Nesta dissertação são apresentados um método de dosagem de concreto de elevado desempenho baseado na reologia da calda de cimento e os resultados de sua aplicação para alguns materiais brasileiros. O método baseia-se em dois modelos teóricos: modelo reológico que trata da viscosidade de uma suspensão de grãos polidispersados e fórmula empírica para previsão da resistência do concreto considerando a resistência da argamassa padrão. O método apresenta como vantagens a economia em mão de obra e materiais, uma vez que manipula somente caldas de cimento. Por outro lado, permite chegar a misturas de concreto auto-adensáveis quando frescos e de alta resistência quando endurecida. A aplicação do método aos materiais brasileiros é feita com algumas modificações em relação ao método original: corpos de prova de formato cúbico, cura térmica do concreto em água em ebulição, emprego de cimento Portland comum, etc. As principais conclusões resultantes desta aplicação são: precisão da fórmula de previsão da resistência do concreto, fixação do teor ótimo de superplastificante e de adição mineral, confirmação do teor ótimo de sílica ativa nos CEDs, eficácia da cura térmica em água em ebulição, eficiência do emprego de corpos de prova cúbico e diferente comportamento dos diversos materiais empregados. / In this dissertation are presented a mix method for high performance concrete base don rheology of cements pastes and on results of its application to some brazilian materials. The method is based on two theoretical models: a rheological model dealing with the viscosity of a polydispersed suspension and a empirical formula that allows the prediction of compressive strenght of standard mortar. The method presents as advantage the economy of manual work and materials since just handles binding pastes. Otherwise it allows to obtain self¬-densified mistures when concrete is fresh strength when concrete is hardened. The method application to Brazilian materials is done with some changes in relation to its originality: cubic specimen, thermal curing of concrete in boiling water, use of commom Portland cement, etc. The main conclusions drawn after this application are: accuracy of the prediction of concrete strength by the extended formula, determination of the best percentage of mineral and chemical addition, ratification of the best percentage of condensed silica fume in high performance concrete mixtures, effectiveness of the thermal curing of concrete en boiling water, effectiveness in the use of cubic casting mould and different behavior for several materials applied in this research.

Nesta dissertação são apresentados um método de dosagem de concreto de elevado desempenho baseado na reologia da calda de cimento e os resultados de sua aplicação para alguns materiais brasileiros. O método baseia-se em dois modelos teóricos: modelo reológico que trata da viscosidade de uma suspensão de grãos polidispersados e fórmula empírica para previsão da resistência do concreto considerando a resistência da argamassa padrão. O método apresenta como vantagens a economia em mão de obra e materiais, uma vez que manipula somente caldas de cimento. Por outro lado, permite chegar a misturas de concreto auto-adensáveis quando frescos e de alta resistência quando endurecida. A aplicação do método aos materiais brasileiros é feita com algumas modificações em relação ao método original: corpos de prova de formato cúbico, cura térmica do concreto em água em ebulição, emprego de cimento Portland comum, etc. As principais conclusões resultantes desta aplicação são: precisão da fórmula de previsão da resistência do concreto, fixação do teor ótimo de superplastificante e de adição mineral, confirmação do teor ótimo de sílica ativa nos CEDs, eficácia da cura térmica em água em ebulição, eficiência do emprego de corpos de prova cúbico e diferente comportamento dos diversos materiais empregados. / In this dissertation are presented a mix method for high performance concrete base don rheology of cements pastes and on results of its application to some brazilian materials. The method is based on two theoretical models: a rheological model dealing with the viscosity of a polydispersed suspension and a empirical formula that allows the prediction of compressive strenght of standard mortar. The method presents as advantage the economy of manual work and materials since just handles binding pastes. Otherwise it allows to obtain self¬-densified mistures when concrete is fresh strength when concrete is hardened. The method application to Brazilian materials is done with some changes in relation to its originality: cubic specimen, thermal curing of concrete in boiling water, use of commom Portland cement, etc. The main conclusions drawn after this application are: accuracy of the prediction of concrete strength by the extended formula, determination of the best percentage of mineral and chemical addition, ratification of the best percentage of condensed silica fume in high performance concrete mixtures, effectiveness of the thermal curing of concrete en boiling water, effectiveness in the use of cubic casting mould and different behavior for several materials applied in this research.

