Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-07-03T14:07:50Z No. of bitstreams: 1 pedrohenriquegarcia.pdf: 7575599 bytes, checksum: 5f088290c1ce19e54a605c6adc84e54f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-08T12:27:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrohenriquegarcia.pdf: 7575599 bytes, checksum: 5f088290c1ce19e54a605c6adc84e54f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T12:27:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrohenriquegarcia.pdf: 7575599 bytes, checksum: 5f088290c1ce19e54a605c6adc84e54f (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / O concreto de agregado leve é conhecido pelo reduzido peso específico e alta capacidade de isolamento térmico e acústico. Um dos grandes desafios relacionados a esse tipo de concreto é a obtenção de algumas propriedades mecânicas dos agregados leves, tais como o módulo de elasticidade e a resistência à compressão, em função de suas dimensões reduzidas, o que gera dificuldades na realização de ensaios experimentais. É possível encontrar trabalhos na literatura que tentam determinar as propriedades mecânicas dos agregados leves por meio de métodos baseados em formulações matemáticas e deduções empíricas. Uma alternativa a tais métodos é o emprego de modelos de simulação e a resolução de um problema inverso para a previsão de tais propriedades. O objetivo do trabalho é a aplicação de um procedimento inverso para obtenção do módulo de elasticidade e da resistência à compressão de agregados leves presentes em concretos via simulação computacional de ensaios de compressão uniaxiais em corpos de prova. O corpo de prova de concreto é representado por um modelo computacional mecânico bidimensional e bifásico, constituído por argamassa e agregados leves de formato circular, e as simulações foram conduzidas no programa Abaqus R. Os resultados encontrados foram satisfatórios em comparação com outros métodos da literatura, chegando a casos com diferenças menores que 2% para um corpo de prova com 15% de agregados. A abordagem proposta emerge como uma possível solução para análises de propriedades mecânicas de agregados leves em concretos com um reduzido tempo e custo, sendo aplicada para diversos tipos de curvas granulométricas, tipos de argamassa e diferentes porcentagens de agregados no corpo de prova. Além da previsão das propriedades mecânicas dos agregados em concretos leves, a abordagem traz um melhor entendimento da relação dos diversos conjuntos de agregados leves com as argamassas. / The lightweight aggregate concrete is known for its low specific weight and high thermal and acoustic insulation capacity. One of the great challenges related to this type of concrete is to get some mechanical properties of lightweight aggregate, such as the modulus of elasticity and the compressive strength, due to its reduced size, which generates difficulties to carry out experimental tests. It is possible to find works in the literature that try to determine the mechanical properties of the lightweight aggregate through methods based on mathematical formulation and empirical deductions. An alternative to such methods is the use of simulation models and the resolution of an inverse problem for the prediction of lightweight aggregate properties. The objective of this study is the application of an inverse procedure to obtain the modulus of elasticity and the compressive strength of lightweight aggregates present in concrete by computational simulation of uniaxial compression tests in specimens. The concrete specimen is represented by a two-dimensional and biphasic mechanical computational model, constituted by mortar and circular lightweight aggregates, and the simulations were conducted in the Abaqus R program. The results were satisfactory compared to other methods in the literature, reaching cases with differences of less than 2 % for a test specimen with 15 % of aggregates. The proposed approach emerges as a possible solution for the analysis of mechanical properties of lightweight aggregates in concrete with reduced cost and time, being applied for several types of grain sizes, mortar types and different percentages of aggregates in the concrete specimen. In addition, the approach brings a better understanding about the connection between lightweight aggregates and mortars.

This work has as main objective to analyze the influence of the ceramic block geometry in the mechanical performance of the structural masonry, under centered compression, when mortars with resistance varied are used. Two types of ceramic blocks geometries are studied: one with drained walls (BPV) and the other with solid walls (BPM), possessing approximate resistances of 30MPa, in relation to their liquid area; also four mortar lines with resistances between 4MPa and 17Mpa were used. The experimental program includes the following compression essays: units, prisms and small walls, in which five prisms of two and three overlapping rows and four small walls of two and half blocks were made by 4 height rows. Also, the module of elasticity, so much for the mortars, blocks and prisms, as for the small walls was obtained. Among the several essayed combinations, the variance analysis of the samples submitted to the compression was made. Based on the analysis of the results, it may be concluded that the BPM block, is more efficient for the use in structural masonry than the BPV one, when an increment in the resistance of the masonry is needed, increasing the mortar resistance; that efficiency may be defined in the relation of the prisms resistance (two and three blocks) and of the small walls by the block. The small walls built with BPM blocks present a significant capacity to absorb strains, when high resistance mortar is used (the one used in this work); as for the BPV block, that difference was not so expressive. Therefore, the use of placement mortar with those resistances may potentiate the ceramic blocks masonry, depending on the geometry and the mechanical properties of the adopted blocks. / Este trabalho tem como objetivo principal analisar a influência da geometria do bloco cerâmico no desempenho mecânico da alvenaria estrutural, sob compressão centrada, quando utilizadas argamassas com resistências variadas. Estudam-se dois tipos de geometrias de blocos cerâmicos: uma de paredes vazadas (BPV) e outra com paredes maciças (BPM), possuindo resistências aproximadas de 30MPa em relação a área líquida dos mesmos; também foram utilizados quatro traços de argamassa com resistências entre 4MPa e 17MPa. O programa experimental abrange os seguintes ensaios de compressão: unidades, prismas e pequenas paredes. Foram confeccionados cinco prismas de duas e três fiadas sobrepostas e quatro pequenas paredes de dois blocos e meio por quatro fiadas de altura. Também foi obtido o módulo de elasticidade, tanto para as argamassas, blocos e prismas, quanto para as pequenas paredes. Entre as várias combinações ensaiadas, foi feito a análise de variância das amostras submetida à compressão. Com base na análise dos resultados, pode-se concluir que o bloco BPM é mais eficiente para o uso em alvenaria estrutural do que o BPV, quando se necessita um acréscimo na resistência da alvenaria, aumenta-se a resistência da argamassa, essa eficiência pode ser definida na relação da resistência dos prismas (dois e três blocos) e das pequenas paredes pela do bloco. As pequenas paredes construídas com blocos BPM apresentam uma significativa capacidade de absorver esforços, quando utilizada argamassa com resistência elevada (adotada nesse trabalho); quanto ao bloco BPV, essa diferença não foi tão expressiva. Sendo assim, a utilização de argamassa de assentamento com essas resistências pode potencializar a alvenaria de blocos cerâmicos, dependendo da geometria e das propriedades mecânicas dos blocos adotados.

