O progresso científico e tecnológico das últimas décadas registra um avanço significativo no processo de obtenção da cal, porém, há uma lacuna de conhecimento de base referente à sua ação quando empregada em conjunto com o cimento Portland. O uso da cal nas argamassas mistas de acabamento tem sido associado positivamente apenas à plasticidade no estado fresco e à sua deformabilidade no estado endurecido. Maiores informações são necessárias sobre a ação da cal na evolução das propriedades da argamassa no estado fresco, vinculadas à hidratação do cimento. Este conhecimento é importante para o desenvolvimento de formulações que atendam ao desempenho desejado em diferentes aplicações. O entendimento do mecanismo de hidratação do cimento em presença da cal constitui uma plataforma para estudos de adições minerais ativas ao clínquer, com adição de cal hidratada como fonte externa de cálcio, na produção de novos materiais cimentícios sustentáveis. O estudo em pasta realizado teve como foco a interação cimento-cal visando identificar os fenômenos químicos e físicos relevantes que se sucedem à adição de água ao sistema. Foram caracterizadas as idades iniciais de hidratação do cimento por meio de ensaios de calorimetria de condução, termogravimetria (TG/DTG) e difratometria de raios X em material no estado fluido e em regime consecutivo de coleta de dados. Os experimentos envolveram as proporções 1:1 e 1:2 de cimento Portland tipo CP II E com cales hidratadas tipos CH I e CH III de natureza cálcica e dolomítica, respectivamente. A cal CH I incorpora à mistura elevado teor de hidróxido de cálcio com imediata saturação do meio por íons hidroxila e íons cálcio; a cal CH III incorpora também, em maior quantidade, filler carbonático. Por efeito químico, devido à presença da cal, há alteração da velocidade de hidratação, mas com formação dos produtos de reação característicos da hidratação do cimento. Por efeito físico, o filler carbonático e a fração insolúvel do hidróxido de cálcio da cal, presente no meio saturado, atuam como nucleador para precipitação de fases hidratadas. O efeito combinado desses fenômenos promoveu aceleração da hidratação do cimento Portland, principalmente no período de indução, quando prevalecem as reações de formação de etringita e de aluminatos de cálcio hidratados. / In the last decades, scientific and technological progress has shown a significant advance in the process of obtaining lime; however, there is gap knowledge with relation to its action when employed together with Portland cement. The use of lime in finishing mix mortars has only been positively associated to the fresh state plasticity and ability to deformation in the hardened state. It is necessary to collect data about the role of lime in the gradual development of the properties of mortars in the fresh state, linked to cement hydration. Such knowledge is important to develop formulas which can meet the required performance in different uses. The current demand of sustainable materials has favored the addition of minerals to the composition of Portland cement, and hydrated lime as an extern source of calcium, is a feasible alternative to the composition of byproducts and mixtures to be used as alternative binders. This research focused the cement-lime interaction aiming at identifying relevant chemical and physical phenomena which succeed the addition of water to the system. The paste study characterized the early ages of hydration by means of isothermal calorimetric, thermogravimetric, X-ray diffraction in material in the fluid state analysis collecting data in a consecutive basis. The experiments were carried out by using two proportions of Portland cement type CP II E with hydrated lime types CH I and CH III, calcic and dolomitc, respectively. By adding lime CH I to the cement-water system, calcium hydroxide is abundantly incorporated, with immediate saturation by means of hydroxide ions and calcium ions. The addition of lime CH III, also incorporates, in greater amount, finely ground limestone. Due to chemical effect because of the presence of lime, there is alteration in speed of hydration, forming products characteristics to the cement hydration process. Due to physical effect, the filler and the lime insoluble fraction of calcium hydroxide, present in the saturated environment, work as facilitators to the precipitation of the hydrated phases. The combined effect of these two phenomena accelerated hydration of Portland cement, mainly in the induction period, when ettringite and hydrated calcium aluminates formation reactions prevail. The advancement made in terms of knowledge permits to broaden comprehension on the behavior of mixtures in early stages, when hardening and consolidation processes are applied to mortars and help rheologic studies which involve their application. The understanding of the hydration mechanism in the presence of lime sets a base to study additions of active minerals to the clinker and produce new sustainable cementious compounds.