O uso de adições minerais no concreto como substituição parcial ao cimento Portland ajuda a preservar os recursos naturais poupando a matéria-prima, reduzindo o consumo de energia necessária para a produção do cimento e reciclando rejeitos que se lançados no meio ambiente causariam problemas ambientais e de saúde pública. A adição mineral que vem tendo muito destaque devido à sua alta reatividade, considerada por vários pesquisadores como uma superpozolana, é a sílica ativa (SA), um subproduto da fabricação de silício metálico ou ligas de ferro-silício. A sílica ativa se caracteriza por uma elevada finura e alta área específica e um alto teor de sílica vítrea, estes fatores somados garantem à SA a alta reatividade com o hidróxido de cálcio, transformando-o em silicato de cálcio hidratado. A casca do arroz vem sendo pesquisada como uma fonte alternativa de sílica ativa. A sílica ativa extraída da casca de arroz contém um alto teor de SiO2 e, dependendo do processo de extração, possui propriedades adequadas para a utilização na confecção de concretos de elevado desempenho. Este trabalho visa estudar a atividade pozolânica da sílica da casca de arroz produzida no laboratório de materiais avançados à base de cimento. Para avaliar as características das sílicas, foram realizados ensaios tanto para determinação das suas propriedades físicas quanto para a determinação de sua composição química e pozolanicidade. Os ensaios realizados foram:composição química, pozolanicidade (método Chapelle modificado), área superficial B.E.T., distribuição granulométrica, distribuição do tamanho de partículas via MEV, amorficidade (por difratometria de raio X), massa específica e determinação do índice de atividade pozolânica com cimento Portland (NBR-5752). Os ensaios de caracterização demonstraram que a sílica da casca de arroz possui um alto grau de amorficidade e elevada área superficial, que garantiram uma maior reatividade nas idades iniciais, porém em idades avançadas apresentou a mesma eficiência que a sílica de ferro-silício. / The use of mineral additions in concrete in order to partially replace Portland cement helps to protect natural resources by saving raw material, reducing energy consumption in cement production and recycling industrial waste that could otherwise cause environmental and public health hazards. One mineral addition that has drawn considerable attention due to its high reactivity is silica fume (SF), a byproduct of the manufacturing process of metallic silicon or iron-silicon alloys and considered by many researchers as a superpozzolan. Silica fume is characterizated by high fineness, high specific area and high content of vitreous silica. The sum of these factors provides SF high reactivity with calcium hydroxide, which is transformed into hydrated calcium silicate. Rice husk ash has also been investigated as an alternative source of silica fume. The silica from rice husk ash contains a high percentage of SiO2 and, depending on the extraction process, has adequate properties to be employed in the manufacturing of high-performance concrete. The objective of this work is to study the pozzolanic activity of silica from rice husk ash produced at the Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento. In order to evaluate the characteristics of silica samples from rice husk, assays were performed to determine their physical properties as well as their chemical composition and pozzolanicity. The assays performed were: chemical composition,pozzolanicity (modified Chapelle method), B.E.T. surface area method, granulometric distribution, particle size distribution by Scanning Electron Microscope (SEM), amorphicity by X-ray diffractometry (XRD), specific mass and pozzolanic activity index determination with Portland cement (NBR-5752). The characterization assays showed that the silica from rice husk ash has a high amorphicity level and a high surface area, which yield higher reactivity at initial ages. However, at advanced ages it pesented the same efficiency as that of silica from iron-silicon.

