Atualmente o maior impacto ambiental do concreto como material de construção origina-se das emissões de CO2 durante a produção do cimento. Uma das alternativas atualmente utilizadas para minimizar este impacto, é a utilização de adições minerais como substituição ao cimento. Entre as diferentes adições utilizadas, o uso de fíler calcário parece ser uma alternativa interessante para melhorar a sustentabilidade do uso do concreto na construção. Consequentemente, o presente estudo foca a análise do impacto da substituição do cimento por fílers de origem calcária (dolomita) no comportamento do concreto em estado fresco e endurecido, especialmente focando-se numa avaliação reológica e na retração por secagem do material. Para tal fim, foram formulados três microconcretos com teores de fíler calcário de 80%, 60% e 20% em relação ao peso dos finos totais (cimento mais fíler calcário). O teor de finos totais e de água foram mantidos constantes para todas as formulações resultando em misturas com similar volume de pasta. O comportamento reológico das misturas foi avaliado num reômetro de movimento planetário. Foram moldados corpos de prova para caracterização mecânica e acompanhamento da retração por secagem. A porosidade das pastas também foi avaliada usando a porosimetria por intrusão de mercúrio. As propriedades reológicas como a tensão de escoamento e a viscosidade foram influenciadas pelo teor de substituição de cimento por fílers. Maiores volumes de fílers na pasta produziram menores tensões de escoamento e, por consequência, maiores valores de abatimento foram obtidos. No entanto, a viscosidade plástica aumentou com teor de fílers. No estado endurecido, a maior substituição de cimento por fílers diminui a intensidade da retração por secagem devido ao menor teor de cimento na pasta e a modificações na estrutura porosa do material. Os resultados experimentais da retração foram comparados com os valores obtidos pelos modelos de previsão da retração: ACI 209, CEB-FIP, B3 e GL2000. Observou-se que os modelos superestimam os valores da retração conforme aumenta a substituição de cimento por fílers na pasta. Portanto, esses modelos devem ser calibrados considerando outros fatores, tais como: a quantidade de fíler utilizado em substituição de cimento. Esta consideração poderia otimizar o uso dos modelos em fase de projeto para verificar se os valores da retração esperados estão dentro dos limites normalmente aceitos. / Currently the biggest environmental impact of concrete as a building material originates in CO2 emissions during the production of cement. For this reason, one of the alternatives currently used to reduce these emissions is the use of mineral additions as cement replacement. Among the different additions used, the use of limestone fillers to replace cement appears to be an interesting alternative for improve the sustainability of the concrete used in construction. Consequently, this study focuses on the analysis of the impact of the replacement of cement by limestone fillers in fresh and hardened concrete, especially focusing on rheological behavior and shrinkage of the material. To this end, three microconcretos were formulated with fillers limestone content of 80%, 60% and 20% by weight relative to the total fine (limestone fillers and cement). The total content of fine and water were held constant for all formulations resulted in mixtures with similar volume of paste. The rheological behavior of the mixes was evaluated in a planetary motion rheometer. For mechanical characterization and measurement of shrinkage, specimens were molded. The porosity of the pastes was also evaluated using mercury intrusion porosimetry. The rheological properties such as yield stress and viscosity were influenced by the amount of cement that was replaced by fillers. Further filers volumes in the pulp produced smaller flow stress and, consequently, higher allowance values were obtained. Larger volumes of filler in the paste produced lower yield stresses and, consequently, higher slump values were obtained. However, the plastic viscosity increased with filers content. In the hardened condition, the largest cement replacement by limestone fillers reduced the intensity of shrinkage due to the lower content of cement paste and changes in the porous structure of the material. The experimental results of shrinkage were compared with the values obtained by shrinkage prediction models: ACI 209, CEB-FIP, B3 and GL2000. It was observed that the models overestimate the shrinkage values with increasing cement replacement by limestone fillers. Therefore, these models must be calibrated considering other factors such as the amount of fillers used as cement replacement This consideration would optimize the use of these models in the design phase to verify that the values of the expected shrinkage are within the limits normally accepted.

