CAPES / O radônio é um gás presente na atmosfera terrestre e é o segundo maior causador de câncer de pulmão, devido à dose depositada no tecido pulmonar. Este gás possui produtos de decaimento radioativo de meia-vida curta que se acumulam no organismo, contribuindo para a dose efetiva. As principais fontes de radônio são o solo, os materiais de construção e águas subterrâneas. Ambientes residenciais são construídos com materiais que foram fabricados a partir da matéria-prima encontrada no solo. Assim, estes materiais podem contribuir significativamente para a concentração de radônio indoor, se a taxa de exalação de radônio for alta. Este trabalho consistiu na determinação da taxa de exalação de 222Rn e da concentração de atividade de radionuclídeos obtida por meio de medidas de espectrometria gama. Os materiais objetos de estudo desta pesquisa, amplamente utilizados em diversas construções de alvenaria, são corpos de prova de concreto e de argamassa de cimento. A metodologia utilizada nesta pesquisa permitiu comparar a taxa de exalação de radônio entre dois modelos de exalação, chamados de modelo 1D e modelo 3D. Os materiais utilizados foram caracterizados com relação à resistência à compressão, no sentido de observar se as características físicas estavam em concordância com os materiais utilizados na construção civil. Também foram realizadas medidas de porosidade, permeabilidade e da composição elementar. As medidas da taxa de exalação de radônio (222Rn) foram tomadas pelo equipamento AlphaGuard em sistema fechado. O valor da taxa de exalação foi calculado por meio de gráficos dos dados experimentais. Uma célula-teste de concreto – um cubo com paredes maciças e interior oco, com o intuito de simular um ambiente em dimensões reduzidas, com paredes de material caracterizado – foi construída para simular a situação de um ambiente cuja concentração de radônio indoor seja proveniente apenas do concreto. Resultados qualitativos de EDXRF mostram que os materiais analisados possuem mesma composição. A taxa de exalação de radônio, em Bq∙h- 1∙m-2, encontrada para o concreto foi de: 2,55 ± 0,03 para o modelo 1D e 0,461 ± 0,008 para o modelo 3D. A taxa de exalação de radônio, em Bq∙h-1∙m-2, encontrada para a argamassa de cimento foi de: 1,58 ± 0,03 para o modelo 1D e 0,439 ± 0,011 para o modelo 3D. O índice de atividade calculado foi de 0,3395 ± 0,0017 e 0,3106 ± 0,0017 e a atividade de rádio equivalente foi de 89,8 ± 0,4 Bq/kg e 82,8 ± 0,4 Bq/kg para o concreto e argamassa de cimento, respectivamente. A concentração de 222Rn indoor da célula-teste, extrapolada para as dimensões de um ambiente de convívio humano, foi de 112 ± 9 Bq/m3, abaixo de 200 Bq/m3, valor recomendado pelo International Commission on Radiological Protection (ICRP) e abaixo de 148 Bq/m3, limite recomendado pela US Environmental Protection Agency (EPA). Ainda assim, este valor é significativo, visto que é relativo apenas à contribuição das paredes de concreto. Tais resultados mostram que o concreto e a argamassa de cimento podem contribuir significativamente para a concentração de radônio indoor de ambientes que sejam construídos com estes materiais. / Radon is a gas presents in the atmosphere and it is the second largest lung cancer caused due to the dose deposited in the lung tissue. This gas has radioactive decay products of short half-life that accumulate in the organism, contributing to the effective dose. The main sources of radon are soil, building materials and groundwater. Residential environments are built with materials that were manufactured from the raw materials found in the soil. Therefore, these materials can significantly contribute to the concentration of indoor radon, if the radon exhalation rate is high. This study consisted of the determination of the exhalation rate of 222Rn and the radionuclide activity concentration obtained by gamma spectrometric measurements. The material objects of study of this research, widely used in various masonry buildings, are proof specimens of concrete and cement mortar. The methodology used in this study allowed to compare the exhalation rate of radon between two models of exhalation, called 1D model and 3D model. The materials used were characterized in relation to compressive strength, in order to observe if the physical characteristics were in agreement with the materials used in construction. Measurements of porosity, permeability and elemental composition were also carried. The measures of the exhalation rate of radon (222Rn) were taken by AlphaGuard equipment in a closed system. The value of the exhalation rate was calculated through graphs of experimental data. A concrete test cell - a cube with solid walls and hollow interior, with the aim of simulating an environment in small dimensions, with material characterized wall - was built to simulate the situation in an environment where the concentration of radon indoor comes from only the concrete. Qualitative results of EDXRF show that the analyzed materials have the same composition. The radon exhalation rate, in Bq∙h-1∙m-2, found to the concrete was: 2.55 ± 0.03 for the 1D model and 0.461 ± 0.008 for the 3D model. The exhalation rate of radon, in Bq∙h-1∙m-2, found for the cement mortar was: 1.58 ± 0.03 for the 1D model and 0.439 ± 0.011 for the 3D model. The calculated activity index was 0.3395 ± 0.0017 and 0.3106 ± 0.0017 and the equivalent radio activity was 89.8 ± 0.4 Bq/kg and 82.8 ± 0.4 Bq/kg for concrete and mortar cement, respectively. The indoor concentration of 222Rn from the test cell, extrapolated to the dimensions of a human living environment, was 112 ± 9 Bq/m3, below 200 Bq/m3, recommended value by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) and below 148 Bq/m3, recommended limit by the US Environmental Protection Agency (EPA). Even so, this value is significant, since it is only relative to the contribution of concrete walls. These results show that concrete and cement mortar can significantly contribute to the concentration of indoor radon of environments that are built with these materials.

