O uso de fibras vegetais e de cimentos alternativos – ambos provenientes de resíduos, é tido como boa opção na busca por novos fibrocimentos. Entretanto, a maioria das pesquisas desenvolvida nos últimos anos tem apresentado resultados desanimadores no que se refere à durabilidade do material. Além disso, os métodos para avaliação do desempenho ao longo do tempo de materiais reforçados com fibras sensíveis a álcalis ainda não estão bem estabelecidos. O trabalho avaliou o comportamento de compósitos produzidos com cimento de escória de alto-forno reforçados com fibras de celulose, moldados através de adaptações dos processos industriais usados em todo mundo pelas empresas de fibrocimento. Em seguida, a durabilidade das formulações foi avaliada através de ensaios de envelhecimento, os quais se basearam na simulação dos principais agentes e mecanismos de degradação atuantes no material. O desempenho físico e mecânico dos compósitos foi avaliado através da análise de propriedades pré-estabelecidas, consideradas importantes no emprego material como componente construtivo. A análise dos resultados confirmou a eficiência da incorporação da celulose nas propriedades mecânicas do compósito. A durabilidade do material foi diferente para as matrizes empregadas. As matrizes ativadas com gipsita e cal hidratada (EGCH) foram menos agressivas às fibras, entretanto apresentaram problemas de hidratação às primeiras idades e perda de resistência devido à carbonatação. A matriz ECP, mais alcalina, apresentou resultados superiores de resistência mecânica nas primeiras idades. Ela decompôs as fibras e reduziu as propriedades mecânicas durante o envelhecimento. A carbonatação reduziu o ataque alcalino às fibras nestas matrizes, estabilizando a resistência mecânica e a perda de tenacidade não foi tão acentuada. A metodologia de envelhecimento acelerado que combinou ciclos de molhagem e secagem à carbonatação se mostrou eficiente na simulação do envelhecimento natural. / Vegetable fibers and alternative cements from residues is a good option for replacement asbestos-cement. However, research development has presented no satisfactory results concerning material durability and methods of performance evaluation to reinforced materials with alcali sensitive fibers are not well developed. The objetives of this research are: a) evaluation of composites behavior produced with blast-furnace slag reinforced with residual cellulose fibers, which were moulded in adapted conventional industrial processes, common in fibercement companies around world and b) durability performance evaluation applying proposed aging tests. Aging tests were based on simulation of main agents and degradation mechanisms. Physical and mechanical behaviour of composites was evaluated considering important properties in building component uses. Cellulose fibers improved the mechanical properties of the composites. Durability presented different results for the two matrices. The matrices activated with gypsum and hidrated lime (EGCH) have been less aggressive than matrix activated with ordinary Portland cement (OPC) in relation to fibers. However, they presented problems concerning to the hydration at early dates and loss of resistance due to carbonation. Matrices activated with OPC presented better results of MOR at the early dates. In fact, they are more alkaline and they decomposed fibers and reduced the mechanical properties during the aging. The carbonation reduced the alkaline attack, stabilizing the MOR and reducing the loss of tenacity. The accelerated methods with carbonation were efficient in the simulation of the natural ageing.