Uma grande diversidade de macrofibras poliméricas para reforço de concreto se encontram disponibilizadas hoje em dia. Por natureza estas fibras apresentam grande diversidade de características e propriedades. Estas variações afetam sua atuação como reforço no concreto. No entanto, não há normas brasileiras sobre o assunto e as metodologias de caracterização de normas estrangeiras apresentam divergências. Algumas normas definem que a caracterização do comportamento mecânico deva ser feita nos fios originais e outras que se devam utilizar métodos definidos para caracterização de materiais metálicos. A norma EN14889-2:2006 apresenta maior abrangência, mas deixa dúvidas quanto à adequação dos critérios de caracterização geométrica das fibras e não define um método de ensaio específico para sua caracterização mecânica. Assim, há a necessidade de estabelecimento de uma metodologia que permita a realização de um programa de controle de qualidade da fibra nas condições de emprego. Esta metodologia também proporcionaria uma forma de caracterização do material para estudos experimentais, o que permitiria maior fundamentação científica desses trabalhos que, frequentemente, fundamentam-se apenas em dados dos fabricantes. Assim, foi desenvolvido um estudo experimental focando a caracterização de duas macrofibras poliméricas disponíveis no mercado brasileiro. Focou-se o estudo na determinação dos parâmetros geométricos e na caracterização mecânica através da determinação da resistência à tração e avaliação do módulo de elasticidade. Na caracterização geométrica foi adotada como referência a norma europeia EN14889-2:2006. As medições do comprimento se efetuaram por dois métodos: o método do paquímetro e o método de análise de imagens digitais, empregando um software para processamento das imagens. Para a medição do diâmetro, além das metodologias mencionadas, foi usado o método da densidade. Conclui-se que o método do paquímetro, com o cuidado de esticar previamente as macrofibras, e o método das imagens digitais podem ser igualmente utilizados para medir o comprimento. Já parar determinar o diâmetro, recomenda-se o método da densidade. Quanto à caracterização mecânica, foi desenvolvida uma metodologia própria a partir de informações obtidas de outros ensaios. Assim, efetuaram-se ensaios de tração direta nas macrofibras coladas em molduras de tecido têxtil. Complementarmente, foi avaliado também o efeito do contato abrasivo das macrofibras com os agregados durante a mistura em betoneira no comportamento mecânico do material. Também se avaliou o efeito do método de determinação da área da seção transversal nos resultados medidos no ensaio de tração da fibra. Conclui-se que o método proposto para o ensaio de tração direta da fibra é viável, especialmente para a determinação da resistência à tração. O valor do módulo de elasticidade, por sua vez, acaba sendo subestimado. A determinação da área da seção da fibra através do método da densidade forneceu também os melhores resultados. Além disso, comprovou-se que o atrito das fibras com o agregado durante a mistura compromete o comportamento mecânico, reduzindo tanto a resistência quanto o módulo de elasticidade. Assim, pode-se afirmar que a metodologia proposta para o controle geométrico e mecânico das macrofibras poliméricas é adequada para a caracterização do material. / A wide variety of synthetic macrofibers for concrete reinforcement are available nowadays. By nature, these fibers exhibit great diversity of properties and characteristics. These variations affect its performance as reinforcement in concrete. However, there are no Brazilian standards on the subject and characterization methodologies available in foreign standards present divergences. Some standards define that the characterization of the mechanical behavior should be made in the original filaments and others that the test should be performed according methods for metallic materials characterization. The standard EN14889-2:2006 provides greater coverage about the subject, but leaves doubts about the suitability of the geometric characterization criteria of the fibers and does not set a specific testing method for its mechanical characterization. Thus, there is a need to establish a methodology that allows to carry out a quality control program of the fiber in the onsite conditions. This approach would also provide a way of materials characterization for experimental studies, which would allow better scientific basis of these works, which often rely exclusively on data taken from manufacturers. Thus, an experimental study focusing on the characterization of two polymer macrofibers available in Brazil was developed. The study aims at the determination of the geometrical and mechanical characteristics, such as the tensile strength and the elastic modulus. The geometric characterization was based on the prescriptions of the European standard EN14889- 2:2006. Measurements of length were made by two methods: the caliper method and digital image analysis method, employing software for image processing. For the measurement of the diameter, besides the aforementioned methodologies, the density method was also used. It is concluded that the caliper method, taking care to stretch the macrofibers previously, and the method of digital images can also be used to measure the length. To determine the diameter, it is recommended the density method. As for the mechanical characterization, a methodology was developed taking in consideration the previous information related to other tests. Thus, the direct tensile test was carried out in macrofibers glued in textile fabric frames. In addition, it was also evaluated the effect of the abrasive contact of macrofibers with the aggregates during mixing on the mechanical behavior of the material. Also, the effect of the method of determining the cross-sectional area in the results measured in fiber tensile test was evaluated. It is concluded that the proposed method for direct tensile test of the fiber is feasible, especially for tensile strength assessment. The value of the modulus of elasticity, in turn, has been underestimated. The determination of the fiber section area through the density method also gave the best results. Furthermore, it was found that the friction of the fibers with aggregate during mixing compromises the mechanical behavior reducing both strength and elastic modulus. Thus, it can be said that the proposed methodology for the geometric and mechanical control of polymer macrofibers is suitable for the material characterization.

