Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-05-29T18:30:06Z No. of bitstreams: 1 Ângelo Cezar Fumagalli Rostirola.pdf: 4315210 bytes, checksum: ff48e5f928774ac2545c3ae6774d5dcf (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-29T18:30:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ângelo Cezar Fumagalli Rostirola.pdf: 4315210 bytes, checksum: ff48e5f928774ac2545c3ae6774d5dcf (MD5) Previous issue date: 2013-10-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / SINDUSCON-NH - Sindicato das Indústrias da Construção Civil Novo Hamburgo / A construção civil atualmente é a indústria com maior crescimento no Brasil, fomentada por financiamentos e programas do governo federal. É também uma das indústrias que mais consome recursos naturais e energia, além de ser a principal geradora de resíduos sólidos urbanos. Grande parcela destes recursos naturais consumidos pela construção é formada pelos agregados. Uma alternativa econômica e ambientalmente correta, para diminuir a extração deste material, é a sua substituição por algum outro material, se possível por um resíduo, como apontam várias pesquisas. A busca por materiais e produtos ecologicamente corretos está em uma crescente, assim como os estudos para a reciclagem de diversos resíduos. A união entre produtos que consomem um volume menor de matéria-prima com o emprego de resíduos na sua produção parece uma saída viável para um desenvolvimento mais sustentável. Artefatos para a construção civil produzidos com concreto celular autoclavado (CCA) utilizam até quatro vezes menos materiais quando comparados a produtos com características semelhantes, produzidos com concreto convencional, cerâmico, entre outros. Além do menor consumo dos materiais constituintes, o concreto celular possui outras propriedades interessantes, como: suficiente resistência à compressão; isolamento térmico e acústico; baixa densidade; resistência ao fogo. Esta pesquisa teve como objetivo principal avaliar a influência da substituição parcial do agregado natural por agregado reciclado de concreto (ARC) na produção de concreto celular autoclavado. Após realização de estudos-piloto, optou-se pelo emprego da proporção de Cimento e Agregado Natural (AN) de 67% e 33% e sobre estes 0,45% de Cal e 0,3% de Alumínio com relação água/sólidos igual a 0,32. Foram empregados Cimento Portland CP-V ARI, Cal calcítica, areia natural e agregado fino reciclado de concreto, em teores de 0%, 25% e 50%. A dimensão máxima do agregado empregado na produção de CCA é de 150 µm. A cura foi realizada em autoclave após um tempo de espera de 24 horas a partir do início da mistura, por um período de 6 horas. Foram avaliadas a resistência à compressão, a absorção de água capilar, a massa específica e a porosidade. Os ensaios de resistência à compressão foram realizados em 48 e 72 horas, e a absorção de água, em corpos de prova preparados e acompanhados pelo período de 96 horas. A microestrutura dos CCA produzidos foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Verificou-se que existem expressivas alterações nas propriedades do CCA produzidos com ARC em substituição do AN, com a tendência de aumentar a densidade de massa aparente, bem com a resistência à compressão, a medida que aumenta-se o teor de ARC. Na análise dos resultados, percebeu-se que o uso de ARC alterou as propriedades dos concretos produzidos neste estudo exploratório, sem, entretanto, inviabilizar o seu emprego. Com um ajuste da dosagem, pode ser obtido um CCA produzido com ARC, cujo comportamento seja compatível com o comportamento de CCA produzido somente com o AN. / In the last years, the Brazilian construction industry is among those of national production sectors that have been having a great growing, mostly due to the incentive from the government and due to financed resources by private and public agents. This industry is also one of the major consumers of natural resources and energy, besides being the main generator of solid waste. One of these natural resources used in the constructions is sand. An environmentally friendly and economical alternative to reduce the extraction of natural resources is the use of recycled waste. The associated use of low volume of raw materials with alternative materials, like waste, is one of the ways to get more sustainability in the construction sector. Construction and building components made with autoclaved cellular concrete (ACC) employ four times less material than others with the same function. Other advantage of ACC is the performance of its properties like compressive strength, thermal and acoustic behavior, lower density, fire resistance. The aim of this research was to investigate the use of fine grains from recycled concrete aggregate (ARC) as partial sand replacement in the production of autoclaved aerated concrete. With the goal to find the mix proportion some pilot studies were made. After this, it was chosen a relation of 67% of cement and 33% of natural fine aggregate (sand). The