A crescente preocupação ambiental e a atual crise energética fazem com que indústrias, de um modo geral, intensifiquem esforços para maximização de processos de produção e reutilização de subprodutos gerados. Na siderurgia a produção do aço é realizada por meio da extração do minério de ferro adicionando-se fundentes, gerando como subproduto uma ganga em forma de escória de alto forno. Na presente pesquisa foram compostas misturas de concreto compactado com rolo CCR visando o emprego como base de pavimentos, utilizando três diferentes materiais de granulometria miúda: areia natural, areia industrial e escória granulada de alto forno (com dimensão máxima de 4,8 mm) nas quantidades de 50 % e 100 %; para fins de análise da influência destas diferentes areias foram confeccionados corpos de prova cilíndricos e prismáticos moldados na umidade ótima e no ramo seco da curva de compactação. Foram investigados parâmetros referentes à umidade de compactação, massa específica, resistências à tração indireta e à tração na flexão, módulos de elasticidade por pulso ultrassônico, além de módulos de elasticidade estáticos obtidos a partir de curvas tensão-deformação e por analogia de Möhr (medida de flecha em vigotas em flexão). Visando avaliar a aplicabilidade dos CCR estudados, em especial aquele com escória, foi utilizado o programa computacional MnLayer (para análise de tensões em pavimentos asfálticos) empregando camada de base rígida em CCR para estruturas de pavimentos sujeitos à ação de cargas do tráfego de veículos rodoviários, portuários e aeroportuários, observando a influência dos três tipos de agregados miúdos no nível de tensões da camada cimentada, o que depende em grande parte do módulo de elasticidade da camada de base. Observou-se queda nas resistências dos CCR quando da incorporação de 50 % ou 100 % de escória granulada; por outro lado, essas misturas apresentaram ganhos de resistência em idades mais avançadas em comparação a misturas que empregaram areias natural ou industrial. O módulo de elasticidade dos CCR, com a presença da escória, parcial ou total como fração areia, em geral decresceu à exceção de seu emprego em conjunto com areia natural. As misturas com escória granulada, do ponto de vista de análise mecanicista, resultaram em exigências de maiores espessuras do material, o que não pode fazer tal mistura economicamente viável em qualquer situação, para os casos de misturas com 100 % de escória granulada de alto forno e com fração mista de areia natural e escória. / The increasing environmental concerns as well as energy sources shortage leads industry to consider both optimization of production processes and sustainable use and disposal of its by-pass products. In siderurgical steel manufactures the most common by-pass product is the blast furnace slag with emphasis to its granulated shape. This study considered the evaluation of rolled compacted concretes (RCC) mixtures containing natural or industrial sands as well as such slags at 50% and 100% (with maximum diameter of 4.8 mm) as candidates for pavement base layers. The analysis considered laboratory compaction tests in order to verify the influence of such sands on concrete physical parameters as bulk density and optimum moisture content. Evaluation of mechanical parameters as indirect tensile strength, flexural strength, ultrasonic modulus of elasticity and static modulus of elasticity were carried out as part of the study. Through mechanistic analysis using the elastic layered theory-based computational program MnLayer it was possible to verify implications of each RCC mixture design on pavement thickness and tensile stresses in cemented base layers, in consideration of highway, harbor and airport vehicles. Loss of resistance was verified for RCC mixtures at 50% and 100% slag sand; on the other hand such mixtures have improved its strengths at advanced ages (180 days) compared to the other sands. The modulus of elasticity also decreased for mixtures containing slag sands with exception to the blend of natural and slag sand. Under the mechanistic stand point slag sand mixtures requires thicker base layers in pavements that could lead, depending on several factors, to less cost-effective results in the case of 100% slag sands mixtures and blend (50%-50%) natural and slag sands mixtures.