Restauração provisória é uma importante fase da reabilitação bucal com prótese parcial fixa, deve fornecer proteção pulpar e periodontal, apresentar integridade marginal e estética, ter durabilidade suficiente para resistir às forças mastigatórias. Pacientes com bruxismo ou aqueles cujo tratamento requer períodos longos de uso das restaurações provisórias necessitam de material com melhores propriedades mecânicas. Vários métodos têm sido empregados para reforçar próteses fixas provisórias, como fios metálicos, reforço metálico e incorporação de diferentes tipos de fibras, como carbono, polietileno e vidro, nas resinas para restaurações provisórias. O objetivo desse estudo foi avaliar alteração de cor e propriedades mecânicas de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura em resinas acrílicas com incorporação de fibras de vidro silanizadas. Para avaliação de cor foram confeccionados quarenta corpos-de-prova circulares (15 x 3mm) de cada marca comercial de resina acrílica quimicamente ativada, usada para confecção de restaurações provisórias, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA), sendo vinte corpos-de-prova controles, e vinte experimentais, com adição de 10% em peso de fibras de vidro moídas (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). Após a realização do acabamento superficial dos corpos-de-prova com lixas de carborundum e feltros era realizada a avaliação dos componentes de cor (L*, a*, b*) em espectrocolorímetro portátil (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), com três mensurações em cada corpo-de-prova. Para os ensaios de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura foram confeccionados 40 corpos-de-prova retangulares (10mm de comprimento, 65mm de largura e 3mm de espessura) de cada marca de resina, sendo vinte do grupo controle e vinte do experimental (com fibras). Os corpos-de-prova foram testados em uma máquina de ensaios universal (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), usando três, com velocidade de 5mm/min. Os dados foram analisados estatisticamente, usando testes paramétricos e não paramétricos, de acordo com a distribuição da amostra. Todos os componentes de cor (L*, a* e b*) foram alterados após a incorporação de fibras de vidro, com exceção do componente b* da resina Duralay. Para o ensaio de resistência flexural, a análise de variância evidenciou significância estatística (p<0,01) apenas para o fator resinas (Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) e Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)).Na avaliação do módulo de elasticidade, a análise de variância mostrou significância estatística (p<0,01) para o fator tratamentos, sem fibra: 2572,138 MPa (± 290,92) e com fibras: 3446,691 MPa (± 411,13), e para a interação, evidenciando que a incorporação de fibras aumentou o módulo de elasticidade das três resinas avaliadas.Na carga de ruptura, a análise de Variância evidenciou significância estatística (p<0,01) para os fatores tratamentos, sem fibras: 482,607 N (± 53,18322) e com fibras: 557,53 N (± 59,49652), resinas Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus: 525,177 N (± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40). Conclui-se que a incorporação de fibras provocou alterações nos componentes de cor e aumentou ambos, módulo de elasticidade e carga de ruptura, contudo não alterou a resistência flexural. / Provisional restoration is an important rehabilitation phase in fixed prosthodontic therapy, it should provide pulpal and periodontal protection, showing marginal integrity and esthetics, should also have enough durability in order to resist to the forces of mastication. Patients with bruxism or those, whose treatment require long-term use of provisional restorations, need material with better mechanical properties. Several methods have been applied to reinforce fixed partial dentures, as well as metal wires, metal reinforcement and the application of different types of fibers, such as carbon, polyethylene and glass in the resins for temporary restorations. The aim of this study was to evaluate the color change as well as the mechanical properties of flexural strength, elastic modulus and load rupture in acrylic resin with silanized glass fibers. In order to evaluate the color, it was fabricated forty circular specimens (15 x 3mm) of each commercial brand of the resins chemically activated, used to make provisional restorations, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA). Twenty specimens were control and the other twenty were experimental with an addition of 10% in glass fiber weights (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). After the superficial finishing of the specimens with silicon carbide paper and rag wheel, it was done an evaluation of the color parameters (L*, a*, b*) with a portable spectrocolorimeter (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), in three measures in each specimens. For the flexural strength, elastic modulus and load rupture, forty rectangular specimens were fabricated (10mm in length, 65mm wide and 3mm of thickness) of each resin brand and twenty