O concreto leve de alto desempenho (CLAD), com argila expandida nacional, é um material alternativo para as concentrações brasileiras, considerando as características climáticas do país e baixo custo do material. Mas atualmente, existe pouca informação disponível sobre a produção e aplicação deste concreto com agregados leves, adições e aditivos nacionais. O objetivo desta dissertação é analisar o comportamento estrutural, por intermédio de ensaios mecânicos (resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de deformação) do CLAD, sob ação de altas temperaturas. Para tanto, realiza-se uma análise comparativa da resistência mecânica do concreto em estudo, constituído por agregados leves de argila expandida, com o concreto convencional CAD (concreto de alto desempenho), composto por agregados de brita basáltica, determinando-se assim as respectivas resistências mecânicas, após terem sido expostos a temperaturas externas de até 800 graus centígrados. Através da análise dos resultados obtidos experimentalmente, pode-se comprovar a viabilidade do CLAD, produzido com argila expandida, comparativamente ao CAD, sob à ação de altas temperaturas. / The high performance lightweight aggregate concrete (HPLC), with national expanded clay, is an alternative material for the Brazilian constructions, considering the climatic characteristics of the country and low cost of the material. But now, little available information exists about the production and application of this concrete with lightweight aggregate, additions and addictive national. The aim of this dissertation is to analyze the structural behavior, by mechanical tests (compressive strength, splitting tensile strength and deformation modulus) of HPLC, under action of high temperatures. For so much, it takes place a comparative analysis of the mechanical resistance of the concrete in study, constituted by lightweight aggregate of expanded clay, with the conventional concrete HPC (high performance concrete), composed by crushed basalt coarse aggregate, determining the respective mechanical strength, after they have been exposed to external temperatures of up to 800°C. Through the analysis of the results obtained experimentally, it can be proven the viability of HPLC, produced with expanded clay, comparatively to HPC, under to the action of high temperatures.

Atualmente, muitas empresas de construção civil não acompanham o avanço tecnológico, preferindo utilizar sistemas convencionais em vez de investir em novas soluções. Além disso, há sérios problemas com mão de obra, que estão cada vez mais presentes na sociedade. Este trabalho apresenta o projeto de um edifício com elementos pré-moldados de Concreto Leve com pérolas de EPS, considerando lajes prontas maciças e paredes portantes, executadas com esse tipo de material. A princípio, foram considerados os estados limites últimos e de serviço para os elementos da estrutura, utilizando os modelos clássicos de análise estrutural. Para modelagem do edifício, foi utilizado o programa comercial SAP2000. Quanto aos procedimentos para dimensionamento das peças, foram preparadas planilhas do Excel, enquanto o detalhamento foi realizado por meio do AutoCAD. Definido o projeto estrutural, foram considerados aspectos construtivos na fábrica e na obra, levando em conta os custos de produção e de transporte, além de apresentar as vantagens que esse sistema construtivo pode proporcionar. Esses custos foram considerados para as lajes prontas maciças e para as paredes pré-moldadas. Mesmo levando em conta apenas os custos de produção e de transporte, o Concreto Leve com EPS foi comparado com o Concreto Autoadensável, o que permitiu visualizar as vantagens do primeiro, quando for considerado o custo global do empreendimento. / Currently, many construction companies do not follow the technological advances, preferring to use conventional systems rather than investing in new solutions. Moreover, there are serious problems with manpower, which are increasingly present in society. This work presents the design of a building with precast elements of lightweight concrete with EPS beads, considering solid slabs ready to use and load bearing walls, made with this type of material. As a rule, the ultimate limit states and serviceability were considered for the elements of the structure, using classical models of structural analysis. For modelling the building, the commercial software SAP2000 was used. Regarding the procedures for dimensioning of the pieces, Excel spreadsheets were prepared, while the detailing was carried out by means of the AutoCAD. Defined structural design, construction aspects were considered in the factory and in the work, taking into account costs of production and transportation, besides presenting the advantages that this constructive system can provide. These costs were considered for the solid slabs ready to use and for the precast walls. Even taking into account only the cost of production and transportation, the Lightweight Concrete with EPS was compared with Self-compacting Concrete, allowing visualize the advantages of the former when considering the overall cost of the project.