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O objetivo desta tese foi o estudo da influência do aditivo redutor de retração (SRA) e o aditivo compensador de retração (SCA) em argamassas e pastas de cimento de escória ativada com silicato de sódio. A metodologia foi centrada na análise da retração por secagem e autógena, com o estudo de outras características que influenciam no fenômeno da retração, como as propriedades mecânicas. Para o avanço no conhecimento do efeito dos aditivos no comportamento do cimento de escória, foi caracterizada a microestrutura com a determinação da análise por termogravimetria, porosimetria e difração de raios X. Neste estudo foram empregados os seguintes teores de aditivo, porcentagem relativa à massa de aglomerante: 0,5%, 1%, 1,5% e 2% do aditivo SRA e 5%, 10% e 15% do aditivo SCA. Para a análise da influência da relação a/agl foram empregadas três teores: 0,40, 0,48 e 0,56. No estudo das amostras de referência, sem a utilização de aditivo, observou-se que o aumento da relação a/agl causa o aumento da retração por secagem e da retração autógena do cimento de escória ativada. A diminuição da resistência mecânica com o aumento da relação a/agl, o que torna o esqueleto sólido mais susceptível à deformações, e o aumento das tensões capilares, em razão do aumento da quantidade de água livre para ser evaporada, são os principais fatores para o aumento da retração por secagem. No caso da retração autógena, seu aumento é atribuído ao aumento da auto-secagem com o aumento do volume de poros com diâmetro na faixa de mesoporos, além da diminuição da resistência mecânica. O aditivo redutor de retração (SRA) conseguiu reduzir a retração por secagem em percentuais de 40% até 74% aos 28 dias, no entanto, este tipo de aditivo não obteve êxito no combate a retração autógena. Com relação à resistência mecânica, o aditivo SRA causou a redução de até 40%, efeito atribuído à diminuição do grau de hidratação e retardo do refinamento da porosidade. O aditivo compensador de retração (SCA) amenizou a retração por secagem e a retração autógena, reduzindo em até 64% e 70%, respectivamente, porém reduziu em até 60% a resistência mecânica do cimento de escória ativada. Com relação à microestrutura, o aditivo SCA diminuiu o grau de hidratação e aumentou a porosidade total, com o aumento da proporção do volume de macroporos. / The aim of this research was the study of the influence of shrinkage reducing admixture (SRA) and shrinkage compensating admixture (SCA) in mortars and pastes of blast furnace slag activated with sodium silicate. The method was centered in the analysis of free drying and autogenous shrinkage, with other characteristics that affect the shrinkage, as the mechanical properties. The microstructure behavior was accomplished with thermogravimetry (TG), mercury intrusion porosimetry (MIP) and X-ray diffraction (XRD). The samples were prepared with 0,5%, 1%, 1,5% and 2% of SRA admixture and 5%, 10% and 15% of SCA admixture, by binder mass. The effect of water/binder ratio was accomplished in three contents: 0,40, 0,48 and 0,56. In the reference mixtures, without admixtures, it was observed that an increase of water/binder ratio incurs in an increase of drying and autogenous shrinkage of alkali activated slag. The explanations for drying shrinkage behavior are the decrease of mechanical strength as consequence of water/binder increase, that turns the porous structure more susceptible to deformations, and the increase of the capillary tensions, attributed to the increase of free water to be evaporated. The increase of autogenous shrinkage with water/binder ratio is attributed to the increase of pore volume with diameter in the mesopores range, besides the decrease of the mechanical strength. The shrinkage reducing admixture (SRA) diminish drying shrinkage of 40% up to 74% at 28 days, however, this type of admixture was not capable to combat the autogenous shrinkage. About mechanical strength, the SRA admixture incurs in a decrease up to 40% of compression strength that it was attributed to the decrease of the hydration degree and retard of pore size refinement. The shrinkage compensating admixture (SCA) softened drying and autogenous shrinkage, reducing in up to 64% and 70%, respectively. However, the SCA admixture decreases in up to 60% mechanical strength of alkali activated slag. About microstructure, SCA admixture reduced the hydration degree and it increased the total porosity, with the increase of macropores volume.