Atualmente o maior impacto ambiental do concreto como material de construção origina-se das emissões de CO2 durante a produção do cimento. Uma das alternativas atualmente utilizadas para minimizar este impacto, é a utilização de adições minerais como substituição ao cimento. Entre as diferentes adições utilizadas, o uso de fíler calcário parece ser uma alternativa interessante para melhorar a sustentabilidade do uso do concreto na construção. Consequentemente, o presente estudo foca a análise do impacto da substituição do cimento por fílers de origem calcária (dolomita) no comportamento do concreto em estado fresco e endurecido, especialmente focando-se numa avaliação reológica e na retração por secagem do material. Para tal fim, foram formulados três microconcretos com teores de fíler calcário de 80%, 60% e 20% em relação ao peso dos finos totais (cimento mais fíler calcário). O teor de finos totais e de água foram mantidos constantes para todas as formulações resultando em misturas com similar volume de pasta. O comportamento reológico das misturas foi avaliado num reômetro de movimento planetário. Foram moldados corpos de prova para caracterização mecânica e acompanhamento da retração por secagem. A porosidade das pastas também foi avaliada usando a porosimetria por intrusão de mercúrio. As propriedades reológicas como a tensão de escoamento e a viscosidade foram influenciadas pelo teor de substituição de cimento por fílers. Maiores volumes de fílers na pasta produziram menores tensões de escoamento e, por consequência, maiores valores de abatimento foram obtidos. No entanto, a viscosidade plástica aumentou com teor de fílers. No estado endurecido, a maior substituição de cimento por fílers diminui a intensidade da retração por secagem devido ao menor teor de cimento na pasta e a modificações na estrutura porosa do material. Os resultados experimentais da retração foram comparados com os valores obtidos pelos modelos de previsão da retração: ACI 209, CEB-FIP, B3 e GL2000. Observou-se que os modelos superestimam os valores da retração conforme aumenta a substituição de cimento por fílers na pasta. Portanto, esses modelos devem ser calibrados considerando outros fatores, tais como: a quantidade de fíler utilizado em substituição de cimento. Esta consideração poderia otimizar o uso dos modelos em fase de projeto para verificar se os valores da retração esperados estão dentro dos limites normalmente aceitos. / Currently the biggest environmental impact of concrete as a building material originates in CO2 emissions during the production of cement. For this reason, one of the alternatives currently used to reduce these emissions is the use of mineral additions as cement replacement. Among the different additions used, the use of limestone fillers to replace cement appears to be an interesting alternative for improve the sustainability of the concrete used in construction. Consequently, this study focuses on the analysis of the impact of the replacement of cement by limestone fillers in fresh and hardened concrete, especially focusing on rheological behavior and shrinkage of the material. To this end, three microconcretos were formulated with fillers limestone content of 80%, 60% and 20% by weight relative to the total fine (limestone fillers and cement). The total content of fine and water were held constant for all formulations resulted in mixtures with similar volume of paste. The rheological behavior of the mixes was evaluated in a planetary motion rheometer. For mechanical characterization and measurement of shrinkage, specimens were molded. The porosity of the pastes was also evaluated using mercury intrusion porosimetry. The rheological properties such as yield stress and viscosity were influenced by the amount of cement that was replaced by fillers. Further filers volumes in the pulp produced smaller flow stress and, consequently, higher allowance values were obtained. Larger volumes of filler in the paste produced lower yield stresses and, consequently, higher slump values were obtained. However, the plastic viscosity increased with filers content. In the hardened condition, the largest cement replacement by limestone fillers reduced the intensity of shrinkage due to the lower content of cement paste and changes in the porous structure of the material. The experimental results of shrinkage were compared with the values obtained by shrinkage prediction models: ACI 209, CEB-FIP, B3 and GL2000. It was observed that the models overestimate the shrinkage values with increasing cement replacement by limestone fillers. Therefore, these models must be calibrated considering other factors such as the amount of fillers used as cement replacement This consideration would optimize the use of these models in the design phase to verify that the values of the expected shrinkage are within the limits normally accepted.