were experimental with fibers. The specimens were tested on an universal machine (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), using a 3- point bending testing device at a crosshead speed of 5 mm/mim. The data was statistically analyzed using parametric and non-parametric tests, according to the sample distribution. All the color parameter (L*, a* e b*) were altered after putting glass fibers, except the parameter b* from resin Duralay. For flexural resistance, the variance analyzes showed significance statistic (p<0,01) just for the resins ( Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) and Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)). In the elastic modulus evaluation, the variance analyses showed significance statistic (p<0,01) for the treatment factors, without fibers (2572,138 MPa (± 290,92)) and with fibers (3446,691 (± 411,13)). Regarding the interaction, it showed that the incorporation of the fibers increased the elastic modulus in the three resins analyzed. Regarding the load rupture, the variance analyzed showed significance statistic of (p<0,01) for the treatment factors with fibers: 482,607 N (± 53,18322) and without fibers: 557,53 N (± 59,49652), resins (Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus:525,177 N(± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40)). The results of this study indicated that the incorporation of the fibers caused alterations in the color components and increased both elastic modulus and load rupture; therefore, it didnt increase the flexural resistance.

Restauração provisória é uma importante fase da reabilitação bucal com prótese parcial fixa, deve fornecer proteção pulpar e periodontal, apresentar integridade marginal e estética, ter durabilidade suficiente para resistir às forças mastigatórias. Pacientes com bruxismo ou aqueles cujo tratamento requer períodos longos de uso das restaurações provisórias necessitam de material com melhores propriedades mecânicas. Vários métodos têm sido empregados para reforçar próteses fixas provisórias, como fios metálicos, reforço metálico e incorporação de diferentes tipos de fibras, como carbono, polietileno e vidro, nas resinas para restaurações provisórias. O objetivo desse estudo foi avaliar alteração de cor e propriedades mecânicas de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura em resinas acrílicas com incorporação de fibras de vidro silanizadas. Para avaliação de cor foram confeccionados quarenta corpos-de-prova circulares (15 x 3mm) de cada marca comercial de resina acrílica quimicamente ativada, usada para confecção de restaurações provisórias, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA), sendo vinte corpos-de-prova controles, e vinte experimentais, com adição de 10% em peso de fibras de vidro moídas (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). Após a realização do acabamento superficial dos corpos-de-prova com lixas de carborundum e feltros era realizada a avaliação dos componentes de cor (L*, a*, b*) em espectrocolorímetro portátil (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), com três mensurações em cada corpo-de-prova. Para os ensaios de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura foram confeccionados 40 corpos-de-prova retangulares (10mm de comprimento, 65mm de largura e 3mm de espessura) de cada marca de resina, sendo vinte do grupo controle e vinte do experimental (com fibras). Os corpos-de-prova foram testados em uma máquina de ensaios universal (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), usando três, com velocidade de 5mm/min. Os dados foram analisados estatisticamente, usando testes paramétricos e não paramétricos, de acordo com a distribuição da amostra. Todos os componentes de cor (L*, a* e b*) foram alterados após a incorporação de fibras de vidro, com exceção do componente b* da resina Duralay. Para o ensaio de resistência flexural, a análise de variância evidenciou significância estatística (p<0,01) apenas para o fator resinas (Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) e Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)).Na avaliação do módulo de elasticidade, a análise de variância mostrou significância estatística (p<0,01) para o fator tratamentos, sem fibra: 2572,138 MPa (± 290,92) e com fibras: 3446,691 MPa (± 411,13), e para a interação, evidenciando que a incorporação de fibras aumentou o módulo de elasticidade das três resinas avaliadas.Na carga de ruptura, a análise de Variância evidenciou significância estatística (p<0,01) para os fatores tratamentos, sem fibras: 482,607 N (± 53,18322) e com fibras: 557,53 N (± 59,49652), resinas Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus: 525,177 N (± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40). Conclui-se que a incorporação de fibras provocou alterações nos componentes de cor e aumentou ambos, módulo de elasticidade e carga de ruptura, contudo não alterou a resistência flexural. / Provisional restoration is an important rehabilitation phase in fixed prosthodontic therapy, it should provide pulpal and periodontal protection, showing marginal integrity and esthetics, should also have enough durability in order to resist to the forces of mastication. Patients with bruxism or those, whose treatment require long-term use of provisional restorations, need material with better mechanical properties. Several methods have been applied to reinforce fixed partial dentures, as well as metal wires, metal reinforcement and the application of different types of fibers, such as carbon, polyethylene and glass in the resins for temporary restorations. The aim of this study was to evaluate the color change as well as the mechanical properties of flexural strength, elastic modulus and load rupture in acrylic resin with silanized glass fibers. In order to evaluate the color, it was fabricated