A exploração de itabirito do minério de ferro para a indústria siderúrgica gera, entre outros, milhares de toneladas diárias de resíduo de arenoso. As características físicas e químicas homogêneas deste material, o faz atraente como matéria-prima para diversas indústrias, incluindo a fabricação de artefatos de cimento. Um aspecto importante para a sustentabilidade deste segmento é o uso racional dos recursos naturais e o aumento da durabilidade do produto final. Este trabalho visa o desenvolvimento e o estudo comparativo das propriedades de argamassas contendo resíduo arenoso do itabirito e areia natural. Inicialmente o resíduo arenoso foi analisado, caracterizado e, de acordo com normas ambientais, classificado como inerte (Classe II B). Argamassas foram feitas usando a areia natural e resíduo de arenoso, seguindo o planejamento fatorial 23 para o estudo dos agregados, e 2x4 para o estudo dos fluidificantes. Os fatores estudados foram a relação água / cimento (a / c), o tipo de cimento e o proporção cimento:agregado. Os testes foram realizados, nas argamassas frescas e endurecidas, para determinar propriedades como viscosidade, tempo de pega, porosidade, densidade, resistência à compressão, etc. Estas propriedades foram analisadas em relação aos fatores definidos, utilizando ferramentas estatísticos ANOVA e t-student com amostras emparelhadas. A relação entre estas propriedades foi verificada através de um estudo realizado correlacionando-as duas a duas. Em alguns casos os resultados usando o resíduo arenoso não seguiram a tendência esperada, de acordo com a literatura para as argamassas com areia natural. Os dados do teste de carbonatação indicaram que as argamassas com resíduo arenoso devem ser preferencialmente utilizadas em estruturas não armadas, por exemplo, em calçadas. A partir da análise dos resultados de todas as propriedades, a formulação com cimento CP V, proporção cimento:resíduo = 1:2 e relação água / cimento = 0,80 apresentou boa trabalhabilidade e tempo de pega adequado, sendo selecionada como base para os testes em escala piloto. Além disso, a densidade, 2,05 g.cm-3, e a resistência à compressão, 19,2 MPa, dos produtos sugerem a sua utilização como artefatos para construção. Testes com 300 dias de alguns espécimes evidenciaram a estabilidade do produto final. Finalmente, com este trabalho construiu-se a base para os estudos de demonstração em escala piloto e de viabilidade econômica da cimentação deste resíduo. / The exploitation of itabirite from iron ore for the steel industry generates about thousands of tons daily of sandy waste, among others. The homogeneous physical and chemical characteristics of this material make it attractive as a raw material for different industries, including the cement artifact manufacture. An important aspect for the sustainability of this segment is the rational use of natural resources and the increase of product durability. This work aims the development and the comparative study of mortars properties containing sandy waste from itabirite and natural sand. Initially the sandy waste was analyzed, characterized and, according to environmental standards, classified as inert (Class IIB). Mortar was made using the natural sand and the sandy waste, following the 23 factorial design for the aggregate study, and 2x4 for the admixture study. The factors studied were the water / cement ratio (a / c), the type of cement and the cement:aggregate proportion. Tests were performed in fresh and hardened mortar to determine properties such as viscosity, setting time, porosity, density, compressive strength etc. These properties were analyzed in relation to the defined factors, using statistical tools ANOVA and t-student. The relationship between these properties was verified through a study carried out correlating them two by two. In some cases the results from using sandy waste did not follow the expected trend that was presented in the literature for the mortar using natural sand. The data from carbonation test showed that mortar with sandy waste should be preferably used in structures without steel, for example, in sidewalks. From the analysis of the results of all properties, the Formulation with the cement CP V, cement: waste proportion = 1:2, and water / cement ratio = 0.80 showed good workability and setting time appropriate, therefore it was selected as basis for tests in pilot scale. Additionally, the density, 2.05 g.cm-3, and compressive strength 19.2 MPa of the final product are suitable for their use as artifacts to construction. Tests for 300 days of some specimens evidenced the stability of the final products. Finally this work has built the base for the studies of pilot plant scale and the economical viability of the waste sandy cementation process.