O concreto leve de alto desempenho (CLAD), com argila expandida nacional, é um material alternativo para as concentrações brasileiras, considerando as características climáticas do país e baixo custo do material. Mas atualmente, existe pouca informação disponível sobre a produção e aplicação deste concreto com agregados leves, adições e aditivos nacionais. O objetivo desta dissertação é analisar o comportamento estrutural, por intermédio de ensaios mecânicos (resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de deformação) do CLAD, sob ação de altas temperaturas. Para tanto, realiza-se uma análise comparativa da resistência mecânica do concreto em estudo, constituído por agregados leves de argila expandida, com o concreto convencional CAD (concreto de alto desempenho), composto por agregados de brita basáltica, determinando-se assim as respectivas resistências mecânicas, após terem sido expostos a temperaturas externas de até 800 graus centígrados. Através da análise dos resultados obtidos experimentalmente, pode-se comprovar a viabilidade do CLAD, produzido com argila expandida, comparativamente ao CAD, sob à ação de altas temperaturas. / The high performance lightweight aggregate concrete (HPLC), with national expanded clay, is an alternative material for the Brazilian constructions, considering the climatic characteristics of the country and low cost of the material. But now, little available information exists about the production and application of this concrete with lightweight aggregate, additions and addictive national. The aim of this dissertation is to analyze the structural behavior, by mechanical tests (compressive strength, splitting tensile strength and deformation modulus) of HPLC, under action of high temperatures. For so much, it takes place a comparative analysis of the mechanical resistance of the concrete in study, constituted by lightweight aggregate of expanded clay, with the conventional concrete HPC (high performance concrete), composed by crushed basalt coarse aggregate, determining the respective mechanical strength, after they have been exposed to external temperatures of up to 800°C. Through the analysis of the results obtained experimentally, it can be proven the viability of HPLC, produced with expanded clay, comparatively to HPC, under to the action of high temperatures.

Este trabalho tem por objetivo o estudo de concretos leves com agregados inovadores de argila vermelha calcinada e subprodutos agroindustriais. A argila utilizada na pesquisa foi caracterizada por meio das técnicas de limites de liquidez (LL) e plasticidade (LP), análise granulométrica, análise química e difração de raios X (DRX). Foram confeccionados corpos de prova de argila vermelha calcinada com incorporações de serragem de madeira, cinza do bagaço da cana-de-açúcar e silicato de sódio. Os corpos de prova de argila vermelha calcinada, queimados à temperatura de 900 °C, foram caracterizados por meio da avaliação da retração linear, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, expansão por umidade e resistência à compressão. Após a caracterização dos corpos de prova de argila vermelha calcinada, foram produzidos dois tipos de agregados, sendo o primeiro composto por 57% de argila e 43% de cinza do bagaço de cana-de-açúcar, conformados com água e silicato de sódio (proporção 1:1), e o segundo composto por 70% de argila e 30% de serragem de madeira. Os corpos de prova de concreto leve foram caracterizados pelos ensaios de slump, massa específica fresca, resistência à compressão, módulo de deformação, retração por secagem, absorção de água, índice de vazios e massa específica aparente e condutividade térmica. Os resultados desta pesquisa indicam a viabilidade da produção de agregados leves de argila vermelha calcinada com incorporações de subprodutos agroindustriais para utilização em concretos, uma vez que, mesmo com grande quantidade de utilização de subprodutos agroindustriais na produção dos agregados leves, os concretos produzidos com esses agregados apresentaram características similares aos concretos produzidos com agregados comerciais, apresentando um ganho econômico e energético significativo. / This paper aims to study lightweight concrete with innovative calcined clay lightweight aggregates made with agro-industrial by-products. The clay used in this research was characterized by techniques of liquid and plastic limits, particle size analysis, chemical analysis and X-ray diffraction (XRD). Calcined clay specimens were made with incorporations of wood sawdust, sugar cane ash and sodium silicate. These specimens, burned at a temperature of 900°C, were characterized by evaluating of linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, specific mass, moisture expansion and compressive strength. After characterization of calcined clay specimens, two types of calcined clay lightweight aggregates with agro-industrial by-products were produced, wherein the first made with 57% of clay and 43% of sugar cane ash, mixed with water and sodium silicate (proportion 1:1) and the second made with 70% clay and 30% wood sawdust, mixed with water and burned at 900 °C. Specimens of lightweight concrete were characterized by slump test, fresh specific mass, compressive strength, modulus of elasticity, water absorption, voids and bulk density and thermal conductivity. Results of this research indicates the viability to produce calcined clay lightweight aggregates made with agro-industrial by-products to use in concrete, even using large amount of agro-industrial by-products, once concretes made with lightweight aggregates with agro-industrial by-products presented similar characteristics than those made with commercial aggregates, presenting significant energetic gain.