O uso de adições minerais no concreto como substituição parcial ao cimento Portland ajuda a preservar os recursos naturais poupando a matéria-prima, reduzindo o consumo de energia necessária para a produção do cimento e reciclando rejeitos que se lançados no meio ambiente causariam problemas ambientais e de saúde pública. A adição mineral que vem tendo muito destaque devido à sua alta reatividade, considerada por vários pesquisadores como uma superpozolana, é a sílica ativa (SA), um subproduto da fabricação de silício metálico ou ligas de ferro-silício. A sílica ativa se caracteriza por uma elevada finura e alta área específica e um alto teor de sílica vítrea, estes fatores somados garantem à SA a alta reatividade com o hidróxido de cálcio, transformando-o em silicato de cálcio hidratado. A casca do arroz vem sendo pesquisada como uma fonte alternativa de sílica ativa. A sílica ativa extraída da casca de arroz contém um alto teor de SiO2 e, dependendo do processo de extração, possui propriedades adequadas para a utilização na confecção de concretos de elevado desempenho. Este trabalho visa estudar a atividade pozolânica da sílica da casca de arroz produzida no laboratório de materiais avançados à base de cimento. Para avaliar as características das sílicas, foram realizados ensaios tanto para determinação das suas propriedades físicas quanto para a determinação de sua composição química e pozolanicidade. Os ensaios realizados foram:composição química, pozolanicidade (método Chapelle modificado), área superficial B.E.T., distribuição granulométrica, distribuição do tamanho de partículas via MEV, amorficidade (por difratometria de raio X), massa específica e determinação do índice de atividade pozolânica com cimento Portland (NBR-5752). Os ensaios de caracterização demonstraram que a sílica da casca de arroz possui um alto grau de amorficidade e elevada área superficial, que garantiram uma maior reatividade nas idades iniciais, porém em idades avançadas apresentou a mesma eficiência que a sílica de ferro-silício. / The use of mineral additions in concrete in order to partially replace Portland cement helps to protect natural resources by saving raw material, reducing energy consumption in cement production and recycling industrial waste that could otherwise cause environmental and public health hazards. One mineral addition that has drawn considerable attention due to its high reactivity is silica fume (SF), a byproduct of the manufacturing process of metallic silicon or iron-silicon alloys and considered by many researchers as a superpozzolan. Silica fume is characterizated by high fineness, high specific area and high content of vitreous silica. The sum of these factors provides SF high reactivity with calcium hydroxide, which is transformed into hydrated calcium silicate. Rice husk ash has also been investigated as an alternative source of silica fume. The silica from rice husk ash contains a high percentage of SiO2 and, depending on the extraction process, has adequate properties to be employed in the manufacturing of high-performance concrete. The objective of this work is to study the pozzolanic activity of silica from rice husk ash produced at the Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento. In order to evaluate the characteristics of silica samples from rice husk, assays were performed to determine their physical properties as well as their chemical composition and pozzolanicity. The assays performed were: chemical composition,pozzolanicity (modified Chapelle method), B.E.T. surface area method, granulometric distribution, particle size distribution by Scanning Electron Microscope (SEM), amorphicity by X-ray diffractometry (XRD), specific mass and pozzolanic activity index determination with Portland cement (NBR-5752). The characterization assays showed that the silica from rice husk ash has a high amorphicity level and a high surface area, which yield higher reactivity at initial ages. However, at advanced ages it pesented the same efficiency as that of silica from iron-silicon.

O concreto de elevado desempenho (CED) é aquele que atende aos requisitos de durabilidade e de resistência mecânica da construção, produzido a partir de materiais selecionados, com equipamentos eficientes e procedimentos controlados. Desenvolveu-se, assim, um estudo experimental, tendo como objetivo principal analisar e estabelecer correlações a partir de propriedades mecânicas e de durabilidade com a microestrutura da matriz. Para tanto, considera-se: a) emprego de agregados da região de São Carlos SP, analisando as suas características fundamentais; b) o emprego de cimentos Portland CP II E 32, CP V ARI Plus e CP V ARI RS em conformidade com ABNT, estabelecendo uma sinergia com os outros materiais envolvidos; c) o estabelecimento de dosagens buscando uma maior compacidade; d) a relação entre os constituintes, correlacionando-os com as formas produtivas e características de aplicações; e) o acompanhamento do desenvolvimento da hidratação e da microestrutura das composições estabelecidas e da influência adição da sílica ativa na matriz como um todo. A análise da microestrutura fundamentou-se em ensaios de poro simetria por intrusão de mercúrio, poro simetria por adsorção de gás nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria e difração de raio-X. Os resultados indicam que a sílica ativa tem forte influência na qualidade dos concretos de alto desempenho, principalmente quando em associação com escória de alto fomo, indicando a possibilidade de se produzir concretos duráveis. Da mesma forma, os