Cement-less and/cement-like geopolymer mortars were made with pulverised fuel ash (PFA) or ground granulated blast furnace slag (GGBS) activated by alkali with different alkali moduli (AM) and alkali dosage (AD). Once synthesised the samples were cured at 20°C and 70°C up to 28 days. The flexural and compressive strengths of these samples at early ages up to 28 days were tested conforming to BS EN196-1:2005. The electrical resistivity of these materials was monitored using a set of non-contacting electrodes to the age up to 7 days to characterise the geopolymerisation process from a physical phenomenon point of view. The effects of AD and AM on the early-age mechanical strengths and electrical resistivity of geopolymer materials were examined from the experimental results. The correlation between strength development and electrical resistivity was studied. The geopolymerisation process was characterised by a 5-stage model, based on electrical resistivity, analogue to hydration process of Portland cement. This research therefore proposes an alternative method for characterisation of geopolymerisation of geopolymers different from traditional methods based on chemistry. It is expected that such a physical phenomenon model will be better accepted by structural engineers for better promotion of usage of geopolymer composites, a type of low carbon and more sustainable binder-based materials, in construction.

Na engenharia em geral existem técnicas consagradas de construção e materiais com comportamentos exaustivamente estudados para um melhor aproveitamento de suas características a favor do engenheiro. Pode-se dizer que uma construção está cada vez mais integrada com o meio ambiente, tanto na economia de materiais quanto no reaproveitamento dos mesmos. O uso mais racional dos materiais também é uma importante alternativa para minimizar custos em uma obra, tais como transporte, escolha do material mais adequado a ser utilizado, tanto por suas características quanto por sua disponibilidade de uso. Já foram realizadas e ainda hoje têm sido realizadas inúmeras pesquisas sobre solos artificialmente cimentados na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, visando seu emprego como camada de suporte para fundações superficiais, no encapsulamento de solos contaminados e como barreiras de contenção de contaminação. Analisando as características mecânicas de areia fina artificialmente cimentada, o objetivo desta pesquisa é verificar a validade do uso do fator vazios/cimento na estimativa da resistência à compressão simples, rigidez inicial, resistência à compressão triaxial em condições drenadas com medidas de G0, comportamento tensão-dilatância e comportamento tensão-deformação da areia de Osório. Para tanto foi verificado que o fator vazios/cimento mostrou-se ser um parâmetro muito eficaz e confiável no que diz respeito à previsão de comportamento do material para dosagem de solo-cimento, em projetos geotécnicos que utilizem a areia de Osório. / In traditional engineering, there are special construction techniques and exhausted studies in materials behavior, for a better employment of it due to the characteristics by the engineer. Today, constructions are increasingly integrated in the environment, both in the economy as in the reuse of materials from them. The more rational use of materials is also important alternative to minimize costs in a work such as transportation, choice of the most appropriate material to be used, either by their characteristics, or their availability for use. Many researches have been made until today on artificially cemented soils in the Federal University of Rio Grande do Sul, targeting their employment as layer of support for foundations surface in the encapsulation of contaminated soil and barriers of contamination containment. Analyzing the mechanical characteristics of fine artificially cemented sand, the objective of this research is to verify the validity of the use of the void/cement ratio in the estimation of the unconfined compressive strength, initial stiffness, triaxial compressive strength in drained conditions with measures of shear modulus (G0), stress-dilatancy behavior and stress-strain behavior of the Osório sand. Thus was verified that the void/cement ratio has proven to be a very effective and reliable parameter regarding prediction of material behavior for soil-cement, dosage in geotechnical projects that use the sand of Osório.