A utilização de aditivos incorporadores de ar em concretos é uma prática comum na construção civil e sua aplicação influencia significativamente diversas propriedades do concreto no estado fresco e endurecido. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do teor de ar incorporado, por meio de aditivo, no desempenho de concretos com diferentes teores de agregados. O programa experimental incluiu avaliação da eficiência de aditivos na incorporação de ar em pastas de cimento, análise microestrutural e ensaios para determinação de propriedades físicas, mecânicas e de durabilidade de concretos com diferentes teores de ar e agregados. No estado fresco, foram realizados ensaios para determinação do teor de ar, massa específica e abatimento. No estado endurecido foram realizados ensaios de massa específica, absorção, resistência à compressão, módulo de elasticidade, velocidade de propagação da onda ultrassônica, carbonatação acelerada e condutividade térmica. Utilizando Microtomografia Computadorizada de Raios-X (Micro-CT) foram dimensionados e quantificados os poros presentes nas amostras dos concretos, bem como determinadas suas porosidades. Os concretos com ar incorporado apresentaram redução na resistência mecânica. Os concretos com menores teores de agregados apresentaram menor resistência mecânica, menor velocidade da frente de carbonatação e menor condutividade térmica. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que o aditivo a base de resinas sintéticas foi mais eficiente na incorporação de ar; maiores teores de ar implicam em variabilidade nos resultados de ensaios de resistência à compressão e módulo de elasticidade; os concretos com maiores teores de agregados apresentaram maior velocidade da frente de carbonatação, para mesmos teores de ar incorporado; a condutividade térmica é inversamente proporcional ao teor de ar incorporado no concreto, e quanto menor o teor de agregados, menor a condutividade térmica; o aumento do teor de ar no concreto promove aumento no diâmetro equivalente dos poros e redução da incidência de poros esféricos. / The use of entraining air additives in concrete is a common practice in construction and its application influences several concrete properties in the fresh and hardened state. The aim of this study was evaluate the influence of air entrained content, by additive, in concrete performance with different aggregate contents. The experimental program included the evaluation of additives effectiveness of air entrainment in cement pastes, microstructural analysis and the concretes physical and mechanical properties and durability, with different levels of entrained air and aggregates. Tests were performed in fresh to determine the air content, density and slump. In hardened concrete, density, absorption, compressive strength, elastic modulus, ultrasonic pulse velocity, accelerated carbonation and thermal conductivity tests were performed. By computed X-ray microtomography, the pores present in the concrete samples were sized and quantified and determined the concretes porosities. The air entrained concrete presented decrease in mechanical strength. Concretes with lower aggregate levels presented lower mechanical strength, carbonation speed and thermal conductivity. According to the results, it can be concluded that the synthetic resins base additive was more efficient in air entrainment; larger air content implies variability in the results of the compressive strength and elastic modulus tests; concrete with higher aggregate levels presented higher carbonation speed, for the same entrained air content; thermal conductivity is inversely proportional to the air entrained content in concrete, and as lower was the aggregate content, lower was the thermal conductivity; the increase of air content in concrete promotes increase in the pores diameter and reduction of the incidence of spherical pores.