forty circular specimens (15 x 3mm) of each commercial brand of the resins chemically activated, used to make provisional restorations, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA). Twenty specimens were control and the other twenty were experimental with an addition of 10% in glass fiber weights (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). After the superficial finishing of the specimens with silicon carbide paper and rag wheel, it was done an evaluation of the color parameters (L*, a*, b*) with a portable spectrocolorimeter (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), in three measures in each specimens. For the flexural strength, elastic modulus and load rupture, forty rectangular specimens were fabricated (10mm in length, 65mm wide and 3mm of thickness) of each resin brand and twenty were experimental with fibers. The specimens were tested on an universal machine (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), using a 3- point bending testing device at a crosshead speed of 5 mm/mim. The data was statistically analyzed using parametric and non-parametric tests, according to the sample distribution. All the color parameter (L*, a* e b*) were altered after putting glass fibers, except the parameter b* from resin Duralay. For flexural resistance, the variance analyzes showed significance statistic (p<0,01) just for the resins ( Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) and Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)). In the elastic modulus evaluation, the variance analyses showed significance statistic (p<0,01) for the treatment factors, without fibers (2572,138 MPa (± 290,92)) and with fibers (3446,691 (± 411,13)). Regarding the interaction, it showed that the incorporation of the fibers increased the elastic modulus in the three resins analyzed. Regarding the load rupture, the variance analyzed showed significance statistic of (p<0,01) for the treatment factors with fibers: 482,607 N (± 53,18322) and without fibers: 557,53 N (± 59,49652), resins (Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus:525,177 N(± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40)). The results of this study indicated that the incorporation of the fibers caused alterations in the color components and increased both elastic modulus and load rupture; therefore, it didnt increase the flexural resistance.

To develop a project sizing concrete pavement is necessary to know the mechanical properties and the different treatment processes of material to be used. This study aimed to analyze the mechanical properties such as flexural strenght, compressive strength, indirect tensile strength and static modulus of concrete paving. The three types of concrete were studied: An actual reference (typically used in paving, one with the addition of polypropylene fibers (common practice for floors), and a high strength concrete used to rapidly release the traffic. Different methods of curing were applied: chemical cure with and without the use of wet burlap bags (widely applied in pavements) and curing in a moist chamber (as recommended by standard). This evaluation of the mechanical properties for the concrete studied in different curing methods applied, showed that the microstructure of concrete is significantly interfering with the results, especially in cured concrete to track conditions (chemical cure without and with the placement of burlap sacks). Where factors such as the absorption and reabsorption of water evaporation to cement hydration, cracking the interface folder / aggregate, ambient conditions related to temperature and humidity, are interfering with the tensile strength in bending, compressive strength, indirect tensile strength and particularly in the static modulus and still, from the results obtained in this study and those reported by other authors who studied a high-strength concrete, it is possible to verify that there are particularities still unknown about the behavior of high strength concrete. / Para o desenvolvimento de um projeto de dimensionamento de pavimentos de concreto é necessário conhecer as propriedades mecânicas e os diferentes processos de tratamento do material a ser utilizado. Este trabalho teve por objetivo analisar as propriedades mecânicas, tais como, resistência à tração na flexão, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade estático em concretos para pavimentação. Foram estudados os três tipos de concretos: um concreto referência, (tipicamente empregado em pavimentação, outro com a adição de fibras de polipropileno (prática comum em pavimentos) e um concreto de alta resistência, utilizado para rápida liberação ao tráfego. Diferentes métodos de cura foram aplicados: cura química com e sem a utilização de sacos de aniagem úmidos (largamente aplicados em pavimentos) e cura em câmara úmida (conforme preconizado por norma). A avalição das propriedades mecânicas para os concretos estudados, nos diferentes métodos de cura aplicados, mostrou que a microestrutura dos concretos, está interferindo de forma significativa nos resultados obtidos, principalmente nos concretos curados para condições de pista (cura química sem e com a colocação de sacos de aniagem), onde fatores como a absorção e reabsorção da água de evaporação para hidratação do cimento, a fissuração da interface pasta/agregado, as condições ambientes relacionadas à temperatura e umidade, estejam interferindo na resistência à tração na flexão, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e principalmente no módulo de elasticidade estático e ainda, a partir dos resultados obtidos na presente pesquisa e daqueles apresentados por outros autores que estudaram um concreto de alta resistência, é possível verificar que existem particularidades ainda desconhecidas sobre o comportamento do concreto de alta resistência.