Esta pesquisa apresenta a monitoração de modelos reduzidos para a investigação do comportamento de estruturas. O estudo do comportamento estrutural consistiu basicamente na medição de grandezas físicas de forma experimental, para o qual os modelos físicos reduzidos foram submetidos a múltiplos ensaios em laboratório. Posteriormente, os dados experimentais foram tratados e analisados, para então serem comparados com os resultados dos modelos teóricos, avaliando assim, sua capacidade de simulação. No total foram monitorados três modelos reduzidos, cujas grandezas físicas foram medidas utilizando-se sensores elétricos, tais como: extensômetros, LVDTs e um servoatuador hidráulico, os quais estavam ligados ao sistema de aquisição da National Instrument, controlado por um computador de comando e pelos programas LabView e DynaTester. Um dos modelos construído em alumínio foi utilizado a fim de se estudar o comportamento da ponte do rio Suaçui, assim como calibrar os modelos teóricos em função dos dados experimentais da estrutura real e do modelo reduzido e estabelecer uma relação entre eles. Os outros dois modelos construídos em microconcreto foram utilizados para estudar o comportamento de estruturas na fase não linear e em fratura, para o qual foram submetidos a carregamentos incrementais. A ponte de microconcreto foi ensaiada com o intuito de se verificar a variação da rigidez de sua seção transversal e a construção de uma relação experimental de momento-curvatura. As vigas levemente armadas foram ensaiadas a flexão em três pontos até a ruptura, com a finalidade de se verificar que seu comportamento depende de vários parâmetros tais como: taxa de armadura, tamanho da viga, forma da seção transversal e a aderência aço-concreto. O estudo experimental foi complementado com ensaios de caracterização de materiais, estudos teóricos e o desenvolvimento de aplicativos como o programa PUENFLEX para o cálculo de relações de momento-curvatura de seções e o aplicativo desenvolvido em LabView para monitoração de estruturas que permite visualizar seu comportamento em tempo real. / This research presents the monitoring of scale reduced models for investigation the behavior of structures. The study of structural behavior consisted basically in the measurement of physical quantities on an experimental basis, to which the reduced physical models were subjected to multiple laboratory tests. Then the experimental data were processed and analyzed, so at the finally the results were compared with theoretical models and thereby to evaluate their ability to simulation. In total were monitored three reduced models, whose physical quantities were measured using electrical sensors such as strain gauges, LVDT\'s and a system hydraulics load, which in the same time were connected to the system of acquisition of the National Instrument, controlled by a computer command and DynaTester and LabView programs. One of the models constructed of aluminum was used to study the behavior of Suaçuí river bridge, as well as calibrate the theoretical models on the basis of experimental data of the real structure and the reduced model and to establish a relationship between them. The other two models built in microconcrete were used to study the behavior of structures in the nonlinear phase and fracture, for which they were subjected to incremental loads. The bridge of microconcrete was tested in order to verify the variations the rigidity of their cross section and the construction of an experimental relationship for the moment-curvature. The beams with minimum flexural reinforcement were tested in three-point bending to failure, in order to verify that his behavior depends on various parameters such as reinforcement ratio, the beam size, shape of cross section and steel-concrete adherence. The experimental study was completed with material characterization tests, theoretical studies and the development of applications such as PUENFLEX program for calculating the moment-curvature relationships for cross sections and the program developed in LabView for monitoring structures to visualize their behavior in real time.

A resistência à ruptura de materiais frágeis como o concreto de granulometria fina é fortemente dependente de sua heterogeneidade, do tamanho da amostra e da heterogeneidade das tensões. A partir de uma abordagem probabilista, fundamentada no modelo de Weibull, este trabalho trata da influência de tais efeitos sobre a resistência à tração de painéis compósitos formados por concreto de granulometria fina e telas soldadas. Desde que as armaduras se mantenham em regime elástico, mostra-se que o modelo de Weibull de dois parâmetros pode ser empregado com sucesso na previsão da ruptura dos painéis compósitos em estudo. Os parâmetros foram então identificados com medidas de ensaios de flexão em três e em quatro pontos de barras de concreto de granulometria fina de dois tamanhos diferentes. A utilização do modelo de Weibull confirmou, por outro lado, a validade da teoria de misturas como ferramenta para estimar as resistências de rupturas locais correspondentes a diferentes níveis de formação de fissuras / The rupture strength of brittle materials such as the microconcrete is strongly dependent on the microstructural heterogeneity, the sample size and the stress heterogeneity. Using a probabilistic approach, based on the Weibull distribution, this work deals with the influence of such effects on the tensile strength of composite panels formed by microconcrete and welded wire grids. Provide the reinforcements behaves in elastic regime, it is shown that the model of Weibull of two parameters can be used with success to predict the failure of the composite panels studied. The parameters were then identified from measurements of flexural tests in three and in four points of two different sizes of microconcrete samples. The feasibility of the Weibull model validates, as well, the rule of mixture as a satisfactory tool to estimate local failure strengths of related to different levels of cracking