The carbonation phenomenon, reaction between CO2 from the atmosphere in the presence of humidity with the Portland cement hydration products, induces pH reduction to levels that can cause the elimination of steel s protective layer, enabling the corrosion mechanism of the steel structure to start.. This is one of the main pathologies in the reinforced concrete and its occurrence depends on the existence of oxygen, humidity and potential difference between two different locations of the steel bar. This research analyzed the performance of different concrete mixtures produced with Portland cement with high levels of blast furnace slag, with and without the chemical activator sodium sulfate (Na2SO4), in relation to compressive strength, capillary absorption and carbonation. For comparison purposes, gray Portland cement concrete test samples were also cast. For the white Portland cement concrete, slag contents of 0% and 50%, without and with chemical activator at concentrations of 4% and 70% were chosen. With the gray Portland cement it was produced concrete with 0% and 50% of slag addition, with and without chemical activator. For each mixture was adopted water/binder ratios of 0.30, 0.42 and 0.55. The samples cast with white Portland cement, destined to the compressive strength tests were broken at 3, 7, 28 and 91 days and the capillary absorption tests were done 91 days after molding. The samples destined to accelerated carbonation tests, cast with the two kinds of cements, were submitted to an atmosphere with 2% CO2 concentration, temperature of 23±1ºC and relative humidity of 75±2%. The carbonation depths determination was realized in the ages of 0, 3, 6, 9 and 12 weeks, after entrance in the chamber. From results obtained it was noticed that compressive strength reduced as the slag content and water/binder ration increased. In more advanced ages, however, the difference in compressive strength between mixtures with slag and the reference mixture was smaller than in the first ages. The capillary absorption reduced with the slag content increase, as a consequence of the refinement pores. The carbonation depth, for the white and gray concretes, increased with the slag content and the chemical activator utilization. In a comparison between white and gray Portland cement concretes, for the same slag content and water/binder ratio, the higher carbonation depths were reached with the white concrete, and this difference was higher when the water/binder ratio was increased. / O fenômeno da carbonatação, reação entre o CO2 da atmosfera em presença de umidade com os produtos de hidratação do cimento Portland, provoca a redução do pH do concreto a níveis que podem causar a eliminação da película passivadora do aço, podendo ocorrer a instalação do mecanismo de corrosão das armaduras, uma das principais patologias em estruturas de concreto armado, desde que para isto, exista oxigênio, umidade e uma diferença de potencial entre dois pontos distintos da barra de aço. Esta pesquisa analisou o desempenho de diferentes misturas de concretos produzidos com cimento Portland branco com altos teores de escória de alto forno, com e sem ativador químico sulfato de sódio (Na2SO4), frente à resistência à compressão, absorção capilar e carbonatação. Para efeito de comparação da resistência à carbonatação, também foram moldadas amostras com concreto de cimento Portland cinza. Para o concreto de cimento Portland branco foram adotados os teores de adição de escória de 0%, 50% sem e com ativador químico no teor de 4% e 70%. Com o cimento Portland cinza foram produzidos concretos com 0% e 50% de adição de escória sem e com ativador químico. Para cada mistura foram adotadas três relações água/aglomerante, 0,30, 0,42 e 0,55. Os corpos-deprova, moldados com cimento Portland branco, destinados aos ensaios de resistência à compressão foram rompidos aos 3, 7, 28 e 91 dias e os ensaios de absorção capilar foram realizados 91 dias após a moldagem. As amostras destinadas ao ensaio de carbonatação acelerada, moldadas com os dois tipos de cimento, foram submetidas a uma atmosfera com concentração de 2% de CO2, temperatura de 23±1ºC e umidade relativa de 75±2%. A determinação da profundidade carbonatada foi realizada nas idades de 0, 3, 6, 9 e 12 semanas, após a entrada na câmara de carbonatação. Dos resultados obtidos constatou-se redução nos valores de resistência à compressão das misturas com escória com o aumento no teor de adição e da relação água/aglomerante, porém, em idades mais avançadas, a diferença entre as resistências das misturas com adição e aquelas da mistura de referência foi menor que nas primeiras idades. A absorção capilar diminuiu com o aumento no teor de adição de escória, conseqüência do refinamento dos poros. A profundidade de carbonatação, para os concretos branco e cinza, aumentou com o aumento no teor de escória e a utilização de ativador químico. Na comparação entre os concretos de cimento Portland branco e cinza analisados, para mesmo teor de adição e relação água/aglomerante, as maiores profundidades de carbonatação foram atingidas pelo concreto branco, e esta diferença foi maior à medida que aumentou a relação água/aglomerante.