lime was used in the amount of 0.45% of total cement and sand, and 0.3% of aluminium. The water to total solids ratio was 0.32. It was employed Portland cement type V according to Brazilian standards, calcitic lime, natural sand and ARC passing in sieve with 150 micron opening. The replacement rate of sand by ARC was 0%, 25% and 50%. From 24 hours after the mixing of materials, the samples were submitted to steam curing in an autoclave chamber for 6 hours. It was evaluated the compressive strength, the density, the capillary water absorption and porosity. The compression strength tests were performed at 48 and 72 hours. Water absorption tests were conducted for 96 hours after samples preparing. The capillary porosity was calculated with the capillary water absorption data. ACC's microstructure analysis was done by scanning electron microscopy (SEM). The results showed in general that the behavior of ACC produced with ARC differs significantly from the ACC produced with natural aggregate. When the ARC rate increases the apparent specific gravity also increases as well as the compressive strength. The observed increase in the apparent specific gravity is not desired. However this behavior of ACC done with RCA does not prevent the use of this recycled aggregate. An optimized study of pre-wetting of RCA could improve its performance as aggregate for use in ACC, once its grain size showed to be appropriated for this kind of use.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuilhermeFM.pdf: 1361832 bytes, checksum: 90befe7961c07f2510ca8f988b71da6b (MD5) Previous issue date: 2009-03-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work addresses the production of lightweight concrete building elements, such as plates, prefabricated slabs for pre-molded and panels of fencing, presenting a singular concrete: the Lightweight Concrete, with special properties such low density and good strength, by means of the joint use of industrial waste of thermosetting unsaturated polyesters and biodegradable foaming agent, named Polymeric Lightweight Concrete. This study covered various features of the materials used in the composition of the Polymeric Lightweight Concrete, using a planning of factorial design 23, aiming at studying of the strength, production, dosage processes, characterization of mechanical properties and microstructural analysis of the transition zone between the light artificial aggregate and the matrix of cement. The results of the mechanical strength tests were analyzed using a computational statistics tool (Statistica software) to understand the behavior and obtain the ideal quantity of each material used in the formula of the Polymeric Lightweight Concrete. The definition of the ideal formula has the purpose of obtaining a material with the lowest possible dry density and resistance to compression in accordance with NBR 12.646/92 (≥ 2.5 MPa after 28 days). In the microstructural characterization by scanning electron microscopy it was observed an influence of the materials in the process of cement hydration, showing good interaction between the wrinkled face of the residue of unsaturated polyesters thermosetting and putty and, consequently, the final strength. The attaining of an ideal formula, given the Brazilian standards, the experimental results obtained in the characterization and comparison of these results with conventional materials, confirmed that the developed Polymeric Lightweight Concrete is suitable for the production of building elements that are advantageous for construction / Neste trabalho ? abordada a aplica??o da tecnologia dos concretos leves ? produ??o de elementos construtivos, tais como placas pr?-fabricadas para lajes pr?-moldadas, pain?is de veda??o e pe?as pr?-moldadas, e ao desenvolvimento de um concreto celular com propriedades especiais de baixa densidade e boa resist?ncia mec?nica, em fun??o da utiliza??o conjunta de res?duo industrial de poli?ster insaturado termofixo (PIT) e espuma biodegrad?vel incorporadora de ar, denominado de Concreto Celular Polim?rico (CCP) . O estudo abrangeu diferentes tra?os dos materiais empregados na composi??o do CCP, sendo utilizado um planejamento fatorial 23, para an?lises dos processos de dosagem e produ??o, caracteriza??o das propriedades mec?nicas, bem como an?lises microestruturais da zona de transi??o entre o agregado artificial leve (PIT) e a matriz de cimento. Os resultados dos testes de resist?ncia mec?nica foram analisados utilizando-se uma ferramenta computacional de estat?stica (Statistica Software) para compreens?o do comportamento e obten??o da concentra??o ideal de cada material utilizado na formula??o do CCP. A defini??o da f?rmula ideal teve como finalidade a obten??o de um material com a menor densidade a seco poss?vel e resist?ncia ? compress?o que atendesse ? norma NBR 12.646/92 (≥ 2,5 MPa aos 28 dias). Na caracteriza??o microestrutural por microscopia eletr?nica de varredura, observou-se a influ?ncia dos materiais no processo de hidrata??o do cimento, onde constatou-se boa intera??o entre o res?duo de PIT, cuja face ? enrugada, e a pasta de cimento. A obten??o da formula??o de um novo material que atende ? norma brasileira, os resultados experimentais obtidos nas caracteriza??es e compara??o desses resultados com materiais convencionais, comprovaram que o Concreto Celular Polim?rico desenvolvido ? adequado ? produ??o de elementos construtivos que apresentam vantagens quando aplicados ? constru??o civil