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-11-05T13:15:57Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Reginaldo Virgilio da Silva - 2018.pdf: 5205645 bytes, checksum: 571de5e829e85e8d859818a5cad9cc83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-05T14:47:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Reginaldo Virgilio da Silva - 2018.pdf: 5205645 bytes, checksum: 571de5e829e85e8d859818a5cad9cc83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T14:47:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Reginaldo Virgilio da Silva - 2018.pdf: 5205645 bytes, checksum: 571de5e829e85e8d859818a5cad9cc83 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / The microconcrete can be defined as a specific type of concrete in which the presence of small aggregates is predominant and can be used in light prefabrication, that is, in thin section structural elements. Thus, this work aims to evaluate the behavior, in the fresh and hardened states, of the high performance microconcrete with the use of polypropylene fibers. To do so, two fiber dimensions were used: a short 12 mm long, usually used to reduce cracking by plastic retraction, and another fiber of 54 mm, which has a structural function, contributing to improve the tensile strength of material. The fiber contents, in relation to the microconcrete volume, were 0.1%, 0.2%, 0.3% and 0.4% for the microfiber, 0.3%, 0.4% and 0, 5% for the macrofiber and for the hybrids, these being composed of 30% microfiber and 70% macrofiber. Part of the cement was replaced by active silica (SA) and fly ash (CV), in proportions of 7.5% for each one. The tests in the fresh state showed that the fibers reduced the workability, being this more accentuated in the microconcretes with addition of microfibres. Fibers contributed to increase fracture energy; this fact has shown that the application of the fibers in cementitious elements is promising in order to inhibit the brittle rupture and to provide ductile behavior to the element. The contents of 0.3% and 0.4% of microfibers presented a marked increase in porosity and, consequently, an increase in carbonation depth. The tests demonstrated that one must advance in researches with the use of hybrid mixtures and composites with contents of up to 0,12% of microfibres. The addition of the PP fibers provided positive mechanical results for additions of up to 0.1% of microfibers and for additions of up to 0.12% of microfibers in the hybrid composites. In terms of durability presented similar results, except for the additions from 0.2% of microfibers that reasonably elevated the carbonation depth. The high performance of the microconcrete was demonstrated by the results of axial compressive strength around 50 MPa, and by the increase of the tenacity provided by the addition of the PP fibers. / O microconcreto pode ser definido como um tipo específico de concreto em que é predominante a presença de agregados miúdos, podendo ser utilizado na pré-fabricação leve, ou seja, em elementos estruturais de seção delgada. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento, nos estados fresco e endurecido, do microconcreto de alto desempenho com o uso de fibras de polipropileno. Para tanto, foram usadas duas dimensões de fibras: uma curta com 12 milímetros de comprimento, que usualmente é utilizada para se reduzir a fissuração por retração plástica, e outra fibra de 54 milímetros, que tem função estrutural, contribuindo para melhorar a resistência à tração do material. Os teores de fibras, em relação ao volume do microconcreto, foram de 0,1%, 0,2%, 0,3% e 0,4% para a microfibra, de 0,3%, 0,4% e 0,5% para a macrofibra e para os híbridos, sendo esses compostos por 30% de microfibra e 70% de macrofibra. Parte do cimento foi substituído por sílica ativa (SA) e cinza volante (CV), nas proporções de 7,5% para cada uma delas. Os ensaios no estado fresco demonstraram que as fibras reduziram a trabalhabilidade, sendo essa mais acentuada nos microconcretos com adição de microfibras. As fibras contribuíram para aumentar a energia de fratura; esse fato demonstrou que é promissora a aplicação das fibras em elementos cimentícios, de forma a inibir a ruptura frágil e proporcionar comportamento dúctil ao elemento. Os teores de 0,3% e 0,4% de microfibras apresentaram um aumento acentuado da porosidade e por consequência, um aumento da profundidade de carbonatação. Os ensaios demonstraram que se deve avançar em pesquisas com o uso de misturas híbridas e compostas com teores de até 0,12% de microfibras. A adição das fibras de PP, proporcionou resultados mecânicos positivos para as adições de até 0,1% de microfibras e para adições de até 0,12% de microfibras nos compósitos híbridos. No quesito de durabilidade apresentaram resultados similares, com exceção das adições a partir de 0,2% de microfibras que elevaram razoavelmente a profundidade de carbonatação. O alto desempenho do microconcreto ficou demonstrado pelos resultados de resistência à compressão axial em torno de 50 MPa, e pela elevação da tenacidade proporcionada pela adição das fibras de PP.