Uma das aplicações dos agregados provenientes da reciclagem dos resíduos de construção civil (ARC) é na fabricação de concretos no slump. Este tipo de concreto é utilizado na fabricação de peças conformadas por vibração e vibro compactação. Porém, as características dos agregados de ARC dificultam a dosagem desse tipo de concreto, pois ocorrem variações na trabalhabilidade dependendo da morfologia e absorção de água. O estudo da dosagem de ARC é importante pois ao ser utilizado altera as propriedades do concreto, em especial do concreto no slump, devido à necessidade de manter a forma imediatamente após a desmoldagem. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do agregado ARC nas características do concreto no slump, com a avaliação da influência do processo de fabricação na forma das partículas e da pré-molhagem do agregado nas propriedades reológicas e na resistência mecânica à compressão. Para isto, foram estudadas composições de concretos utilizando agregados reciclados com diferentes teores de excesso de pasta e diferentes relações água/cimento (a/c), além da composição sugerida pela ABCP para concretos utilizados em meio fio com agregados naturais. Com a composição que apresentou os melhores resultados e com o traço de referência foi realizada a análise do custo de fabricação de uma peça de meio-fio com cada um dos concretos, a fim de se avaliar o impacto econômico da substituição do agregado. Observou-se diferenças entre os agregados reciclados e naturais, tanto em relação as propriedades quanto a morfologia, fatos que resultaram em características distintas também nos concretos obtidos. No estudo da pré-molhagem foi possível observar que diferentes taxas de pré-molhagem resultaram em comportamentos distintos tanto no estado fresco como no endurecido, sendo obtida variação de 60% na resistência à compressão entre os teores de 75 e 65% de pré-molhagem. Com a obtenção de traços variando o excesso de pasta e a/c pode-se observar que a composição com a/c de 0,35 e teor de pasta de - 5% foi a que resultou em melhores características para a produção de peças submetidas à vibração. Apesar desta composição atingir o mínimo de 11 MPa exigido por norma para a fabricação de meio-fio, o custo para fabricação de uma peça de concreto com agregado reciclado foi 17% maior do que o custo com agregados naturais, resultado ligado ao maior consumo de cimento exigido pelo concreto com ARC para atingir a resistência exigida. / One of the applications of aggregates from the recycling of civil construction waste (CCW) is in no slump concrete manufacturing. This type of concrete is used in the manufacture of parts shaped by vibration and vibrocompression, for example. However, the characteristics of CCW aggregates make it difficult to measure this type of concrete, since there are variations in the workability depending on the morphology and water absorption. The study of CCW aggregate is important because its use changes the concrete properties, especially in no slump concrete, due to the necessity to maintain the form immediately after the demolding. Therefore, the present work aim to evaluate the effect of the CCW aggregate on the no slump concrete characteristics, with the evaluation of the influence of the particle formation process and the pre-wetting of the aggregate on the rheological properties and the compression strength. For this, concrete compositions were studied using recycled aggregates with different contents of excess paste and different water/cement (a/c) ratios, in addition to the composition suggested by ABCP for concrete used in curb with natural aggregates. With the composition that presented the best results and with the reference mix design it was performed the analysis of the manufacturing cost of a piece of curb with each of the concretes, in order to evaluate the economic impact of the replacement of the aggregate. It was observed differences between the recycled and natural aggregates, both in relation to the properties and morphology, facts that resulted in different characteristics also in the concretes obtained. In the pre-wetting study, it was possible to observe that different pre-wetting rates resulted in different behaviors in both the fresh and hardened state, with a 60% variation in the compressive strength between 75 and 65% pre-wetting rates. By obtaining traces varying the excess of paste and a/c it can be observed that the composition with a/c of 0.35 and paste content of -5% was the one that resulted in better characteristics for the production of vibration pieces. Although this composition reached the minimum of 11 MPa required by standard for the production of curb, the cost for manufacturing a piece of concrete with recycled aggregate was 17% higher than the cost with natural aggregates, a result linked to the higher consumption of cement required by concrete with CCW to achieve the required strength.