Drying Shrinkage is a phenomenon that occurs in concrete, subjected or not to a load, due to water loss, once exposed to environment and allowed to dry. It is responsible for almost the entire total shrinkage strain in concrete. A concrete element with restrained shrinkage deformation may develop tensions that cause cracks, allowing the ingress of aggressive agents that may cause some damage to the reinforcement, reducing, consequently, its strength and durability. The most common aggressive agent into concrete is the chloride ion, which is considered the great responsible for the early reinforcement corrosion of concrete structures, affecting its stability and durability. Corrosion of reinforcement bars due to the ingress of salts from sea water into concrete is recognized to be the most influent factor in the destructive mechanisms for marine structures. The use of mineral admixtures such as blast furnace slag, the increase of curing duration and the water/binder ratio reduction are measures that may reduce the chloride ion penetration. The aim of this study was to investigate the influence of the cement replacement content by slag, as well as the duration of curing on drying shrinkage, chloride ion penetration and compressive strength of concretes made with high early age strength cement and white Portland cement. Water-binder ratios of 0.30, 0.42 and 0.55, curing duration of 3 and 7 days, besides the cement replacement contents of 0%, 50% and 70% were investigated. In order to analyze the influence of the alkali activation on the properties investigated, a concrete made with 50% white Portland cement replacement content by slag and activated by sodium sulfate (4% in mass of binder) was used. The compressive strength was evaluated in the ages of 3, 7, 28 and 91 days; the drying shrinkage in the ages of 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 and 182 days, and the chloride ion penetration (immersion test in chloride solution) in the ages of 7, 14, 28, 56 and 91 days. Before being immersed in the chloride solution, the specimens were subjected to a drying period of 91 days. The results obtained revealed that an increase in the slag content decreased the compressive strength and the drying shrinkage values, besides the smaller depths of chloride penetration with both cements used. Reducing the curing duration resulted greater drying shrinkage and depth of chloride penetration for both cements, independently the slag content. / A retração hidráulica é um fenômeno que ocorre no concreto, submetido ou não a carregamento, devido à perda de umidade, uma vez exposto ao meio ambiente e permitida sua secagem. Ela é responsável por praticamente toda a deformação total por retração no concreto. Um elemento de concreto com restrição de deformação por retração pode desenvolver tensões que levam à formação de fissuras, através das quais agentes agressivos podem penetrar e causar algum dano à armadura, reduzindo sua resistência e durabilidade. O agente agressivo mais comum é o íon cloreto, o qual é considerado como a maior causa de corrosão prematura das barras de armaduras das estruturas de concreto, afetando sua estabilidade e vida útil. A corrosão de armaduras devido ao ingresso de íons cloretos da água do mar no concreto é universalmente conhecida como o fator de maior influência nos mecanismos destrutivos de estruturas marinhas. A utilização de adições minerais como a escória de alto forno, o aumento no prazo de cura e a redução na relação água/aglomerante são medidas que podem diminuir a penetração desses íons no concreto. Este trabalho teve por objetivo investigar a influência do teor de escória e do período de cura na retração hidráulica, na penetração de íons cloretos e na resistência à compressão axial de concretos compostos de cimento Portland de alta resistência inicial e cimento Portland branco estrutural. Foram adotadas relações água/aglomerante de 0.30, 0.42 e 0.55, teores de escória, em substituição ao cimento Portland, de 0%, 50% e 70%, além de períodos de cura de 3 e 7 dias. Foi empregada uma mistura composta de 50% de escória em substituição ao cimento Portland branco, ativada quimicamente por sulfato de sódio (4% da massa de aglomerante) para analisar a influência do ativador nas propriedades investigadas. As idades avaliadas para o ensaio de resistência à compressão foram de 3, 7, 28 e 91 dias; para retração hidráulica idades de 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 e 182 dias e, para penetração de íons cloretos (imersão em solução salina) as idades de 7, 14, 28, 56 e 91 dias. Antes de serem imersos em solução salina os corpos-de-prova foram submetidos a um período de secagem de 91 dias. Dos resultados obtidos, constatou-se que o aumento do teor de escória resultou em decréscimo nos valores de resistência à compressão, de retração e de penetração de cloretos para os dois cimentos investigados. A diminuição no período de cura resultou em maiores valores de retração e de penetração de cloretos, tanto no concreto branco quanto no cinza, independentemente do teor de escória utilizado.