Os materiais cimentícios são materiais frágeis que apresentam resistências à tração e capacidades de deformação muito baixas. Uma das formas de contornar a fragilidade destes materiais é a utilização de fibras curtas, descontínuas e dispersas. Um exemplo destes materiais cimentícios são os produzidos com fibras de vidro, comumente denominados pela sigla GRC. Apesar dos diversos avanços apresentados na tecnologia do GRC, ele ainda apresenta uma degradação significativa das suas propriedades ao longo do seu envelhecimento. Além disso, por ser um material que começou a ser produzido em escala industrial há pouco tempo no Brasil, há uma carência de pesquisas que caracterizem os GRCs produzidos com materiais locais. Portanto, esta pesquisa veio com o objetivo geral de avaliar o GRC produzido com fibras de vidro álcali-resistente (tipo AR) e com os materiais disponíveis comercialmente na cidade de Porto Alegre com relação as suas propriedades mecânicas e durabilidade. Mais especificamente, estudou-se a influência do tamanho das fibras (35mm e 17,5mm), da adição de sílica ativa (5%) e metacaulim (5%, 10% e 15%), da relação agregado/cimento (1,00 e 1,10) e da idade (28, 42, 49 e 56 dias). As propriedades estudadas foram: limite de proporcionalidade (PEL), módulo de ruptura (MOR), índices de tenacidade (I5, I10 e I30), módulo de elasticidade na flexão (MEF), absorção de água (ABS), massa especifica (MES) e porosidade aparente (PAP). Além disso, utilizou-se um método acelerado de ataque em água a 50°C, em diversos períodos de ataque (14, 21 e 28 dias), para estudar o efeito do envelhecimento nas propriedades mecânicas do GRC. Os resultados mostraram que, enquanto algumas propriedades são majoritariamente dependentes da matriz, outras são fundamentalmente dependentes das propriedades do reforço. Apesar do aumento das fibras provocar melhorias na resistência última e na capacidade de absorção de energia do material, ele também gera pertubação naquelas propriedades que as características da matriz são mais relevantes devido ao fato das fibras dificultarem o adensamento do GRC. Com o uso de elevados teores de metacaulim, os compósitos produzidos com fibras curtas apresentaram MOR e índices de tenacidade elevados (também obtidos com fibras longas), mantendo o efeito benéfico do uso deste tamanho de fibras nas propriedades que dependem mais das matrizes. As propriedades majoritariamente dependentes das características das fibras (MOR, I5, I10 e I30) se mostraram muito sensíveis ao ataque. Ademais, o uso das adições pozolânicas não se mostrou capaz de reter tais propriedades para os tempos estudados. / The cementitious materials are fragile materials that show low tensile strengths and low capacity of deformation. One way of dealing with the fragility of these materials is the utilization of short, discontinuous and disperse fibres. One of these cementitious materials is the one usually called by the term GRC. Despite the advances of the GRC technology, this material shows high degradation of its properties throughout the life cycle. Besides that, the fact of being a material which has recently been produced in Brazil on a industrial scale, there is an enormous lack on researches about GRC produced with local materials. Therefore, this research was envisioned with the main objective of evaluating the GRC properties produced with alkali-resistent glass fibres (AR type) and with materials commercially available in Porto Alegre, analyzing its mechanical properties and durability. Specifically, it studied the influence of fibre length (35 mm and 17,5 mm), of silica fume (5%) and metakaolin addition (5%, 10% and 15%), of aggregate/cement relation (1,00 and 1,10) and of the age (28, 42, 49 and 56 days). The measured properties were: proportional limit (PEL), modulus of rupture (MOR), toughness indexes (I5, I10 and I30), modulus of elasticity in bending (MEF), water absorption (ABS), bulk density (MES) and apparent porosity (PAP). In addition, the mechanicals properties of GRC under the effect of ageing (stored in water at 50°C to accelerate the ageing) were investigated where the test were carried out after 14, 21 and 28 days of the accelerated ageing. The results showed that while some properties are mainly influenced by the matrix properties (PEL, MEF, ABS, MES and PAP), others are basically dependent on the fiber reinforcement properties (MOR, I5, I10 and