Uma grande diversidade de macrofibras poliméricas para reforço de concreto se encontram disponibilizadas hoje em dia. Por natureza estas fibras apresentam grande diversidade de características e propriedades. Estas variações afetam sua atuação como reforço no concreto. No entanto, não há normas brasileiras sobre o assunto e as metodologias de caracterização de normas estrangeiras apresentam divergências. Algumas normas definem que a caracterização do comportamento mecânico deva ser feita nos fios originais e outras que se devam utilizar métodos definidos para caracterização de materiais metálicos. A norma EN14889-2:2006 apresenta maior abrangência, mas deixa dúvidas quanto à adequação dos critérios de caracterização geométrica das fibras e não define um método de ensaio específico para sua caracterização mecânica. Assim, há a necessidade de estabelecimento de uma metodologia que permita a realização de um programa de controle de qualidade da fibra nas condições de emprego. Esta metodologia também proporcionaria uma forma de caracterização do material para estudos experimentais, o que permitiria maior fundamentação científica desses trabalhos que, frequentemente, fundamentam-se apenas em dados dos fabricantes. Assim, foi desenvolvido um estudo experimental focando a caracterização de duas macrofibras poliméricas disponíveis no mercado brasileiro. Focou-se o estudo na determinação dos parâmetros geométricos e na caracterização mecânica através da determinação da resistência à tração e avaliação do módulo de elasticidade. Na caracterização geométrica foi adotada como referência a norma europeia EN14889-2:2006. As medições do comprimento se efetuaram por dois métodos: o método do paquímetro e o método de análise de imagens digitais, empregando um software para processamento das imagens. Para a medição do diâmetro, além das metodologias mencionadas, foi usado o método da densidade. Conclui-se que o método do paquímetro, com o cuidado de esticar previamente as macrofibras, e o método das imagens digitais podem ser igualmente utilizados para medir o comprimento. Já parar determinar o diâmetro, recomenda-se o método da densidade. Quanto à caracterização mecânica, foi desenvolvida uma metodologia própria a partir de informações obtidas de outros ensaios. Assim, efetuaram-se ensaios de tração direta nas macrofibras coladas em molduras de tecido têxtil. Complementarmente, foi avaliado também o efeito do contato abrasivo das macrofibras com os agregados durante a mistura em betoneira no comportamento mecânico do material. Também se avaliou o efeito do método de determinação da área da seção transversal nos resultados medidos no ensaio de tração da fibra. Conclui-se que o método proposto para o ensaio de tração direta da fibra é viável, especialmente para a determinação da resistência à tração. O valor do módulo de elasticidade, por sua vez, acaba sendo subestimado. A determinação da área da seção da fibra através do método da densidade forneceu também os melhores resultados. Além disso, comprovou-se que o atrito das fibras com o agregado durante a mistura compromete o comportamento mecânico, reduzindo tanto a resistência quanto o módulo de elasticidade. Assim, pode-se afirmar que a metodologia proposta para o controle geométrico e mecânico das macrofibras poliméricas é adequada para a caracterização do material. / A wide variety of synthetic macrofibers for concrete reinforcement are available nowadays. By nature, these fibers exhibit great diversity of properties and characteristics. These variations affect its performance as reinforcement in concrete. However, there are no Brazilian standards on the subject and characterization methodologies available in foreign standards present divergences. Some standards define that the characterization of the mechanical behavior should be made in the original filaments and others that the test should be performed according methods for metallic materials characterization. The standard EN14889-2:2006 provides greater coverage about the subject, but leaves doubts about the suitability of the geometric characterization criteria of the fibers and does not set a specific testing method for its mechanical characterization. Thus, there is a need to establish a methodology that allows to carry out a quality control program of the fiber in the onsite conditions. This approach would also provide a way of materials characterization for experimental studies, which would allow better scientific basis of these works, which often rely exclusively on data taken from manufacturers. Thus, an experimental study focusing on the characterization of two polymer macrofibers available in Brazil was developed. The study aims at the determination of the geometrical and mechanical characteristics, such as the tensile strength and the elastic modulus. The geometric characterization was based on the prescriptions of the European standard EN14889- 2:2006. Measurements of length were made by two methods: the caliper method and digital image analysis method, employing software for image processing. For the measurement of the diameter, besides the aforementioned methodologies, the density method was also used. It is concluded that the caliper method, taking care to stretch the macrofibers previously, and the method of digital images can also be used to measure the length. To determine the diameter, it is recommended the density method. As for the mechanical characterization, a methodology was developed taking in consideration the previous information related to other tests. Thus, the direct tensile test was carried out in macrofibers glued in textile fabric frames. In addition, it was also evaluated the effect of the abrasive contact of macrofibers with the aggregates during mixing on the mechanical behavior of the material. Also, the effect of the method of determining the cross-sectional area in the results measured in fiber tensile test was evaluated. It is concluded that the proposed method for direct tensile test of the fiber is feasible, especially for tensile strength assessment. The value of the modulus of elasticity, in turn, has been underestimated. The determination of the fiber section area through the density method also gave the best results. Furthermore, it was found that the friction of the fibers with aggregate during mixing compromises the mechanical behavior reducing both strength and elastic modulus. Thus, it can be said that the proposed methodology for the geometric and mechanical control of polymer macrofibers is suitable for the material characterization.