O objetivo desse trabalho é identificar o comportamento da areia de britagem de rocha calcária na argamassa de revestimento Foram propostas cinco composições de traço, a primeira com 100% areia natural, que será usado como traço de referência, a segunda composição com 80% areia natural, e 20% areia de britagem de rocha calcária, o terceiro com 60% areia natural e 40% areia de britagem de rocha calcária, o quarto com 40% areia natural e 60% areia de britagem de rocha calcária, e o quinto com 20% areia natural e 80% areia de britagem de rocha calcária. Os traços das argamassas foram compostos com cimento, areia, água e aditivo, sem a presença da cal, e estas foram ensaiadas no estado fresco e endurecido e apresentaram os seguintes resultados: Os traços compostos com a areia de britagem de rocha calcária apresentaram melhor desempenho que o traço de referência, composto apenas com areia natural. O traço com 60% de areia natural e 40% de areia de britagem de rocha calcária apresentou melhor desempenho em 70% dos ensaios realizados, tendo apresentado uma curva granulométrica dentro da zona ótima superior e inferior exigido pela norma. A relevância desse estudo se deve ao fato de que, a areia de britagem é um resíduo que gera um importante passivo ambiental, e o uso da areia de extração provoca a degradação do meio ambiente. Utilizar a areia de britagem para substituir a areia natural é uma forma de contribuir para a preservação ecológica. / The goal of this resarch is to identify the behavior of limestone crushed sand in coating mortar. Five trace compositions were proposed and tested: the first one made up of 100% natural sand, which will be used as reference trace, the second composition presented 80% natural sand and 20% limestone rock crushed sand, the third one 60% natural sand and 40% limestone rock crushed sand, the fourth one with 40% natural sand and 60% limestone rock crushed sand, and the fifth trace 20 % natural sand and 80% limestone rock crushed sand. The mortar traces were composed of cement, sand, water and additive, without the presence of lime, and these were tested in the wet and hardened state and presented the following results: Composite traces with limestone rock crushed sand presented better performance than the reference trace, which had only natural sand. The traces with 60% natural sand and 40% limestone crushed sand showed better performance in 70% of the tests performed, and presented a grain size curve within the optimal upper and lower zone, as required by the standard rules. The relevance of this study is due to the fact that crushed sand is a waste that generates important environmental liability, and natural sand extraction leads to the environmental degradation. Using crushed sand to replace natural sand is one way to contribute to environmental preservation.

Nesta pesquisa foram utilizados resíduos da produção de alumínio e ferro. Resíduo de bauxita, que também é chamado de rejeitos de bauxita ou lama vermelha, e escória siderúrgica são os principais resíduos da indústria metalúrgica. Também foi utilizada areia de fundição, que é um resíduo do processo de fundição. Estes três componentes foram utilizados em conjunto para desenvolver material cerâmico de construção. A idéia principal era usar apenas resíduos industriais, sem materiais naturais tradicionais. Os residuos de vidro e as cinzas de madeira foram adicionados às composições para deminuir o ponto de fusão das amostras. Na pesquisa, 24 composições foram queimadas a 800-1225°C e suas propriedades foram estudadas. As características mecânicas das amostras foram analisadas através do teste de resistência à flexão, medindo-se a absorção de água, densidade e retração linear. As propriedades físico-quimicas foram estudadas por XRF, XRD, AAS, SEM, EDS, LAMMA, mapeamento, DTA e TGA. O principal motivo para os resultados elevados de resistência à flexão (19,78 MPa) das amostras foi identificado como o desenvolvimento de novas formações amorfas. Como resultado da pesquisa, algumas composições foram sugeridas para a produção específica de materiais de construção. Composições contendo lama vermelha (40- 100%), escória siderúrgica (0-50%), areia de fundição (0-50%), resíduo de vidro (0-20%) e cinzas de madeira (0-20%), atenderam normas e regulamentos brasileiros para materiais de construção, podem substituir materiais cerâmicos tradicionais, que envolvem a enorme exploração de recursos naturais. / In the presented research were used residues of aluminum and iron production. Bauxite residue, which is also called bauxite tailings or red mud, and blast furnace slag are the key wastes of metallurgical industry. There was also used foundry sand, which is a residue of casting process. These three components were used together to develop ceramic construction material. The main idea was to use industrial wastes only, no traditional natural materials. The waste glass and wood ash were added to the compositions in order to decrease melting point of the samples. In the research 24 compositions were sintered at 800-1225°C and their properties were studied. Their mechanical characteristics were analyzed using flexural strength test, measuring water absorption, density, and linear shrinkage. Physicochemical properties were studied by XRF, XRD, AAS, SEM, EDS, LAMMA, mapping, DTA, and TGA. The main reason for high results of flexural strength (19.78 MPa) of the samples was identified as a development of new amorphous formations. As a result of research, some compositions were suggested for specific construction materials production. Compositions containing red mud (40-100%), blast furnace slag (0-50%), foundry sand (0-50%), waste glass (0-20%), and wood ash (0-20%), according to Brazilian Norms and regulations for construction materials, may substitute traditional ceramic materials, which involve enormous exploration of natural resources.