I30). Despite the fact that GRC produced with greater fibre length showed increases at MOR and in energy absorption capacity, it lead to losses of those properties that are mainly influenced by the matrix because it is more difficult to consolidate this GRC. Furthermore, the addition of high contents of metakaolin in composites produced with short fibres leads to MOR and toughness indexes to the higher levels found (gotten with long fibres), keeping the benefic effect of using short fibres at the properties that are basically function of the matrix properties. The MOR, I5, I10 and I30 decreased when the GRC suffer accelerated ageing. The results also showed that the use of pozzolanic additions wasn't able to retain the mechanical properties of GRC throughout time

Sob o ponto de vista de durabilidade, os concretos cromáticos merecem atenção especial, não apenas pelas suas propriedades físicas e químicas, mas principalmente pela sua utilização como elemento arquitetônico, o qual permite a confecção de elementos estruturais aparentes, deixando-os assim mais suscetíveis à ação destrutiva das intempéries. Poucos são os trabalhos publicados que apresentam o comportamento deste material ao longo do tempo e em sua maioria, os pesquisadores avaliam a resistência à compressão como forma de parâmetro de sua qualidade. Neste contexto, o objetivo do trabalho é analisar a influência da adição de pigmentos em algumas propriedades de durabilidade e na cromacidade de concretos de cimento Portland branco. Para isso, montou-se um programa experimental composto por 21 traços diferentes, onde foram realizadas combinações entre 2 tipos de pigmentos inorgânicos de bases químicas diferentes, adicionados em 4 teores (0, 3, 6 e 10%) e com 3 relações a/c (0,40; 0,55 e 0,70). Para cada traço foram moldados 17 cp's os quais se destinam aos ensaios de resistência à compressão, penetração acelerada de cloretos, carbonatação, absorção de água por capilaridade e cromacidade. Todos os resultados experimentais, foram modelados estatisticamente. Os modelos obtidos nos ensaios mostram que o teor de adição e o tipo de pigmento não exercem influência significativa sobre a durabilidade do concreto. O teor de adição, apesar de significativo, pouco alterou a resistência à compressão; houve um acréscimo de cerca de 2 e 5% para os pigmentos verde e vermelho, respectivamente. Quanto à cromacidade; com a adição de 6% do pigmento vermelho o concreto já atinge tonalidades próximas a cor original do pigmento, ao passo que os concretos com pigmentos verde é necessária a adição de 10% para se obter tonalidades mais escuras e mais próximas a cor do pigmento. / Considering the durability of chromatic concrete, one can see it deserves special attention, not only because of its physical and chemical properties, but manly for its use as an architectonic element, which allows the making of apparent structural elements more susceptible to weather destructions. There are few publications reporting the situation of this material towards time, since most of the researchers evaluate the resistance of chromatic concrete to compression as a parameter to its quality. Within this context, the present study aims to analyze the influence of the addition of pigments into some durability proprieties and into the chromaticity of the white Portland cement concrete. An experimental program, with 21 different traces, was designed; combinations between 2 types of inorganic pigments from different chemical bases added with 4 contents (0, 3, 6 and 10%) and with 3 relations a/c (0,40; 0,55 e 0,70) were conducted. For each content, 17 cp’s were molded to the trials of: resistance to compression, chlorite accelerated penetration, carbonation, water absorption due to capillarity, and chromaticity. All the experimental results were statistically molded. The models obtained in the trials show that the addition content and the type of pigment do not exert significant influence upon the durability of concrete. The addition content, although significant, demonstrated a little difference in terms of resistance to compression; there was an increase around 2 and 5% for the green and red pigments, respectively. For chromaticity, the 6% addition of red pigment makes the concrete color similar to the original pigment, whereas the green pigment requires a 10% addition in order to obtain a darker and more similar color to the original green.