The use of cellular concrete in buildings has been increasing recently due to its advantages (low density, better thermal comfort, among others). Some norms already regulate its application for walls of one floor buildings, and normative projects, still under development, which will regulate its application with structural purposes for walls of multi-level buildings. However, there still is not a specific dosage method that relates the formulation with the compression strength for cellular concrete manufacture, moreover, there are many variables (additive dosage, generation process of air bubbles, diameter, density and volume of bubbles, use of coarse aggregates, etc.), which influence the production process that needs a better understanding. Therefore, this study had as objective to evaluate the obtaining and properties of different types of cellular concrete, with the application intensio for structural purposes in construction walls. Thus, three types of cellular concrete procedures were developed adopting dosage procedures and different materials and compositions. The first with foam generated by generators (CESP), using foaming agent chemical additive (AESP), without coarse aggregate. The second with chemical additives incorporating the air bubbles through the mechanical action of the mixer (CBAM), also without coarse aggregate. And the third with coarse aggregates (CBAMG), and incorporating additives of air bubbles. The properties were evaluated in the fresh state (density, consistency and incorporating air content) and in the hardened state (compression strength). Based on results, the production of CESP was found to be made difficult by the use of foam-generator, damaging their manufacture, despite in agreement with the normative requirements for construction applications. CBAM presented a lower variability in the manufacturing process providing a better performance. Finally, CBAMG presented an improvement in workability compared to the CBAM concrete. The highest compression strength of cellular concrete CESP, CBAM and CBAMG, at 28 days, were 6.5 MPa, 19.5 MPa and 23.5 MPa, respectively, this can be applied in walls with structural purposes. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Atualmente o uso de concreto celular em edificações vem crescendo devido as suas vantagens (baixa densidade, melhor conforto ambiental e outras). Algumas normas já regularizam sua aplicação em paredes para edificações térreas, e projetos de normas, ainda em elaboração, que irão regularizar sua aplicação com fins estruturais em paredes de edificações de vários pavimentos. Entretanto, para a obtenção de concretos celulares ainda não existem métodos de dosagens que relacionem sua formulação com a resistência à compressão, além disso, há muitas variáveis (dosagem de aditivo, processo de geração das bolhas de ar, diâmetro, densidade e volume das bolhas, uso de agregados graúdos, etc.) que influenciam no processo de produção necessitando de um melhor entendimento. Neste sentido, o presente estudo teve como objetivo avaliar a obtenção e as propriedades de diferentes tipos de concretos celulares, com o intuito de aplicação para fins estruturais em paredes de edificações. Para isso, três tipos de concretos celulares foram desenvolvidos adotando diferentes procedimentos de dosagens, materiais e composições. O primeiro com formação de espumas geradas através de geradores (CESP), utilizando aditivo químico espumígeno (AESP), sem agregado graúdo. O segundo com aditivo químico incorporador de bolhas de ar através da ação mecânica do misturador (CBAM), também sem agregado graúdo. E o terceiro com agregados graúdos (CBAMG) e aditivos incorporadores de bolhas de ar. Foram avaliadas as propriedades no estado fresco (densidade, consistência e teor de ar incorporado) e no estado endurecido (resistência à compressão). Com base na análise dos resultados verificou-se que a produção do CESP foi dificultada pelo uso dos geradores de espuma, prejudicando sua obtenção, apesar de atender os requisitos normativos para aplicações em edificações. Já o CBAM apresentou menor variabilidade no processo de obtenção proporcionando um melhor desempenho. Quanto ao CBAMG este apresentou uma melhora na trabalhabilidade comparado aos concretos de referência CBAM. As maiores resistências à compressão dos concretos celulares CESP, CBAM e CBAMG, aos 28 dias, foram, 6,5 MPa, 19,5 MPa e 23,5 MPa, respectivamente, podendo estes serem aplicados em paredes com fins estruturais.

