamento é necessária a determinação do fator de retenção do cisalhamento. Neste trabalho, procura-se determinar esse fator para concretos reforçados com fibras de aço por meio de ensaios de cisalhamento direto em corpos-de-prova prismáticos associados à modelagem computacional. Foi estudada, em laboratório, uma matriz de concreto com resistência à compressão de 50 MPa, à qual foram adicionadas 1,0% e 2,0% de fibras de aço. A relação tensão versus deslizamento foi determinada experimentalmente, sendo em seguida realizada uma análise inversa dos corpos-de-prova de modo a se determinar o fator de retenção do cisalhamento do concreto reforçado com fibras de aço. Para tanto, foi utilizado o programa comercial de elementos finitos DIANA© 8.1.2. Ao final, o fator de retenção do cisalhamento, bem como a influência das fibras na fissuração, foi validado por meio da modelagem de vigas de concreto armado reforçado com fibras de aço submetidas a esforços de cisalhamento disponíveis na literatura.

Computational modeling has become a common activity to Civil Engineering researchers and professionals. Therefore, the knowledge about the mechanical behavior of materials is very important. To correctly model the mechanical behavior of concrete structures subjected to shear stress, it is necessary to determine the shear retention factor that accounts for the friction between the two surfaces of a crack. The objective of this study is to show how the shear retention factor of steel fiber reinforced concrete can be obtained from direct shear tests associated to computational modeling. A concrete matrix with compressive strength of 60 MPa, to which 1% and 2% content of steel fibers were added, was used for the shear tests. The stress-slip relationship was obtained from these tests, and the shear retention factor of the steel fiber reinforced concrete was determined from inverse analysis using the Finite Element Method software DIANA© 8.1.2. Finally, the shear retention factor and the influence of steel fibers on the cracks were validated from the computational modeling of steel fiber reinforced concrete beams subjected to shear available in the literature.

The development of an eco-friendly material that could reduce CO² emission and that could aggregate value to a natural fiber, setting man at the countryside and raising the income of populations from poor regions is a challenge. Lignocellulosic fibers are cheap and are a readily available reinforcement, requiring only a low degree of industrialization for their processing. The main drawback of using cement composites reinforced with lignocellulosic fibers is that the fibers can be mineralized inside the alkaline environment. In this work, Portland cement was partially replaced by metakaolinite in order to produce a matrix free from calcium hydroxide, avoiding thus the problem of fiber mineralization. Cement composites reinforced with 2, 4 and 6% of short curaua fibers, were manufactured. The composites were submitted to four pointing bending tests in order to determine their mechanical behavior. The results obtained were compared with those found for cement composites reinforced with sisal fibers.

Muitos benefícios podem ser obtidos com o aproveitamento de resíduos na produção de materiais para construção, como a redução do custo dos componentes construtivos, a redução do consumo de energia e a diminuição do uso de recursos naturais. Além do aproveitamento do próprio resíduo de construção e demolição (RCD), a indústria da construção civil pode também incorporar resíduos de outras indústrias, como o resíduo de etileno acetato de vinila (EVA) da indústria calçadista. O EVA é um resíduo proveniente do excedente do processo de produção de solas de sapatos e pode ser utilizado, após moagem, como agregado para produção de concreto. Neste trabalho, concretos reciclados foram produzidos com utilização de RCD e EVA, em substituição ao agregado graúdo natural. O objetivo foi avaliar a influência do uso destes agregados reciclados sobre o comportamento mecânico do concreto sob compressão direta, em temperatura ambiente e após ser submetido a temperaturas moderadas (50, 70 and 100º C). Foram produzidas quatro misturas com diferentes teores de substituição, em volume, do agregado natural pelo reciclado (0, 50%EVA, 50%RCD e 25%EVA-25%RCD) e duas relações água-cimento (0,49 e 0,82). A partir dos ensaios de compressão direta foi possível avaliar a influência do agregado reciclado sobre a resistência à compressão, módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson. O efeito da temperatura foi avaliado também sobre o comportamento tensão-deformação dos concretos. Os resultados demonstram que é possível utilizar agregados provenientes de RCD e EVA para produzir concretos leves e que a mistura com 50%EVA apresentou, de forma mais acentuada, redução do módulo de elasticidade com o aumento da temperatura.

Many benefits can be achieved by using recycled waste as raw material for construction. Some of them are the reduction of the total cost of the construction, the reduction of the consumption of energy and the decrease in the use of natural materials. The construction sector can also incorporate the waste of the other industries, like the waste of the shoes industry, the Ethylene Vinyl Acetate (EVA). EVA aggregate is obtained by cutting off the waste of EVA expanded sheets used to produce insoles and innersoles of the shoes. In this work two types of recycled aggregate were used - construction and demolition waste (CDW) and EVA. The aim of this work was to study the influence of the use of these recycled aggregates, as replacement of the natural coarse aggregate, on mechanical behavior of recycled concrete. The experimental program was developed with two w/c ratio: 0.49 and 0.82. Four mixtures with produced with different aggregates substitution rates (0, 50%EVA, 50%CDW and 25%EVA-25%CDW), by volume. Compressive tests were carried out to evaluable the influence of recycled aggregate on strength, elastic modulus and Poisson coefficient. In addition, it was evaluated the effect of the moderate temperatures (50, 70 and 100º C) on stress-strain behavior of concretes studied. The results demonstrated that is possible to use the EVA waste and RCD to produces lightweight concrete. The influence of temperature was more significant only on elastic modulus of the recycled concrete with 50%EVA.