O crescimento de células em arcabouços tridimensionais porosos tem se tornado progressivamente ativo na engenharia de tecidos. Os arcabouços guiam o crescimento celular, sintetizam uma matriz extracelular e outras moléculas biológicas, e facilitam a formação de tecidos e órgãos funcionais. Um cimento deste tipo pode ser preparado misturando um sal de fosfato de cálcio com uma solução aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir à temperatura corporal dando lugar a um precipitado que contenha hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2). A similaridade química e morfológica entre este biomaterial e a parte mineral dos tecidos ósseos permite a osteocondução, sendo o cimento substituído por tecido ósseo novo com o tempo e com a vantagem de não desencadear processos inflamatórios e de corpo estranho, com eventual expulsão do material implantado. O objetivo do presente trabalho foi a obtenção e caracterização de suportes tridimensionais para a engenharia de tecido, com o uso de matérias-primas nacionais, por meio da utilização de microesferas de parafina como corpos geradores de poros. As microesferas foram produzidas por suspensão em solução aquosa de poli (álcool vinílico) (PVA) e sulfato de sódio (Na2SO4). Foram analisadas as fases presentes no cimento sintetizado e após a reação de cura do mesmo, a variação do tamanho de partícula e da resistência mecânica com o tempo de moagem. Foi analisada a porosidade dos suportes e a forma de extração da parafina daqueles que a utilizaram na sua formação. O tamanho de poro dos suportes gerados com a variação da quantidade de fase líquida ficou aquém do tamanho considerado ideal para o crescimento de tecido ósseo. A porosidade dos arcabouços fabricados com esferas de parafina foi observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e seu comportamento foi analisado a partir de ensaios in vitro em solução SBF (simulated body fluid) e em cultura de células. A utilização de esferas de parafina permitiu a formação de poros com tamanho tal que possibilitam potencialmente o crescimento tecidual e celular. / The growth of cells in three-dimensional porous scaffolds has been extensively studied for use in tissue engineering. They guide grow of cells, synthesize extra cellular matrix and other biological molecules, and facilitate the formation of functional tissues and organs. Bone cements has been developed for biomedical applications for a decade approximately. This kind of cement can be prepared mixing a calcium phosphate salt with aqueous solution forming a paste that can react at body temperature generating a hydroxyapatite precipitated (Ca10(PO4)6(OH)2). The chemical and morphological similarity between the cement composition and the mineral part of the bones allows osteoconduction in the tissue with replacement of cement by new bone formed with the advantage to not unchain inflammatory processes and of strange body. The objective of this work was the use of the α-TCP cement for making these scaffolds, through the variation of the amount of liquid phase in the cement and of the use of paraffin spheres as pore source. These spheres were produced by suspension in water solution of poly (vinyl alcohol) and sodium sulphate (Na2SO4). The phases had been analyzed in the synthesized cement and after the reaction of cure of cement, beyond variation of the particle size and the resistance mechanics with the milling time. It was analyzed the porosity of the scaffolds and the extraction of the paraffin in that supports. The pore size of the supports generated with the variation of the amount of liquid phase was on this side of the size considered ideal for the bone tissue growth. The porosity of scaffolds manufactured with paraffin spheres was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM), and its behavior was analyzed from test in vitro in SBF solution (simulated body fluid). The use of paraffin spheres allowed the formation of pores size able to permit tissue growth.

No Brasil, o processo construtivo como um todo está modificado, assim como o cálculo estrutural e as técnicas gerenciais de construção. Algumas empresas que visam competitividade no mercado buscam soluções para aumentar a velocidade de suas obras, como redução do tempo de execução da estrutura, redução do período de escoramento e antecipação das alvenarias. A retirada antecipada do escoramento submete a estrutura de concreto a um carregamento precoce, sem que haja tempo de ocorrerem todas as reações de hidratação do cimento, podendo desencadear um processo de microfissuração. Dessa forma, o presente estudo avaliou o comportamento das propriedades mecânicas de concretos produzidos com quatro diferentes tipos de cimento (CPV ARI, CPV ARI RS, CPIV RS, CPII Z), quando submetidos a um carregamento precoce de compressão. Foram avaliados resultados de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade, velocidade de onda ultra-sônica, condições de cura e ensaios de microscopia eletrônica de varredura. Procurou-se analisar o efeito de diferentes níveis de resistências com a produção de concretos com relações água/cimento de 0,35, 0,50 e 0,70, quando submetidos a um carregamento precoce em diferentes idades (1, 3 e 7 dias) e diferentes percentuais de carregamento (0%, 25%, 50% e 75%). Aos 28 dias foram ensaiados em suas propriedades especificadas. Os resultados mostraram que à medida que aumenta a idade de carregamento, as propriedades mecânicas são melhoradas para todos os cimentos. Por outro lado, quando se aplica os percentuais de pré-carregamento a resistência à compressão tende a aumentar, principalmente para o cimento CPV ARI. A análise de microscopia possibilitou a visualização