Esta pesquisa apresenta a monitoração de modelos reduzidos para a investigação do comportamento de estruturas. O estudo do comportamento estrutural consistiu basicamente na medição de grandezas físicas de forma experimental, para o qual os modelos físicos reduzidos foram submetidos a múltiplos ensaios em laboratório. Posteriormente, os dados experimentais foram tratados e analisados, para então serem comparados com os resultados dos modelos teóricos, avaliando assim, sua capacidade de simulação. No total foram monitorados três modelos reduzidos, cujas grandezas físicas foram medidas utilizando-se sensores elétricos, tais como: extensômetros, LVDTs e um servoatuador hidráulico, os quais estavam ligados ao sistema de aquisição da National Instrument, controlado por um computador de comando e pelos programas LabView e DynaTester. Um dos modelos construído em alumínio foi utilizado a fim de se estudar o comportamento da ponte do rio Suaçui, assim como calibrar os modelos teóricos em função dos dados experimentais da estrutura real e do modelo reduzido e estabelecer uma relação entre eles. Os outros dois modelos construídos em microconcreto foram utilizados para estudar o comportamento de estruturas na fase não linear e em fratura, para o qual foram submetidos a carregamentos incrementais. A ponte de microconcreto foi ensaiada com o intuito de se verificar a variação da rigidez de sua seção transversal e a construção de uma relação experimental de momento-curvatura. As vigas levemente armadas foram ensaiadas a flexão em três pontos até a ruptura, com a finalidade de se verificar que seu comportamento depende de vários parâmetros tais como: taxa de armadura, tamanho da viga, forma da seção transversal e a aderência aço-concreto. O estudo experimental foi complementado com ensaios de caracterização de materiais, estudos teóricos e o desenvolvimento de aplicativos como o programa PUENFLEX para o cálculo de relações de momento-curvatura de seções e o aplicativo desenvolvido em LabView para monitoração de estruturas que permite visualizar seu comportamento em tempo real. / This research presents the monitoring of scale reduced models for investigation the behavior of structures. The study of structural behavior consisted basically in the measurement of physical quantities on an experimental basis, to which the reduced physical models were subjected to multiple laboratory tests. Then the experimental data were processed and analyzed, so at the finally the results were compared with theoretical models and thereby to evaluate their ability to simulation. In total were monitored three reduced models, whose physical quantities were measured using electrical sensors such as strain gauges, LVDT\'s and a system hydraulics load, which in the same time were connected to the system of acquisition of the National Instrument, controlled by a computer command and DynaTester and LabView programs. One of the models constructed of aluminum was used to study the behavior of Suaçuí river bridge, as well as calibrate the theoretical models on the basis of experimental data of the real structure and the reduced model and to establish a relationship between them. The other two models built in microconcrete were used to study the behavior of structures in the nonlinear phase and fracture, for which they were subjected to incremental loads. The bridge of microconcrete was tested in order to verify the variations the rigidity of their cross section and the construction of an experimental relationship for the moment-curvature. The beams with minimum flexural reinforcement were tested in three-point bending to failure, in order to verify that his behavior depends on various parameters such as reinforcement ratio, the beam size, shape of cross section and steel-concrete adherence. The experimental study was completed with material characterization tests, theoretical studies and the development of applications such as PUENFLEX program for calculating the moment-curvature relationships for cross sections and the program developed in LabView for monitoring structures to visualize their behavior in real time.

A resistência à ruptura de materiais frágeis como o concreto de granulometria fina é fortemente dependente de sua heterogeneidade, do tamanho da amostra e da heterogeneidade das tensões. A partir de uma abordagem probabilista, fundamentada no modelo de Weibull, este trabalho trata da influência de tais efeitos sobre a resistência à tração de painéis compósitos formados por concreto de granulometria fina e telas soldadas. Desde que as armaduras se mantenham em regime elástico, mostra-se que o modelo de Weibull de dois parâmetros pode ser empregado com sucesso na previsão da ruptura dos painéis compósitos em estudo. Os parâmetros foram então identificados com medidas de ensaios de flexão em três e em quatro pontos de barras de concreto de granulometria fina de dois tamanhos diferentes. A utilização do modelo de Weibull confirmou, por outro lado, a validade da teoria de misturas como ferramenta para estimar as resistências de rupturas locais correspondentes a diferentes níveis de formação de fissuras / The rupture strength of brittle materials such as the microconcrete is strongly dependent on the microstructural heterogeneity, the sample size and the stress heterogeneity. Using a probabilistic approach, based on the Weibull distribution, this work deals with the influence of such effects on the tensile strength of composite panels formed by microconcrete and welded wire grids. Provide the reinforcements behaves in elastic regime, it is shown that the model of Weibull of two parameters can be used with success to predict the failure of the composite panels studied. The parameters were then identified from measurements of flexural tests in three and in four points of two different sizes of microconcrete samples. The feasibility of the Weibull model validates, as well, the rule of mixture as a satisfactory tool to estimate local failure strengths of related to different levels of cracking