O estudo do comportamento de estruturas em situação de incêndio tem se tornado cada vez mais importante devido às graves consequências de incêndios que têm ocorrido no Brasil e em outros países. Por esse motivo, este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento residual do concreto com pérolas de EPS sob altas temperaturas, pois se pretende utilizar esse concreto em painéis e em lajes pré-moldadas para a construção de edifícios de pequeno e de médio porte, por ele ser um concreto muito leve, com massa específica em torno de 1170 kg/m3, um pouco menos da metade da relativa ao concreto convencional. Para este estudo, foram utilizados corpos de prova cilíndricos e prismáticos, seguindo recomendações nacionais e internacionais. As análises foram realizadas para 200ºC, 400ºC e 600ºC, e foram avaliadas: massa específica, resistência à compressão, módulo de elasticidade estático, módulo de elasticidade dinâmico, resistência à tração por compressão diametral, resistência à tração na flexão e fator de tenacidade. Para esses dois últimos, foram utilizadas fibras de aço nas seguintes taxas: 0,3%, 0,6% e 0,9%. Os resultados foram comparados com os de concreto com EPS em temperatura ambiente e com os de concreto convencional, que já tem alguns resultados disponíveis na literatura técnica. Também foi realizada uma análise térmica numérica, utilizando o software ABAQUS 14, para calibrar duas propriedades: calor específico e condutividade térmica. Para isso, foram utilizados resultados obtidos na análise experimental. Os resultados numéricos e experimentais foram coerentes com os esperados. Os experimentais apresentaram redução de valor à medida que a temperatura aumentava, e comportamento pior em comparação ao concreto convencional. A adição de fibras aumentou a resistência à tração na flexão e também a tenacidade, tanto em temperatura ambiente quanto em temperaturas elevadas. / The study of the structures behavior in fire has become increasingly important due to the serious consequences of fires that have occurred in Brazil and in other countries. Therefore, this work aims to study the residual behavior of concrete with EPS beads under high temperatures, because it is intended to use it in panels and precast slabs for the construction of small and medium-sized buildings, for it is a very light concrete, with a density around 1170 kg/m3, slightly less than half that of conventional concrete. For this study, cylindrical and prismatic specimens were used, following national and international standards. The analyses were carried out to 200°C, 400°C and 600°C, and were evaluated: density, compression strength, static modulus of elasticity, dynamic modulus of elasticity, splitting tensile strength, flexural tensile strength, and toughness factor. For the latter two, steel fibers were used at the following rates: 0.3%, 0.6% and 0.9%. The results were compared with those of concrete with EPS at room temperature, and with conventional concrete which already has some results available in the technical literature. A numerical thermal analysis was also performed, using ABAQUS 14 software, to calibrate two properties: specific heat and thermal conductivity. For this, results obtained in the experimental analysis were used. The numerical and experimental results were consistent with those expected. The experimental results showed reduction of value as temperature increased, and worst behavior in comparison to ordinary concrete. The addition of fibers increased tensile strength in bending and also the toughness, both at room temperature and at elevated temperatures.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-06-29T17:44:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoReciclagemLodo.pdf: 5341641 bytes, checksum: d0cce096412ee3071d00573a065374d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-07-07T13:12:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoReciclagemLodo.pdf: 5341641 bytes, checksum: d0cce096412ee3071d00573a065374d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-07T13:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoReciclagemLodo.pdf: 5341641 bytes, checksum: d0cce096412ee3071d00573a065374d8 (MD5) Previous issue date: 2016-11-22 / UEPA - Universidade do Estado do Pará / Os resíduos (lodo) gerados nas Estações de Tratamento de Água (ETA) e as cinzas volantes provenientes da queima de carvão mineral em usinas termelétricas causam problemas pela quantidade e concentração de substâncias nocivas presentes nos mesmos. Dessa forma, este trabalho visou produzir agregados sintéticos utilizando lodo da ETA Bolonha (Belém/PA) e cinza volante avaliando sua viabilidade técnica e ambiental. A composição dos agregados sintéticos consistiu de uma elevada concentração desses resíduos em mistura com argila para a moldagem e sinterização às temperaturas de 1200 °C e 1250 °C. Foram realizadas análises físicas, mineralógicas e microestrutural dos agregados sintéticos. Dois concretos foram produzidos, um com agregado sintético, e outro referência. Nos concretos foram avaliadas as suas propriedades físicas e mecânicas no estado fresco e endurecido, e suas microestruturas. Para a caracterização dos resíduos dos concretos foram realizados ensaios de lixiviação e solubilização. Os agregados sintéticos foram classificados como agregados leves por apresentarem baixa massa especifica (< 2,0 g/cm3) de acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2009). O concreto produzido com agregado sinterizado (AGS-02) à 1250 °C foi classificado como concreto leve não estrutural segundo as normas NBR 6118 (ABNT, 2014) e NBR 8953 (ABNT, 2015). Os