A crescente preocupação ambiental e a atual crise energética fazem com que indústrias, de um modo geral, intensifiquem esforços para maximização de processos de produção e reutilização de subprodutos gerados. Na siderurgia a produção do aço é realizada por meio da extração do minério de ferro adicionando-se fundentes, gerando como subproduto uma ganga em forma de escória de alto forno. Na presente pesquisa foram compostas misturas de concreto compactado com rolo CCR visando o emprego como base de pavimentos, utilizando três diferentes materiais de granulometria miúda: areia natural, areia industrial e escória granulada de alto forno (com dimensão máxima de 4,8 mm) nas quantidades de 50 % e 100 %; para fins de análise da influência destas diferentes areias foram confeccionados corpos de prova cilíndricos e prismáticos moldados na umidade ótima e no ramo seco da curva de compactação. Foram investigados parâmetros referentes à umidade de compactação, massa específica, resistências à tração indireta e à tração na flexão, módulos de elasticidade por pulso ultrassônico, além de módulos de elasticidade estáticos obtidos a partir de curvas tensão-deformação e por analogia de Möhr (medida de flecha em vigotas em flexão). Visando avaliar a aplicabilidade dos CCR estudados, em especial aquele com escória, foi utilizado o programa computacional MnLayer (para análise de tensões em pavimentos asfálticos) empregando camada de base rígida em CCR para estruturas de pavimentos sujeitos à ação de cargas do tráfego de veículos rodoviários, portuários e aeroportuários, observando a influência dos três tipos de agregados miúdos no nível de tensões da camada cimentada, o que depende em grande parte do módulo de elasticidade da camada de base. Observou-se queda nas resistências dos CCR quando da incorporação de 50 % ou 100 % de escória granulada; por outro lado, essas misturas apresentaram ganhos de resistência em idades mais avançadas em comparação a misturas que empregaram areias natural ou industrial. O módulo de elasticidade dos CCR, com a presença da escória, parcial ou total como fração areia, em geral decresceu à exceção de seu emprego em conjunto com areia natural. As misturas com escória granulada, do ponto de vista de análise mecanicista, resultaram em exigências de maiores espessuras do material, o que não pode fazer tal mistura economicamente viável em qualquer situação, para os casos de misturas com 100 % de escória granulada de alto forno e com fração mista de areia natural e escória. / The increasing environmental concerns as well as energy sources shortage leads industry to consider both optimization of production processes and sustainable use and disposal of its by-pass products. In siderurgical steel manufactures the most common by-pass product is the blast furnace slag with emphasis to its granulated shape. This study considered the evaluation of rolled compacted concretes (RCC) mixtures containing natural or industrial sands as well as such slags at 50% and 100% (with maximum diameter of 4.8 mm) as candidates for pavement base layers. The analysis considered laboratory compaction tests in order to verify the influence of such sands on concrete physical parameters as bulk density and optimum moisture content. Evaluation of mechanical parameters as indirect tensile strength, flexural strength, ultrasonic modulus of elasticity and static modulus of elasticity were carried out as part of the study. Through mechanistic analysis using the elastic layered theory-based computational program MnLayer it was possible to verify implications of each RCC mixture design on pavement thickness and tensile stresses in cemented base layers, in consideration of highway, harbor and airport vehicles. Loss of resistance was verified for RCC mixtures at 50% and 100% slag sand; on the other hand such mixtures have improved its strengths at advanced ages (180 days) compared to the other sands. The modulus of elasticity also decreased for mixtures containing slag sands with exception to the blend of natural and slag sand. Under the mechanistic stand point slag sand mixtures requires thicker base layers in pavements that could lead, depending on several factors, to less cost-effective results in the case of 100% slag sands mixtures and blend (50%-50%) natural and slag sands mixtures.