Due to high rates of emissions of carbon dioxide released in cement production, an alternative to minimize this pollution is the use of rice husk ash in concrete as partial cement replacement. This research aims to investigate the technical feasibility, and the mechanical properties of the use of rice husk ash in concrete for structural purposes. Rice husk ash content to 15% by mass replacement of cement CPII-Z and CPIV were used in natural state and ground in a ball mill and compared with the reference concrete, with three water/binder relationships: 0.45; 0.55 and 0.65. Mechanical strength tests by axial compression and diametral compression at ages 28 and 91 days and elasticity modulus at 28 days were performed. The 28 days results indicated axial compression strength, modulus of elasticity and diametrical compression strength below the reference at 91 days and the concrete results with mineral admixtures were similar to the reference concrete. The mixtures containing CPII-Z, presented higher axial compressive strength than CPIV, because the higher cement consumption compared with the CPII-Z with the same w/b relationship. This fact coupled with the presence of high levels of fly ash, classifies cement CPIV with resistance to higher environmental aggressiveness, which represents more durability and useful life. It was found that mixtures containing CCAN reduced axial compressive and diametral strength compared with CCAM, because of the smaller chemical reactivity and bigger particles of CCAN compared with ground rice husk ash. These differences between the mixtures were not relevant, being about 10% and consumption of about 20 kg/m³ in relation to the same w/b compared with mixtures of CCAM for the two cement types. In conclusion, the results of the tests show that there is technical feasibility for the use of natural rice husk ash in structural concrete due to the differences observed with the ground mixtures were negligible. The values obtained in the tests were satisfactory for natural rice husk ash and ground rice husk ash with sligth advantage for the latter compared to first one, because both developed axial compressive and diametral strength and elasticity modulus similar to the reference concretes. These results reveal the greater sustainability to the concrete utilizing agriculture by-products, contributing to reducing the pollutants emissions and the global warming, due to decreased use of clinker in the mixtures. / Devido às altas taxas de emissão de dióxido de carbono liberado na produção do cimento, uma alternativa para minimizar esta poluição é o uso parcial de cinza de casca de arroz no concreto em substituição ao cimento. Esta pesquisa teve o objetivo de investigar a viabilidade técnica, quanto às propriedades mecânicas do emprego de cinza de casca de arroz natural (sem moagem) e moída, em concretos para fins estruturais. Foram utilizadas cinza de casca de arroz com teor de 15% em substituição em massa de cimento CPII-Z e CPIV, nas formas moída em moinho de bolas e natural (sem beneficiamento), e comparadas com o concreto de referência, com três relações água/aglomerante: 0,45; 0,55; e 0,65. Foram executados os ensaios de resistência por compressão axial e compressão diametral nas idades de 28 e 91 dias e módulo de elasticidade aos 28 dias. Os resultados aos 28 dias indicaram resistências axiais, módulo de elasticidade e resistência por compressão diametral inferiores ao de referência; aos 91 dias, os resultados dos concretos com adições minerais foram semelhantes ao concreto de referência. As misturas com cimento CPII-Z apresentaram resistências à compressão axial superiores com CPIV, este com consumo de cimento maior nas relações a/ag do que o anterior. Tal fato, aliado com a presença de altos teores de cinza volante, classifica o cimento CPIV com maior resistência à agressividade ambiental de agentes deletérios como cloretos e carbonatação, o que representa maior durabilidade frente aos agentes agressivos. Também foi constatado que as misturas com CCAN tiveram menores resistências mecânicas comparadas com CCAM, em razão de a CCAN possuir partículas maiores e reatividade química menor do que a cinza moída. Estas diferenças entre os dois tipos de misturas não se revelaram significativas, ficando em aproximadamente 10%, e consumo, em torno de 20 kg/m³ em igualdade de relação a/ag se comparadas com as misturas de CCAM para os dois tipos de cimentos. Como conclusão, os resultados obtidos nos ensaios revelam que existe viabilidade técnica para o emprego de cinza de casca de arroz natural no emprego em concreto estrutural, em razão de as diferenças constatadas com as misturas com CCA moída terem sido pouco significativas. Os valores obtidos nos ensaios foram bastante próximos, tanto para cinza de casca de arroz natural como moída, com vantagem para esta última, pois ambas desenvolveram resistências à compressão axial, módulos de elasticidade e resistências por compressão diametral similares ao concreto de referência. Estes resultados contribuem para conferir maior sustentabilidade ao concreto pelo aproveitamento de subprodutos da agricultura, contribuindo para diminuir a emissão de poluentes na atmosfera e o efeito estufa, devido à diminuição do uso de clínquer nas misturas.