The main requirement of the user with regard to the constructive system is to have the guarantee of that this is really safe, that is, that it really comes to take care of to the requirements of structural security. The evaluation of structural performance, is one of the forms to determine if the system is really safe; the ideal would be that all and any constructive system, before being launched in the market, it was submitted to the performance evaluations leading in consideration the requirements of the users: security, habitability and support; only in such a way, if it would have the guarantee of that possible problems presented during the evaluation, they would not be repassed the users, being corrected in its initial stage. Therefore, in this work, the performance evaluation happened of inverse form, where the constructive system was evaluated by means of assays of field after the residences being concluded. The carried through assays of field had looked for to evaluate the structural performance of the residences of soil-cement and cellular concrete through the assays of verification of resistance the impacts, occupation loads, verification of the behavior of the leaf (door) submitted the abnormal maneuvers and evaluation through the criteria of the state has limited of use. In such a way, the behavior of these residences through the comparison could be evaluated enters the gotten results in the assays of field and the criteria established for the Projects of Norms of the ABNT nos 02.136.01.001, 02.136.01.002 e 02.136.01.004 (ABNT, 2004) 2004 that it evaluates the performance of residences, well as, to verify the constructive systems that had not taken care of to the established criteria, indicating its imperfections, guaranteeing with this not the occurrence of these in future constructions. / A principal exigência do usuário com relação ao sistema construtivo é ter a garantia de que este é realmente seguro, ou seja, que venha realmente a atender aos requisitos de segurança estrutural. A avaliação de desempenho estrutural, é uma das formas para determinar se o sistema é realmente seguro; o ideal seria que todo e qualquer sistema construtivo, antes de ser lançado no mercado, fosse submetido às avaliações de desempenho levando em consideração as exigências dos usuários: segurança, habitabilidade e sustentabilidade; somente desta forma, se teria a garantia de que possíveis problemas apresentados durante a avaliação, não seriam repassados aos usuários, sendo corrigidos em sua etapa inicial. Neste trabalho, a avaliação de desempenho aconteceu de forma inversa, onde o sistema construtivo foi avaliado por meio de ensaios de campo depois das unidades habitacionais estarem concluídas. Os ensaios de campo realizados procuraram avaliar o desempenho estrutural das unidades habitacionais de solo-cimento e concreto celular através da verificação da resistência a impactos, cargas de ocupação, verificação do comportamento da folha (porta) submetida a manobras anormais e avaliação através dos critérios do estado limite de utilização. Desta forma, pôde-se avaliar o comportamento destas residências através da comparação entre os resultados obtidos nos ensaios de campo, e os critérios estabelecidos pelos Projetos de Normas nos 02.136.01.001, 02.136.01.002 e 02.136.01.004 (ABNT, 2004) que apresentam os métodos para avaliar o desempenho de edifícios habitacionais, bem como verifica os sistemas construtivos que não atenderam aos critérios estabelecidos, indicando suas falhas, garantindo com isso a não ocorrência destas em construções futuras. / Mestre em Engenharia Civil