O objetivo desta tese foi o estudo da influência do aditivo redutor de retração (SRA) e o aditivo compensador de retração (SCA) em argamassas e pastas de cimento de escória ativada com silicato de sódio. A metodologia foi centrada na análise da retração por secagem e autógena, com o estudo de outras características que influenciam no fenômeno da retração, como as propriedades mecânicas. Para o avanço no conhecimento do efeito dos aditivos no comportamento do cimento de escória, foi caracterizada a microestrutura com a determinação da análise por termogravimetria, porosimetria e difração de raios X. Neste estudo foram empregados os seguintes teores de aditivo, porcentagem relativa à massa de aglomerante: 0,5%, 1%, 1,5% e 2% do aditivo SRA e 5%, 10% e 15% do aditivo SCA. Para a análise da influência da relação a/agl foram empregadas três teores: 0,40, 0,48 e 0,56. No estudo das amostras de referência, sem a utilização de aditivo, observou-se que o aumento da relação a/agl causa o aumento da retração por secagem e da retração autógena do cimento de escória ativada. A diminuição da resistência mecânica com o aumento da relação a/agl, o que torna o esqueleto sólido mais susceptível à deformações, e o aumento das tensões capilares, em razão do aumento da quantidade de água livre para ser evaporada, são os principais fatores para o aumento da retração por secagem. No caso da retração autógena, seu aumento é atribuído ao aumento da auto-secagem com o aumento do volume de poros com diâmetro na faixa de mesoporos, além da diminuição da resistência mecânica. O aditivo redutor de retração (SRA) conseguiu reduzir a retração por secagem em percentuais de 40% até 74% aos 28 dias, no entanto, este tipo de aditivo não obteve êxito no combate a retração autógena. Com relação à resistência mecânica, o aditivo SRA causou a redução de até 40%, efeito atribuído à diminuição do grau de hidratação e retardo do refinamento da porosidade. O aditivo compensador de retração (SCA) amenizou a retração por secagem e a retração autógena, reduzindo em até 64% e 70%, respectivamente, porém reduziu em até 60% a resistência mecânica do cimento de escória ativada. Com relação à microestrutura, o aditivo SCA diminuiu o grau de hidratação e aumentou a porosidade total, com o aumento da proporção do volume de macroporos. / The aim of this research was the study of the influence of shrinkage reducing admixture (SRA) and shrinkage compensating admixture (SCA) in mortars and pastes of blast furnace slag activated with sodium silicate. The method was centered in the analysis of free drying and autogenous shrinkage, with other characteristics that affect the shrinkage, as the mechanical properties. The microstructure behavior was accomplished with thermogravimetry (TG), mercury intrusion porosimetry (MIP) and X-ray diffraction (XRD). The samples were prepared with 0,5%, 1%, 1,5% and 2% of SRA admixture and 5%, 10% and 15% of SCA admixture, by binder mass. The effect of water/binder ratio was accomplished in three contents: 0,40, 0,48 and 0,56. In the reference mixtures, without admixtures, it was observed that an increase of water/binder ratio incurs in an increase of drying and autogenous shrinkage of alkali activated slag. The explanations for drying shrinkage behavior are the decrease of mechanical strength as consequence of water/binder increase, that turns the porous structure more susceptible to deformations, and the increase of the capillary tensions, attributed to the increase of free water to be evaporated. The increase of autogenous shrinkage with water/binder ratio is attributed to the increase of pore volume with diameter in the mesopores range, besides the decrease of the mechanical strength. The shrinkage reducing admixture (SRA) diminish drying shrinkage of 40% up to 74% at 28 days, however, this type of admixture was not capable to combat the autogenous shrinkage. About mechanical strength, the SRA admixture incurs in a decrease up to 40% of compression strength that it was attributed to the decrease of the hydration degree and retard of pore size refinement. The shrinkage compensating admixture (SCA) softened drying and autogenous shrinkage, reducing in up to 64% and 70%, respectively. However, the SCA admixture decreases in up to 60% mechanical strength of alkali activated slag. About microstructure, SCA admixture reduced the hydration degree and it increased the total porosity, with the increase of macropores volume.