Resíduos industriais têm sido um dos grandes problemas ambientais discutido na atualidade. Muitos trazem em suas composições metais pesados de diversos teores, sendo necessária uma análise de cada resíduo, a fim de que se busquem soluções práticas apropriadas da destinação, e se torne um benefício ao meio ambiente. Foram elaboradas diversas composições com borra de tinta, areia de fundição, vidro e caulim, em moldes de 60mmx20mm, prensados uniaxialmente em prensa hidráulica a 10 MPa e sinterizados em forno elétrico nas temperaturas 1100°C, 1150°C, 1200°C, 1250°C e 1275ºC. Os compósitos passaram por ensaios de resistências a flexão, absorção de água, densidade aparente, retração linear, FRX, DRX, MEV, EDS, lixiviação e análise de materiais particulados. Posteriormente no material sinterizados, verificaram-se novas propriedades físicas e mecânicas, mostrando a fundição de seus materiais e resistência à flexão que chegou a 12,29 Mpa, 10,85% de absorção de água. 6,04% de retração linear e 1,39% de densidade aparente, na composição que se utilizou de 7% de resíduos e incinerados a 1275°C. Identificou a presença dos minerais montmorillonita, illita, caulinita, gibbsita, rutila e cristobalita e suas influências na cerâmica. Essa pesquisa apresentou uma solução cabível aos resíduos de tinta, areia de fundição e vidro, utilizandoos como matéria-prima para cerâmica branca. / Industrial waste has been one of the major environmental problems discussed today. Many contain in their compositions heavy metals of various contents, and an analysis of each residue is necessary in order to find appropriate practical solutions of the destination, and become a benefit to the environment. Several compositions were made with paint sludge, cast sand, glass and kaolin, in 60mmx20mm molds, uniaxially pressed in a hydraulic press at 10 MPa and sintered in an electric oven at temperatures of 1100 ° C, 1150 ° C ° C, 1200 ° C, 1250 ° C and 1275 ° C. The composites underwent tests of resistance to bending, water absorption, apparent density, linear retraction, FRX, DRX, SEM, EDS, leaching and analysis of particulate materials. Subsequently, in the sintered material, new physical and mechanical properties were found, showing the casting of its materials and flexural strength of 12.29 Mpa, 10.85% of water absorption. 6.04% linear retraction and 1.39% apparent densities, in the composition that was used of 7% of residues and incinerated at 1275 ° C. It identified the presence of the minerals montmorillonite, illite, kaolinite, gibbsite, rutila and cristobalite and their influences on ceramics. This research presented a suitable solution for waste ink, sand casting and glass, using them as raw material for white ceramics.