[pt] O presente trabalho propõe-se a analisar o comportamento mecânico de painéis sanduíche constituídos por duas camadas externas de compósitos cimentícios reforçados com fibras naturais, separadas por um núcleo de concreto celular autoclavado (CCA). Cada placa de material compósito foi moldada diretamente sobre a superfície de um bloco de CCA, por meio da disposição manual de três camadas unidirecionais de fibras longas de curauá. Visando prover maior durabilidade ao compósito, desenvolveu-se uma matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio, substituindo uma parcela do cimento por materiais pozolânicos. Ensaios de caracterização da matriz, dos filamentos de curauá e dos blocos de CCA foram realizados para a obtenção de suas propriedades independentes. Os compósitos foram submetidos a ensaios de arrancamento do tecido, tração direta e flexão a quatro pontos para a avaliação de diferentes aspectos de seus mecanismos de fissuração, resistência e capacidade de deformação. Zonas de carregamento foram indicadas em cada caso para demonstrar o comportamento padrão dos compósitos. Os painéis sanduíche, por sua vez, foram analisados em termos de interface, por meio de ensaios de aderência e micrografias da superfície de transição dos materiais, e de desempenho mecânico, por ensaios de flexão a quatro pontos cíclicos e monotônicos. Esses últimos forneceram a rigidez, capacidade de carga e deflexão dos painéis sanduíche, tal como as principais propriedades de seus elementos: para o núcleo, a resistência ao cisalhamento e o módulo de cisalhamento, e para as lâminas, a resistência à compressão e à tração. Os ensaios cíclicos testaram a resistência do material a séries de carregamento-descarregamento, enquanto ensaios de aderência foram utilizados para verificar a interface entre os compósitos laminados e o núcleo de CCA. Os resultados indicaram um desempenho satisfatório dos painéis sanduíche, uma vez que os compósitos foram capazes de lhes fornecer um comportamento de strain/deflection hardening, aumentando sua resistência e tenacidade. A adesão entre lâminas-núcleo mostrou-se eficaz, de maneira que os diferentes materiais compreendidos demonstraram interação adequada entre si, bem como propriedades complementares. Dentre os objetivos desse trabalho, encontra-se o desenvolvimento de um material sustentável, leve, resistente e tenaz, de modo que constitua uma alternativa promissora e de baixo custo a aplicações de Engenharia. / [en] This present work aims to analyze the mechanical behavior of sandwich panels consisting of two outer layers of natural fiber-reinforced cementitious composites separated by a core layer of autoclaved aerated concrete (AAC). The molding of each composite layer was made directly on the surface of an AAC block, by manually arranging three layers of long unidirectional aligned curauá fibers in the mortar. In order to increase the composite durability, a matrix with a low content of calcium hydroxide was developed, where the Portland cement was partially replaced by pozzolanic materials. Characterization tests of the matrix, the curauá filaments and the AAC blocks were performed to obtain their independent properties. The composites were submitted to fabric pull-out tests, direct tensile tests and four-point bending to evaluate different aspects of their cracking mechanisms, strength and deformation capacity. Loading zones were indicated in each case to demonstrate the standard composite behavior. The sandwich panels, on the other hand, were analyzed in terms of interface, through pull-off tests and SEM images of the materials transition surface, and mechanical performance, by means of cyclic and monotonic four-point bending tests. The latter registered the rigidity, load capacity and deflection of the sandwich panels, as well as the main properties of their elements: for the core, shear strength and shear modulus, and for the skin layers, compressive strength and tensile strength. Cyclic tests evaluated the resistance of the material to loading-unloading cycles, while pull-off tests were used to verify the interface between the laminated composites and the AAC core. The results indicated a satisfactory performance of the sandwich panels, since the composite layers provided a strain/deflection hardening behavior to the material, increasing its flexural strength and toughness. The adhesion between the layers and the core proved to be effective, so that the comprised materials displayed adequate interaction between each other, as well as complementary properties. Among the objectives of this work is the development of a sustainable, lightweight, resistant and tough material, in a way that it represents a promising and low-cost alternative to Engineering applications.