The electrical resistivity is an important concrete property that allows evaluating the access facility of aggressive agents before the corrosion process begins and estimates the velocity of the same process after it begun. The electrical resistivity and the oxygen availability are the characteristics that control the corrosion velocity. This work aimed to evaluate the performance of white Portland cement concretes with high blast furnace slag content and chemical activation on the electrical resistivity. Other properties were measured, as axial compressive strength, porosity and specific electrical conductivity of pore solution. Four mixtures were tested, a reference one, only with white Portland cement as binder, a second one, with 50% of blast furnace slag in substitution of cement, other with 70% slag content, and the last one, with 50% of slag and alkaline activation, 4% of Na2SO4. The water/binder ratios were fixed at 0,30, 0,42 and 0,55 for all samples. The electrical resistivity was measured using the four electrode method (Wenner method). The sample age, water/binder ratio and the slag content have an expressive effect over the electrical resistivity, especially because it results in changes of the pore structure. The electrical resistivity grows as the amount of slag increases. The increase of slag amount also results in smaller specific electrical conductivity of pore solution and pore structure refinement. On the other hand, the axial compressive strength decreases as the slag amount increases. The biggest resistivity results were obtained for the mixture with 70% of slag. This mixture showed the best cost/benefit ratio as compressive strength were fixed at 35 and 55 MPa, at 28 days, and 60 MPa, at 91 days. / A resistividade elétrica é uma importante propriedade do concreto por permitir avaliar a facilidade de acesso de agentes agressivos antes de instalado o processo corrosivo e estimar a velocidade do mesmo depois de instalado, sendo conjuntamente com a disponibilidade de oxigênio um dos parâmetros determinantes para a velocidade da corrosão. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de concretos de cimento Portland branco com elevados teores de escória de alto forno e ativação química quanto à resistividade elétrica aparente. Foram avaliadas além da resistividade outras grandezas como resistência à compressão, porosidade e condutividade específica da solução dos poros. Foram investigadas quatro misturas, uma de referência contendo apenas cimento, uma segunda com teor de substituição de cimento por escória de 50%, outra com teor de substituição de 70% e uma última contendo 50% de escória e ativador alcalino, Na2SO4, em um teor de 4%. As relações água/aglomerante foram fixadas em 0,30, 0,42 e 0,55 para todas as misturas. A medida da resistividade elétrica foi realizada através do método dos quatro eletrodos (Wenner). A resistividade elétrica se mostrou dependente da idade, relação a/ag e teor de escória, principalmente, em função das alterações que estas proporcionam na estrutura de poros da pasta. A resistividade cresceu proporcionalmente ao aumento do teor de escória. O aumento do teor de escória resultou também em menor condutividade da solução aquosa e refinamento da estrutura de poros da pasta. Por outro lado, a resistência à compressão diminuiu com o crescimento do teor de escória. Os maiores valores de resistividade elétrica foram apresentados pela mistura contendo 70% de escória. Esta mistura se mostrou a de melhor relação custo/benefício quando se fixaram valores de resistência à compressão de 35 e 55 MPa, aos 28 dias, e 60 MPa, aos 91 dias.

Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.