de microfissuras causadas pelo pré-carregamento, assim como a recuperação das mesmas. Em relação aos outros cimentos foi observada uma queda nos valores de resistência à tração e no módulo de elasticidade. / In Brazil the building process as a role is modified, as well as structural design and building management techniques. The companies that aim competitiveness in the market are in search of solutions to increase the speed of their constructions, like reduction of structure execution time, reduction of support time and anticipated masonry execution. The anticipated remove of support submits the concrete structure to a premature load, carrying damage in cement hydration reaction, can unleash microcracking process. In this way, the present study evaluated the mechanical properties behavior of concretes produced with four different cements types (CPV ARI, CPV ARI RS, CPIV RS, CP IIZ), when submitted to premature compression load. The analysis included evaluation of the results of compressive strength, split tensile strength, modulus of elasticity, ultrasonic pulse velocity, cure conditions and scanning electron microscopic. The effect from different strengths levels with 0.35, 0.50 and 0.70 water/cement ratio, when submitted to a premature load in different ages (1, 3 and 7 days) and different percents of load (0%, 25%, 50% and 75% from rupture load) were analyzed. At The concrete with the age of 28 days was submitted to tests in order to specify its properties. The results showed that the mechanical properties of all cements improve as the age of load increases. In the other hand, when the preload area applied, the compressive strength tends to increase, mainly to CPV ARI cement. The microscopy analysis makes possibly the visualization of microcracking caused by preload, as well the recovering themselves. In the other cements were observed a small decrease in tensile strength and modulus of elasticity values.

Este trabalho visa à quantificação da carbonatação em argamassas de cimento branco em comparação à carbonatação de argamassas de cimento cinza convencional. O estudo experimental foi dividido em 2 fases distintas. Na primeira foram produzidos 12 cimentos pela substituição de 0, 5, 10 e 20% de 3 clínqueres de diferentes procedências por um calcário calcítico. Nesta etapa do trabalho o clínquer e o calcário foram moídos conjuntamente, de forma que não havia controle sobre a granulometria do calcário e do clínquer individualmente. Na segunda fase foram produzidos 21 cimentos, os quais foram constituídos pela adição ao clínquer de 0, 5 10 e 20% do mesmo calcário da primeira fase e de um fíler quartzoso moído de forma a possuir a mesma granulometria do calcário. Nesta etapa os materiais foram previamente moídos, de forma que sua granulometria inicial era controlada, constituindo-se, portanto, 21 cimentos com a mesma finura e 21 argamassas com a mesma relação água/aglomerante. Os resultados dos ensaios de carbonatação, resistência à compressão, porosimetria, termogravimetria, difração de raios-X e análise do pH da solução aquosa dos poros indicam que o calcário tem um efeito potencializador da hidratação das argamassas, com efetivo refinamento da estrutura porosa. Entretanto, a comparação entre os resultados de ambas as fases do estudo mostra que a melhora do desempenho de cimentos acrescidos de calcário não se deve apenas ao efeito de fíler desta adição, mas a uma melhora na eficiência dos cimentos compostos, possivelmente pelo maior moabilidade da mistura clínquer-calcário induzida pelo calcário, isto é, o calcário, quando co-moído com o clínquer, faz com este atinja uma maior superfície específica, aumentando, desta forma, a sua reatividade. Argamassas feitas com cimentos brancos apresentaram menor carbonatação do que argamassas feitas com cimentos cinzas, considerando uma mesma relação água/aglomerante e uma mesma superfície inicial. Os resultados indicam algum tipo de interação química do calcário com a pasta que aumenta a carbonatação, mas este efeito é perceptível para teores elevados de adição. / The present study aims to quantify white cement mortars carbonation when compared to carbonation of conventional gray cement mortars. In the first part of the research, 12 cements were produced by substitution of 0, 5, 10 and 20% of 3 different clinkers by limestone. Clinker and limestone were ground together, so that there was no control over the fineness of limestone and clinker individually. In the second stage of the research 21 cements were produced, which were formed by adding to clinker 0, 5, 10 and 20% of limestone and a crushed quartz filler with the same fineness of limestone. In this second part of the research the materials were first milled, so that their initial particle size was controlled, criating therefore 21 cements with the same finess and 21 mortars with the same water / binder ratio. The test results of carbonation and porosimetry show that limestone has a potentiating effect on mortars hydration with effective refinement of the porous structure. However, the results show that the performance improvement of cement with limestone is not only due to the limestone effect as a filler, but also due to an improvement in the efficiency of blended cements, possibly due to greater efficiency of the clinkers that were milled together with limestone. White cement mortars showed less carbonation than gray cement mortars, assuming the same water / binder ratio and the same initial specific surface. The results show a possible chemical interaction between limestone and the cement paste that eventually increase carbonation depth. This effect was only observable with high addition contents.