resíduos dos concretos foram classificados como resíduos classe IIB, não perigoso e inerte pela NBR 10004 (ABNT, 2004) e dentro dos limites das Resoluções n° 20/1986 e 430/2011 do CONAMA, para os rios classe 2. Destaca-se que o agregado sintético atende as demandas da indústria da construção civil, reduz o consumo de matérias-primas e oferece uma alternativa à disposição final dos resíduos. / The Wastes (sludge) generated in the Water Treatment Plants (WTP) and fly ash from coal-fired power plants cause problems by the amount and concentration of harmful substances in them. Thus, this study aimed to produce synthetic aggregates using sludge WTP Bolonha (Belém/PA) and fly ash assessing their technical and environmental viability. The composition of the synthetic aggregates consisted of a high concentration of these residues in mixture with clay to molding and sintering at temperatures of 1200°C and 1250°C. The physical, mineralogical and microstructural analyzes of the synthetic aggregate were performed. Two concrete were produced, one with synthetic aggregate, and other references. In concrete were assessed their physical and mechanical properties in fresh and hardened state, and their microstructures. For the characterization of the concrete waste leaching and dissolution testing were performed. Synthetic aggregates were classified as lightweight aggregate for its low bulk density (<2.0 g / cm3) according to NBR 7211 (ABNT, 2009). The concrete produced with sintered aggregate (AGS-02) at 1250 °C was classified as non structural lightweight concrete according to the norms NBR 6118 (ABNT, 2014) and NBR 8953 (ABNT, 2015). The concrete of waste were classified as waste class IIB, non-hazardous and inert by NBR 10004 (ABNT, 2004) and within the limits of Resolutions No. 20/1986 and 430/2011 CONAMA into rivers class 2. It is noteworthy the synthetic aggregate meets the demands of the construction industry, reduces the consumption of raw materials and offers an alternative to the final disposal of waste.

O estudo do comportamento de estruturas em situação de incêndio tem se tornado cada vez mais importante devido às graves consequências de incêndios que têm ocorrido no Brasil e em outros países. Por esse motivo, este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento residual do concreto com pérolas de EPS sob altas temperaturas, pois se pretende utilizar esse concreto em painéis e em lajes pré-moldadas para a construção de edifícios de pequeno e de médio porte, por ele ser um concreto muito leve, com massa específica em torno de 1170 kg/m3, um pouco menos da metade da relativa ao concreto convencional. Para este estudo, foram utilizados corpos de prova cilíndricos e prismáticos, seguindo recomendações nacionais e internacionais. As análises foram realizadas para 200ºC, 400ºC e 600ºC, e foram avaliadas: massa específica, resistência à compressão, módulo de elasticidade estático, módulo de elasticidade dinâmico, resistência à tração por compressão diametral, resistência à tração na flexão e fator de tenacidade. Para esses dois últimos, foram utilizadas fibras de aço nas seguintes taxas: 0,3%, 0,6% e 0,9%. Os resultados foram comparados com os de concreto com EPS em temperatura ambiente e com os de concreto convencional, que já tem alguns resultados disponíveis na literatura técnica. Também foi realizada uma análise térmica numérica, utilizando o software ABAQUS 14, para calibrar duas propriedades: calor específico e condutividade térmica. Para isso, foram utilizados resultados obtidos na análise experimental. Os resultados numéricos e experimentais foram coerentes com os esperados. Os experimentais apresentaram redução de valor à medida que a temperatura aumentava, e comportamento pior em comparação ao concreto convencional. A adição de fibras aumentou a resistência à tração na flexão e também a tenacidade, tanto em temperatura ambiente quanto em temperaturas elevadas. / The study of the structures behavior in fire has become increasingly important due to the serious consequences of fires that have occurred in Brazil and in other countries. Therefore, this work aims to study the residual behavior of concrete with EPS beads under high temperatures, because it is intended to use it in panels and precast slabs for the construction of small and medium-sized buildings, for it is a very light concrete, with a density around 1170 kg/m3, slightly less than half that of conventional concrete. For this study, cylindrical and prismatic specimens were used, following national and international standards. The analyses were carried out to 200°C, 400°C and 600°C, and were evaluated: density, compression strength, static modulus of elasticity, dynamic modulus of elasticity, splitting tensile strength, flexural tensile strength, and toughness factor. For the latter two, steel fibers were used at the following rates: 0.3%, 0.6% and 0.9%. The results were compared with those of concrete with EPS at room temperature, and with conventional concrete which already has some results available in the technical literature. A numerical thermal analysis was also performed, using ABAQUS 14 software, to calibrate two properties: specific heat and thermal conductivity. For this, results obtained in the experimental analysis were used. The numerical and experimental results were consistent with those expected. The experimental results showed reduction of value as temperature increased, and worst behavior in comparison to ordinary concrete. The addition of fibers increased tensile strength in bending and also the toughness, both at room temperature and at elevated temperatures.