CAPES / Os agregados reciclados vêm sendo amplamente estudados e utilizados em diversos campos da engenharia civil. Dentre suas aplicações mais comuns pode-se citar: argamassas de revestimento, bases, sub-bases e subleito de pavimentos, elementos pré-moldados de concreto, obras de contenção e aterros. O principal fator que dificulta a utilização do agregado reciclado em concretos está relacionado à capa de argamassa aderida à superfície. Esta capa tem elevada porosidade e consequentemente elevada absorção de água, o que proporciona ao concreto, menor trabalhabilidade, além do aumento do consumo de superplastificantes e de água, que por sua vez aumenta o consumo de cimento a fim de garantir a resistência mecânica à compressão. Estes fatores elevam o custo do concreto. O empacotamento de partículas, entre outros aspectos, estuda a adequada distribuição granulométrica e morfologia das partículas, bem como a incorporação de aditivos e adições minerais de modo que o índice de vazios seja o menor possível e a trabalhabilidade ideal para o concreto com determinada aplicação. O ajuste adequado desses parâmetros permite um aumento da resistência mecânica à compressão do concreto com o mesmo consumo de cimento ou, mantém a resistência com redução no consumo de cimento. Assim, o objetivo deste trabalho é aplicar técnicas de empacotamento em agregados reciclados de concreto, a fim de avaliar a efetividade dessa ferramenta na definição de traços de concretos secos utilizados em blocos para pavimentação com resistência mecânica à compressão maior que 35 MPa. Para isso, os agregados reciclados da construção civil, produzidos por diferentes equipamentos de 4 diferentes empresas localizadas em um raio de 100 km da cidade de Curitiba – PR, foram caracterizados quanto a: morfologia, distribuição granulométrica, massa específica, massa unitária, índice de vazios, composição mássica e visual, além de absorção de água. Em seguida, foi escolhido o agregado que apresentou características físicas mais propícias ao melhor empacotamento, com base na morfologia, na distribuição granulométrica e nos valores de: absorção de água, massa unitária e específica. Escolhido o agregado aplicou-se dois modelos de empacotamento de partículas: o de Funk e Dinger (Alfred) de 1980 e o de De Larrard de 1999, com e sem a introdução do cimento na análise granulométrica. Com as proporções ideais dos agregados foi então estudado, por meio do consistômetro “VeBe”, a quantidade de água para cada traço de concreto. As composições que apresentaram os melhores resultados foram testadas quanto à absorção de água, resistência mecânica à compressão axial e à tração por compressão diametral e análise microestrutural por Microscópio Eletrônico de Varredura. Os concretos foram moldados por meio da mesma vibrocompactadora de laboratório utilizada por Lima (2009), a qual consiste de uma mesa vibratória e cilindros de aço aplicados sobre os moldes, para simular a força de compactação de vibrocompactadoras industriais. Dentro do desvio padrão considerado, o modelo de empacotamento de Funk e Dinger com a introdução do cimento na análise granulométrica apresentou os melhores resultados em relação a resistência à compressão aos 28 dias e em relação a absorção de água. Um tempo de vibrocompactação em laboratório equivalente ao de máquinas industriais foi determinado. Além disso, com o mesmo consumo de cimento, concretos com agregados reciclados alcançaram resistências mecânicas dentro do desvio padrão de concretos produzidos com agregados naturais, utilizados por indústrias de pré-moldados. / Recycled aggregates have been widely studied and used in some areas of civil engineering. Among its most common applications can include: revetment mortar, bases, sub-bases, and subgrade pavements, precast concrete elements, containment works and landfills. The main factor that hinders the use of recycled aggregate in concrete is related to the mortar layer adhered to the surface. This layer has high porosity and therefore high water absorption, which gives the concrete, lower workability, and increased content of superplasticizers and water, which in turn increases the consumption of cement in order to ensure the compressive strength. These factors increase the cost of the concrete. The particles packing, among other things, studying the proper particle size distribution and particle morphology, as well as the incorporation of additives and mineral additions such that the voids content is minimized and optimum workability to concrete with particular application. Proper adjustment of these parameters allows an increase mechanical strength of the concrete with the same cement content or, maintains the strength with reduction in the cement content. Thus, the objective of this work is to apply particles packing techniques in recycled concrete aggregates in order to evaluate the effectiveness of this tool in the dry concrete compositions used in paving blocks with compression mechanical strength to greater than 35 MPa. For this, the recycled concrete aggregates produced by different equipment of 4 different companies located within a radius of 100 km from the city of Curitiba - PR, were characterized for: morphology, particle size distribution, density, bulk density, void ratio, mass and visual composition and water absorption. Then, it was chosen the aggregate more favorable physical characteristics to the best packing, on the basis of morphology and the particle size analysis and the values of: water absorption, density and bulk density. Chosen the aggregate particles was applied to two packing packing models: Funk and Dinger (Alfred) of 1980 and De Larrard of 1999, with and without the introduction of cement in particle size distribution. With the ideal proportions of aggregates were then studied by means of consistometer "VeBe", the amount of water