O estudo em laboratório do desempenho mecânico de solos artificialmente cimentados está normalmente vinculado à simulação do comportamento de geomateriais naturalmente formados em campo. Por outro lado, o estudo desses novos materiais pode ser também ferramenta útil na previsão do comportamento de aterros de solos artificialmente melhorados. O comportamento de solos cimentados possui considerável influência da densidade e do estado de tensões a que estes materiais estão submetidos durante a fase que compreende a cimentação dessas partículas. Uma alternativa ao estudo da cimentação nestes solos, é a elaboração de um meio em que as amostras possam ser cimentadas sob um estado de tensões específico, e que ao mesmo tempo em que se promove uma redução do índice de vazios do respectivo material. Seguindo nessa analogia, o presente estudo visa apresentar resultados de ensaios triaxiais realizados em amostras de um solo artificialmente cimentado, curadas sob diferentes níveis de tensão e estado de tensões. São abordados os resultados do ponto de vista da rigidez e deformabilidade encontrados para o material. Os resultados demonstraram que a alteração dos estados de tensões de cura, bem como a magnitude das tensões confinantes durante a cura, apresentaram influência no comportamento tensão-deformação-dilatância das amostras artificialmente cimentadas. / The laboratory study of mechanical performance of artificially cemented soils is normally associated with the mechanical behaviour of geomaterials that were created in field. The behaviour of artificially cemented soils has substantial influence of density and the stress state that these materials have been submitted during the particles cementation. Thus, an alternative to the understanding of cement effects in these soils is the preparation of a similar environment where the specimens can be submitted the cementation while a specific stress state is applied, promoting the respective void ratio reduction. Following this approach, this study aims to show the results of triaxial tests carried out in an artificially cemented soil, which was cured at different stress states. The results have shown that the changing of stress state of curing, as well as the intensity of the confining stress during the cure, presented considerably influence in the stress-strain-dilatancy of the artificially cemented samples.