No presente trabalho foi avaliado o efeito da microestrutura e da capacidade de suportar carregamento de camadas nitretadas produzidas em aços ferramenta AISI H13 e AISI D2 sobre a aderência e a resistência ao desgaste microabrasivo de revestimentos de TiN-PVD. Em cada um desses aços, foram produzidas camadas nitretadas de diferentes estruturas e espessuras, e foram determinadas experimentalmente as curvas potencial início de formação de camada branca, para a nitretação a 520oC. Para o aço ferramenta AISI H13, o emprego de tempos de pré-tratamento de nitretação mais prolongados ( aproximadamente 11 h) foi necessário para aprofundar a camada nitretada e, conseqüentemente, aumentar a capacidade de suportar carregamento dos revestimentos, evitando a formação de bordas que provocam o lascamento e a escamação das camadas de TiN. Observou-se que esse tipo de falha persiste se a zona de endurecimento for pouco profunda, uma vez que a transição de propriedades mecânicas da camada de TiN para o núcleo não nitretado continua abrupta e a capacidade de suportar carregamento da camada nitretada ainda é baixa. Por outro lado, curtos tempos de nitretação (aproximadamente 42 min.) foram suficientes para aumentar a aderência das camadas de TiN ao aço ferramenta D2, pois o núcleo não nitretado desse aço possui uma capacidade de suportar carregamento razoável. Observou-se que a resistência ao desgaste microabrasivo e a aderência dos revestimentos são prejudicadas com a presença de uma camada preta na interface camada de TiN/camada nitretada. Quando a superfície dos revestimentos é carregada, falhas do tipo “casca de ovo" facilmente ocorrem. / In this work, the influence of both the microstructure and the load-bearing capacity of nitrided layers, formed on top of AISI D2 and AISI H13 tool steels, on adhesion and wear resistance of PVD-TiN coatings was studied. The threshold nitriding potential curves for the above mentioned steels and the optimum conditions of the pre-treatments which increased the adhesion as well as the wear resistance of the PVD-TiN were determined experimentally. By using longer nitriding times (about 11 h) and lower nitrogen contents in the gas mixture (about N2-5%vol.), it was possible to minimize the pile-up degree of the TiN/H13 nitrided substrates and, consequently, the occurrence of coatings chipping. This flaw persists when the nitrided layer is thin, due to an abrupt transition of mechanical properties at the TiN coating / steel core interface. Shorter nitriding times (about 42 min.) and lower nitrogen contents (about N2-5%vol.), on the other hand, are sufficient to guarantee a better adhesion of TiN coatings on AISI D2 tool steel, as the core of such steel possesses relatively better load-bearing capacity than the AISI H13 tool steel. The presence of a black layer at the TiN/nitrided layer interface was observed in all coatings deposited over nitrided layers produced above the threshold nitriding potential curves. This layer affects adversely the wear resistance and the adhesion of the TiN coatings. When higher loads are applied on the coated surface, “egg shell" type flaws easily occur.

No presente trabalho foi avaliado o efeito da microestrutura e da capacidade de suportar carregamento de camadas nitretadas produzidas em aços ferramenta AISI H13 e AISI D2 sobre a aderência e a resistência ao desgaste microabrasivo de revestimentos de TiN-PVD. Em cada um desses aços, foram produzidas camadas nitretadas de diferentes estruturas e espessuras, e foram determinadas experimentalmente as curvas potencial início de formação de camada branca, para a nitretação a 520oC. Para o aço ferramenta AISI H13, o emprego de tempos de pré-tratamento de nitretação mais prolongados ( aproximadamente 11 h) foi necessário para aprofundar a camada nitretada e, conseqüentemente, aumentar a capacidade de suportar carregamento dos revestimentos, evitando a formação de bordas que provocam o lascamento e a escamação das camadas de TiN. Observou-se que esse tipo de falha persiste se a zona de endurecimento for pouco profunda, uma vez que a transição de propriedades mecânicas da camada de TiN para o núcleo não nitretado continua abrupta e a capacidade de suportar carregamento da camada nitretada ainda é baixa. Por outro lado, curtos tempos de nitretação (aproximadamente 42 min.) foram suficientes para aumentar a aderência das camadas de TiN ao aço ferramenta D2, pois o núcleo não nitretado desse aço possui uma capacidade de suportar carregamento razoável. Observou-se que a resistência ao desgaste microabrasivo e a aderência dos revestimentos são prejudicadas com a presença de uma camada preta na interface camada de TiN/camada nitretada. Quando a superfície dos revestimentos é carregada, falhas do tipo “casca de ovo” facilmente ocorrem. / In this work, the influence of both the microstructure and the load-bearing capacity of nitrided layers, formed on top of AISI D2 and AISI H13 tool steels, on adhesion and wear resistance of PVD-TiN coatings was studied. The threshold nitriding potential curves for the above mentioned steels and the optimum conditions of the pre-treatments which increased the adhesion as well as the wear resistance of the PVD-TiN were determined experimentally. By using longer nitriding times (about 11 h) and lower nitrogen contents in the gas mixture (about N2-5%vol.), it was possible to minimize the pile-up degree of the TiN/H13 nitrided substrates and, consequently, the occurrence of coatings chipping. This flaw persists when the nitrided layer is thin, due to an abrupt transition of mechanical properties at the TiN coating / steel core interface. Shorter nitriding times (about 42 min.) and lower nitrogen contents (about N2-5%vol.), on the other hand, are sufficient to guarantee a better adhesion of TiN coatings on AISI D2 tool steel, as the core of such steel possesses relatively better load-bearing capacity than the AISI H13 tool steel. The presence of a black layer at the TiN/nitrided layer interface was observed in all coatings deposited over nitrided layers produced above the threshold nitriding potential curves. This layer affects adversely the wear resistance and the adhesion of the TiN coatings. When higher loads are applied on the coated surface, “egg shell” type flaws easily occur.