for each concrete mix. The compositions that showed the best results were tested for water absorption, mechanical resistance to axial compression, tensile strength by diametrical compression and microstructural analysis by Scanning Electron Microscope. The concrete was cast by the same laboratory vibro-compression machine used by Lima (2009), which consists of a vibrating table and steel rollers applied on the molds, to simulate the compaction force of industrial vibro-compression machine. Within the standard deviation considered the packing packing model of Funk and Dinger with the introduction of cement particle size analysis showed the best results with respect to compression strength at 28 days and for the absorption of water. A lab equivalent time of vibro-compression to industrial machines can be found and this time becomes greater when using recycled aggregates. Moreover, with the same consumption of cement concrete with recycled aggregates achieved mechanical strength within the standard deviation of concretes produced with natural aggregates used by precast industries.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A evolução dos concretos utilizados nas últimas décadas deu origem ao Concreto de Alto Desempenho (CAD), que tem, entre suas características, alta resistência à compressão e baixa permeabilidade. Com o desenvolvimento dos produtos químicos utilizados na construção civil, em especial os superplastificantes e superfluidificantes, a utilização desse tipo de concreto tornou-se cada vez mais freqüente pela possibilidade de se obter uma mistura suficientemente trabalhável utilizando-se fatores água/cimento menores do que 0,35. Devido à sua microestrutura mais homogênea, esse tipo de concreto apresenta um comportamento mais frágil do que os concretos convencionais, exigindo uma melhor caracterização do material. A partir do final da década de 70 começou-se a aplicar os conceitos da Mecânica da Fratura para análise do comportamento de estruturas construídas com esse tipo de concreto. Como em algumas situações a resistência nominal de peças de concreto diminui com o aumento de suas dimensões, houve a necessidade de se considerar o efeito de escala das estruturas a fim de se obter níveis de segurança mais adequados no seu dimensionamento, o que justificou a utilização da Mecânica da Fratura. Neste trabalho a energia de fraturamento foi obtida experimentalmente pelo método do trabalho de fraturamento e pelo método do efeito de escala, por meio de ensaios estáveis de flexão de três pontos em amostras de concreto de alto desempenho com entalhe. Foi também desenvolvida a simulação numérica de uma viga com entalhe, analisada pelo método dos elementos finitos e empregando-se na modelagem constitutiva os conceitos da Mecânica da Fratura aplicada ao concreto. As vigas foram moldadas e ensaiadas no Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (IPRJ) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) na cidade de Nova Friburgo. Os ensaios foram realizados com controle de deslocamento da célula de carga. Foram ensaiadas três séries de 12 vigas, com quatro dimensões diferentes, geometricamente proporcionais, e três amostras para cada dimensão, totalizando 36 vigas. As alturas utilizadas para as vigas foram 38, 76, 152 e 304 mm, e sua espessura foi mantida constante igual a 38 mm. Os corpos de prova cilíndricos, para caracterização da resistência à compressão do concreto, foram moldados no IPRJ e rompidos no laboratório de engenharia civil da UERJ, na cidade do Rio de Janeiro. Os concretos utilizados apresentaram resistência à compressão média de 70 MPa. / The evolution of the concrete mixes used during the last decades gave birth to the High Performance Concrete (HPC), which, among its main characteristics, presents high strength and low permeability. With the development of chemical products used in civil engineering constructions, mainly the superplasticizers, the use of this kind of concrete has become more and more frequent due to the possibility of obtaining a workable mixture with a water/cement ratio lower than 0.35. Due to its more homogeneous microstructure, the HPC presents a more fragile behavior than the conventional concrete, demanding a better characterization of the material. At the end of the 1970s, concepts of the Fracture Mechanics started to be used for the analysis of the structural behavior of concrete structures. As the nominal stress of the material decreases as the size of the structure increases, it became necessary to consider this size effect in the analysis in order to obtain more suitable levels of security. This fact justifies the use of the Fracture Mechanics in the structural analysis of concrete structures. In this work, the fracture energy was experimentally obtained using the work-offracture method and the size effect method by performing three-point bend tests in HPC notched beams. It was also developed a numerical simulation of the tests, performing the analysis through the Finite Element Method and applying the concepts of the Fracture Mechanics of Concrete into the constitutive model. The notched beams were molded and tested at the Polytechnic Institute of the State University of Rio de Janeiro (IPRJ/UERJ), located in the city of Nova Friburgo. The tests were controlled by the vertical displacement of the load cell. Three series of twelve beams with four geometrically similar sizes were tested. Three samples for each size were cast, making an amount of 36 beams. The beams were 38, 76, 152 and 304 millimeters high and the width was kept constant equal to 38 millimeters. To characterize the concrete compression strength, 100x200 millimeters cylinders were molded at the IPRJ and tested at the UERJ civil engineering laboratory in the city of Rio de Janeiro. The tested concretes presented a medium compressive strength of 70 MPa.