Este estudo tem como objetivo analisar os comportamentos hidráulico, mecânico e microestrutural de misturas compostas, por solo residual arenito Botucatu e bentonita sódica, com e sem adição de cimento, quando permeadas por água (H2O), soda cáustica (NaOH), na concentração de 5% e ácido sulfúrico (H2SO4) na mesma concentração para sua possível utilização em barreiras de contenção de contaminantes do tipo slurry wall. O arenito, solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/ RS, compõe a matriz das misturas, sendo que a bentonita sódica confere a estas características impermeabilizantes, imprescindíveis às barreiras hidráulicas de contenção. O cimento, além de fazer com que a mistura adquira resistência, interfere na reatividade da barreira, mediante os contaminantes utilizados. A estimativa da eficiência destas misturas baseou-se na comparação entre os valores do coeficiente de condutividade hidráulica, resistência à compressão simples e parâmetros de compressibilidade determinados através dos ensaios de compressão confinada, apresentados nos ensaios com e sem contaminação, conjuntamente com a análise microestrutural das misturas nas mesmas situações. Foram feitas análises químicas por Difração de Raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Análise Química Elementar (EDS) visando à explicação ordinária das causas microestruturais que levam as misturas a determinado comportamento sob percolação de contaminantes. Na busca do efeito de cada componente sobre o comportamento final de determinada mistura, houve a necessidade de realizar análises químicas e microscópicas individuais, também sob interferência ou não de substâncias agressivas. A partir deste estudo foi possível inferir que a mistura solo-cimentobentonita, é adequada à utilização como barreira vertical quando o contaminante for ácido sulfúrico, por no mínimo 20 semanas, já que a eficiência da mesma foi comprovada pela realização de ensaios no permeâmetro de parede rígida, considerado adequado para este tipo. O uso da mistura solo bentonita para barreiras verticais pode ser emergencial visto que quando o contaminante for soda cáustica a mistura resiste por 4 dias. / The objective of this study is to analyze the hydraulic, mechanical and micro-structural conduct of composite mixtures of Botucatu residual soil and sodic bentonite, with and without cement addition, when permeated by water (H2O), caustic soda (NaOH) in a concentration of 5% and sulfuric acid in the same concentration to their possible utilization in contention of contaminant barriers of the slurry walls type. The sandy soil constitutes part of the matrix of the mixtures. The sodic bentonite confers to these mixture essential waterproof characteristics of hydraulic barriers of containment. The cement interferes on the barrier reactivity moreover add resistance to the mixture by the contaminants that were utilized. The efficiency estimation of these mixtures was established by comparison between hydraulic conductive coefficient, unconfined compression strength and one dimensional compressibility presented on the tests with or without contamination, with the mixture micro-structural and chemical analysis on the same situations: X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, Elemental Chemical Analysis (EDS), they want to explain the micro-structural causes that make the mixtures to determinate behavior by percolating of contaminants. Searching the effect of all components about the final behavior of determined mixture there was the necessity to carry out chemical and microscopically individual analysis also by aggressive or non-aggressive substances interference. After completed the study, it is possible to affirm that the soil-cement-bentonite mixture, is good for using as a vertical barrier when the contaminant is sulfuric acid, based on the results of rigid wall permeameter, adequate for this kind of mixture. The use of soilbentonite mixture as vertical barrier for caustic soda could be done just in emergency cases and for a short period of time, once that after some time the barrier reduces drastically its efficiency.

Master of Science / Department of Civil Engineering / Mustaque A. Hossain / Based on a 2017 report on infrastructure by the American Society of Civil Engineers, 13% of Kansas public roads are in poor condition. Furthermore, reconstruction of a two-lane concrete pavement costs between $0.8 and $1.15 million dollars per lane mile. High early strength Portland cement concrete pavement (PCCP) patches are widely used in pavement preservation in Kansas due to the ability to open to traffic early. However, these repairs done by the Kansas Department of Transportation (KDOT) deteriorate faster than expected, though, prompting a need for inexpensive, durable high early strength concrete repair mixtures that meet KDOT standards (i.e., a 20-year service life). This study developed an experimental matrix consisting of six PCCP patching mixture designs with varying cement content and calcium chloride dosage. The mixtures were subjected to isothermal calorimetry, strength testing, drying shrinkage, and various durability tests. The effects of cement content and calcium chloride dosage on concrete strength and durability were then investigated. In addition, the compressive strength development with time, the split tensile versus compressive strength relationship, and the shrinkage strain of the PCCP patching mixtures were compared to established relationships provided by the American Concrete Institute (ACI). Results showed a maximum 3% increase in total heat generated by various concrete paste samples in isothermal calorimetry testing. The minimum compressive strength of 1,800 psi required by KDOT could likely be obtained using any of the PCCP mixtures, regardless of the cement content or calcium chloride dosage used in the study. Furthermore, surface resistivity tests for mixtures containing calcium chloride could result in erroneous measurements. Only one mixture satisfied the maximum expansion and minimum relative dynamic modulus of elasticity required by KDOT. Some ACI relationships for shrinkage and strength development do not appear to be valid for high early strength PCCP patching mixtures.