resultados mecânicos sugerem excelentes perspectivas na produção do CED, com altas resistências à compressão, na faixa de até 110MPa, à tração na flexão da ordem de 10MPa e resistência à abrasão cerca de 40% superior a dos concretos convencionais. / High performance concrete (HPC) is concrete that meets the requisites of hardness and mechanical strength of construction applications, and is produced with selected materiaIs, efficient equipment and controlled procedures. An experimental study was carried out with the main purpose of analyzing and establishing correlations based on mechanical properties and durability of the matrix\'s microstructure. To this end, the following factors were taken into consideration: a) the use of aggregates available in the region of São Carlos, SP, analyzing their fundamental characteristics; b) the use of Portland CP II E 32, CP V AR! Plus and CP V AR! RS cements according to the ABNT code, establishing a synergy with the other materiais involved; c) the establishment of dosages in the search for greater compactness; d) the relation among the constituents, correlating them with the forms of production and characteristics of application; e) follow-up of the development of hydration and of the microstructures of the compositions established, and the influence of the addition of active silica in the matrix as a whole. The microstructural analysis was based on tests of porosity by mercury intrusion, porosity by adsorption of nitrogen gas, scanning electron microscopy, thermogravimetry and X-ray diffraction. The results indicate that active silica exerts a strong influence on the quality of high performance concretes, particularly when associated with slag, indicating the possibility of producing durable concretes. Similarly, the mechanical findings suggest excellent prospects for HPC production, with high compressive strength in the range of up to 110MPa, flexural strength in the order of 10MPa, and abrasive strength approximately 40% superior to that of conventional concretes.

O concreto de elevado desempenho (CED) é aquele que atende aos requisitos de durabilidade e de resistência mecânica da construção, produzido a partir de materiais selecionados, com equipamentos eficientes e procedimentos controlados. Desenvolveu-se, assim, um estudo experimental, tendo como objetivo principal analisar e estabelecer correlações a partir de propriedades mecânicas e de durabilidade com a microestrutura da matriz. Para tanto, considera-se: a) emprego de agregados da região de São Carlos SP, analisando as suas características fundamentais; b) o emprego de cimentos Portland CP II E 32, CP V ARI Plus e CP V ARI RS em conformidade com ABNT, estabelecendo uma sinergia com os outros materiais envolvidos; c) o estabelecimento de dosagens buscando uma maior compacidade; d) a relação entre os constituintes, correlacionando-os com as formas produtivas e características de aplicações; e) o acompanhamento do desenvolvimento da hidratação e da microestrutura das composições estabelecidas e da influência adição da sílica ativa na matriz como um todo. A análise da microestrutura fundamentou-se em ensaios de poro simetria por intrusão de mercúrio, poro simetria por adsorção de gás nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria e difração de raio-X. Os resultados indicam que a sílica ativa tem forte influência na qualidade dos concretos de alto desempenho, principalmente quando em associação com escória de alto fomo, indicando a possibilidade de se produzir concretos duráveis. Da mesma forma, os resultados mecânicos sugerem excelentes perspectivas na produção do CED, com altas resistências à compressão, na faixa de até 110MPa, à tração na flexão da ordem de 10MPa e resistência à abrasão cerca de 40% superior a dos concretos convencionais. / High performance concrete (HPC) is concrete that meets the requisites of hardness and mechanical strength of construction applications, and is produced with selected materiaIs, efficient equipment and controlled procedures. An experimental study was carried out with the main purpose of analyzing and establishing correlations based on mechanical properties and durability of the matrix\'s microstructure. To this end, the following factors were taken into consideration: a) the use of aggregates available in the region of São Carlos, SP, analyzing their fundamental characteristics; b) the use of Portland CP II E 32, CP V AR! Plus and CP V AR! RS cements according to the ABNT code, establishing a synergy with the other materiais involved; c) the establishment of dosages in the search for greater compactness; d) the relation among the constituents, correlating them with the forms of production and characteristics of application; e) follow-up of the development of hydration and of the microstructures of the compositions established, and the influence of the addition of active silica in the matrix as a whole. The microstructural analysis was based on tests of porosity by mercury intrusion, porosity by adsorption of nitrogen gas, scanning electron microscopy, thermogravimetry and X-ray diffraction. The results indicate that active silica exerts a strong influence on the quality of high performance concretes, particularly when associated with slag, indicating the possibility of producing durable concretes. Similarly, the mechanical findings suggest excellent prospects for HPC production, with high compressive strength in the range of up to 110MPa, flexural strength in the order of 10MPa, and abrasive strength approximately 40% superior to that of conventional concretes.