A Construção Civil é um dos setores que mais consomem matérias-primas e também gera resíduos sólidos urbanos. É importante, que se consuma menos matérias-primas e que sejam aproveitados estes resíduos gerados. Uma das propostas para esta situação seria reciclar estes resíduos e transformá-los em agregados e filers, para então usá-los na produção de concretos. Ainda se encontram muitas barreiras para utilização destes agregados e filers em concretos, com e sem função estrutural e, dentre os principais motivos está a dificuldade de se alcançar resistências similares as dos concretos produzidos com matérias-primas naturais. Devido a este fato, foi proposto um estudo para analisar a influência do empacotamento de partículas nos agregados reciclados e ainda verificar a possibilidade de uso do filer de pó do polimento das placas de concreto para revestimento de piso. Inicialmente foram caracterizados dois lotes de agregados reciclados e apenas o de resíduo de concreto (ARC) foi considerado adequado para o estudo. Foram propostos três planejamentos experimentais compostos por mistura simplex com 4 fatores das misturas, contendo além dos agregados, filer e cimento Portland CP-V. Foram realizados estudos sobre as massas unitárias das amostras, para cada um dos planejamentos, considerando toda a faixa granulométrica, e também, amostras sem o material passante pela peneira com abertura de 0,150 mm. A quantidade de água foi determinada pelo consistômetro de Vebe, e a partir deste dado foi calculado o excesso de pasta. Após a obtenção dos corpos de prova, sob vibrocompactação, foi determinado o comportamento da resistência mecânica e da absorção de água. A análise dos resultados mostrou que o melhor empacotamento de partículas dos agregados ocorre na faixa de 42% a 58% de pedrisco. O filer utilizado em grandes quantidades, aumenta significativamente o consumo de água de amassamento e o de excesso de pasta, e por consequência, o aumento da absorção de água e perda de resistência do concreto seco. Entretanto, em quantidades menores que o volume de poros, a inclusão do filer é aceitável, pois não há afastamento das partículas. Conclui-se que, na faixa granulométrica estudada não houve alteração de resistência mecânica, sendo o fator preponderante a concentração de cimento. As resistências à compressão observadas mostram que estes agregados podem ser utilizados na fabricação de artefatos de concreto, como por exemplo, produção de blocos de vedação. / Civil Construction is one of the sectors that consumes the rawest materials and also generates municipal solid waste. It is important that less raw materials are consumed and that waste generated is used. One of the proposals for this situation would be to recycle these wastes and turn them into aggregates and filers and then use them in the production of concrete. There are still many barriers to the use of these aggregates and filers in concrete, with and without structural function, and among the main reasons is the difficulty of achieving similar resistance to concrete produced with natural raw materials. Due to this fact, a study was proposed to analyze the influence of the packing of particles in the recycled aggregates and to verify the possibility of using the filter of powder of the polishing of the concrete plates for floor covering. Initially, two batches of recycled aggregates were characterized and only that of concrete residue was considered adequate for the study. Three experimental schedules were proposed, composed of 4 factors of the mixtures, plus the aggregates, filer and Portland cement CP-V. Samples were analyzed for the sample masses, considering the entire grain size range, as well as samples without material passing through the sieve with a 0.150 mm opening. The amount of water was determined by the Vebe consist meter, and from this data, the excess paste was calculated. After the test specimens were obtained, under vibrarocompaction, the behavior of the mechanical resistance and the water absorption were determined. The analysis of the results showed that the best packaging of particles of the aggregates occurs in the range of 42% to 58% of hail. The filer used in large quantities significantly increases the consumption of kneading water and excess paste, and consequently, increased water absorption and loss of strength of dry concrete. However, in smaller amounts than the pore volume, the inclusion of the filer is acceptable, since there is no separation of the particles. It was concluded that in the granulometric range studied, there was no change in mechanical strength, being the preponderant factor the concentration of cement. The observed compressive strengths show that these aggregates can be used in the manufacture of concrete artifacts, such as the production of sealing blocks.

O crescimento populacional acelerado é o grande motivador para o desenvolvimento do setor da construção civil e o aumento na demanda por água potável, tendo como consequência, um aumento gradativo na geração de resíduos sólidos. Dessa forma, este trabalho foi realizado com o intuito de reciclar resíduos industriais e municipais incorporando-os em materiais para a construção civil. O compósito produzido a partir de lodo de estação de tratamento de água e lama de polimento de mármore, aplicando resíduo de produção de cal como ligante, foi avaliado quanto ao seu desempenho mecânico e sua estrutura morfológica. As matérias-primas foram caracterizadas quanto sua composição química, mineralógica,morfológica, granulométrica e, também, o teor de umidade. Com os materiais caracterizados, foram desenvolvidas nove composições variando-se o teor de lodo de estação de tratamento de água entre 25 e 50%, o teor de lama de polimento de mármore entre 35 e 50% e o resíduo de produção de cal entre 10 e 30%. Os compósitos foram submetidos a ensaios de resistência mecânica, absorção de água, análise química, mineralógica e morfológica. Os materiais desenvolvidos apresentaram, no 3° dia de cura, valor de resistência mecânica máxima de 4,65 MPa, no 7° dia 6,36 MPa, no 14° dia 6,74 MPa, no 28° dia 5,98 MPa, no 60° dia 8,52 MPa, no 90° dia 11,75 MPa e no 180° dia 12,06 MPa. Os valores de absorção de água aos 28 dias de cura variaram de 16,27 a 26,32% e aos 90 dias, de 13,57 a 23,56%. / The rapid population growth is the great motivator for the development of the construction industry and the increased demand for drinking water, resulting in a gradual increase in the generation of solid waste. Thus, this work was carried out in order to recycle industrial and municipal wastes incorporating them into materials for civil construction. The composite produced from water treatment sludge and marble polishing mud, applying lime production waste as a binder, was evaluated for its mechanical performance and its morphological structure. The raw materials were characterized for their chemical composition, mineralogy, morphology, particle size and also the moisture content. With the featured materials nine compositions have been developed varying the content of the water treatment sludge between 25 to 50%, marble polishing mud between 35 to 50% and the lime production waste between 10 to 30%. The composites were subjected to mechanical strength tests, water absorption, chemical and mineralogical composition and morphology. The developed materials presented, on the 3rd day of hydration, maximum strength value of 4.65 MPa, the 7th day 6.36 MPa, on the 14th day 6.74 MPa, the 28th day 5.98 MPa, on the 60th day 8.52 MPa at 90th day 11.75 MPa and 180th day 12.06 MPa. The water absorption values after 28 days of hydration ranged from 16.27% to 26.32% and after 90 days, from 13.57% to 23.56%.

Os resíduos decorrentes da construção civil apresentam, na maioria das vezes, a predominância de materiais inertes e passíveis de reaproveitamento, que não tem em grande parte uma finalidade. Esta dissertação apresenta uma abordagem sobre destinação correta dos resíduos, utilizando resíduos de argamassa, lodo de anodização de alumínio e cal para a formação de um novo compósito. O maior objetivo desta dissertação é caracterizar os materiais como componentes de novos compósitos para a construção civil, além de identificar novas composições (ao todo são 13 composições) atendendo as normas e leis existentes, analisar os processos físico-químicos, determinar as propriedades mecânicas e adaptar tecnologias existentes no processo de fabricação, além de destinar sem danos ambientais todas as matérias primas. Para análises físico-químicas e mecânicas foram estudados os seguintes parâmetros: resistência uniaxial média, absorção de água, densidade aparente, retração linear, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria por energia dispersiva, difração de raios-X e espectrometria de fluorescência de raios-X (FRX). Dentre as 13 composições foram escolhidas as composições 4 e 11 para analisar mais o comportamento físico-químico. A resistência à compressão média uniaxial, aos 90 dias da composição 11 alcançou 9,18 MPa, com coeficiente de absorção de água de 12%, a retração foi de 1,53% e a densidade ao longo de 180 dias de cura variou apenas 4%. Os estudos físico-químicos identificaram a presença de Carbono, Sódio, Magnésio, Alumínio, Silício e Cálcio na composição 11, e através do MEV e FRX foi possível identificar que se trata de uma estrutura amorfa. Através desses estudos propõe-se alternativas que sejam revertidas em vantagens sociais e ambientais, tais como a fabricação de blocos vazados de concreto simples para alvenaria sem função estrutural, blocos cerâmicos para alvenaria de vedação, tijolos maciços para a alvenaria em relação a categoria A, entre outros. / Waste from the construction, have in most cases the predominance of inerts materials and insusceptible reuse, which has a few purpose. This dissertation presents an approach on the correct disposal of this waste, using mortar residue, anodizing aluminum sludge and lime to form a new composite. The main objective of this project is to characterize the materials as components of new composites for the construction industry, and identify new compositions (they are 13 compositions) meet the existing standards and laws, analyze the physical and chemical processes, determine the mechanical properties and adapting existing technologies in the manufacturing process, beyond to appropriate correctly without environmental damage for all the materials. For physical-chemical and mechanical analysis, the following parameters were studied: resistance average uniaxial, water absorption, apparent density, linear retraction, environment-scanning electron microscopy, energy dispersive x-ray, x-ray diffraction and x-ray fluorescence. Between the 13 compositions, chosen compositions 4 and 11 to analyze the behavior. The average uniaxial compressive strength at 90 days composition 11 reached 9,18 MPa with 12% water absorption coefficient, the shrinkage was 1,53% and the density over 180 days varied only 4%. The physic-chemical studies have identified the presence of Carbon, Sodium, Magnesium, Aluminum, Silicon and Calcium in the composition 11 and about scanning electron microscopy and XRF identified that it is an amorphous structure. Through these studies, it was possible to propose alternatives that are reversed in social and environmental benefits, such as the manufacture of simple concrete hollow blocks brickwork without structural function, ceramic blocks for sealing brickworks and solid bricks for brickworks in relation to category A, among others.