O presente trabalho consiste na detalhada caracterização geológica da Mina de Vallemí no Paraguai, utilizada para fabricação de cimento Portland pela Industria Nacional de Cemento (INC), seguida da caracterização das matérias-primas, por petrografia e análises químicas e mineralógicas, e posteriores testes de queimabilidade de seis farinhas experimentais, elaboradas com misturas das matérias-primas disponíveis. As farinhas foram sinterizadas e avaliadas qualitativamente, por microscopia do clínquer, e quantificadas por difração de raios-X (DRX) e método de Rietveld. A geologia da mina consiste em metapelitos, por vezes em alternâncias rítmicas, com metacalcários (metaritmito) da Formação Vallemí, basal, sobrepostos por metacalcários puros, com intercalações de metadolomito, da Formação Camba Jhopo, ambas do Grupo Itapucumí (Ediacarano), dispostas em dobra isoclinal com flanco invertido (Faixa de Dobramentos Vallemí). Dada à diversidade litológica e complexidade tectônica, o estudo requereu mapeamento geológico detalhado (escala 1:2000), com coleta de amostras e análise química concomitante, no laboratório de qualidade da indústria, e atualização da topografia e modelagem 3D. Foram individualizados nove litotipos: 1) Litotipo Misto (Itá jopara); 2) Litotipo Ritmito Verde (Itá hovy?); 3) Litotipo Ritmito Vermelho (Itá pytã); 4) Litotipo Calcário Cinza (Itá hungy); 5) Litotipo Calcrete (Itá manduvi sa\'yju); 6) Litotipo Dolomito (Itá pytãngy); 7) Litotipo Arenito Vermelho (Itá atã pytã); 8) Litotipo Lamprofiro (Itá h?); 9) Litotipo Vulcânica Básica (Itá kui sa\'yju), sendo os cincos primeiros apropriados para fabricação de cimento. O Litotipo Dolomito é apropriado se usado em misturas e os demais são materiais estéreis. Foram realizadas seis diferentes misturas de litotipos, além da normalmente empregada na indústria, utilizada como referência, com avaliação do índice de queimabilidade (IQ) nos laboratórios da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). As farinhas D1, D3 e D4 foram classificados como fácil de queimar, e as demais, D2, D5b e D6b, com queimabilidade normal. Pode-se dizer que todas apresentam índices de queimabilidade compatíveis com os padrões exigidos para a produção de cimento Portland, destacando que a melhor mistura foi obtida com a farinha D4 (composta por Litotipo Ritmito Vermelho 83,07%, Litotipo Ritmito Verde 14,45% e mineral de ferro 1,48%), e a de menor desempenho a D5b (composta por Litotipo Calcrete 50,17%, Litotipo Misto 48,32% e mineral de ferro 1,52%), o que foi possível também corroborar na quantificação das fases do clínquer. / The present work deals with a detailed geological characterization of the Vallemí Mine in Paraguay, explored to manufacture of Portland cement by the National Cement Industry (INC), followed by the characterization of the raw materials, by petrography, chemical and mineralogical analyzes, and subsequent burnability tests of six experimental raw mixtures, prepared with mixtures of available raw materials. The flours were sintered and evaluated qualitatively by clinker microscopy and quantified by X-ray diffraction (XRD) and Rietveld method. The geology of the mine includes metapelites, sometimes in rhythmic alternations, with metalimestone of the Vallemí Formation, basal, overlapped by pure metalimestone, with intercalation of metadolomite, of the Camba Jhopo Formation, both of the Itapucumí Group (Ediacaran), arranged in fold isoclinal with inverted flank (Vallemí Folding Belt). Due to the lithological diversity and tectonic complexity, the study required detailed geological mapping (scale 1: 2000), with sample collection and concomitant chemical analysis, in the industrial quality laboratory, and updating the topography and 3D modeling. Nine lithotypes were individualized: 1) Litotipo Misto (Itá jopara); 2) Litotipo Ritmito Verde (Itá hovy?); 3) Litotipo Ritmito Vermelho (Itá pytã); 4) Litotipo Calcário Cinza (Itá hungy); 5) Litotipo Calcrete (Itá manduvi sa\'yju); 6) Litotipo Dolomito (Itá pytãngy); 7) Litotipo Arenito Vermelho (Itá atã pytã); 8) Litotipo Lamprofiro (Itá h?); 9) Litotipo Vulcânica Básica (Itá kui sa\'yju), the first five suitable for manufacturing cement. Litotipo Dolomito is applicable if used in mixtures. The others lithotype are sterile materials. Six different mixtures of lithotypes were carried out, besides the one normally used in industry, used as reference, with evaluation of the burnability index (IQ) in the laboratories of the Assocciação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). Flours D1, D3 and D4 were classified as easy to burn, and the others, D2, D5b and D6b, with normal burning. It is possible to say that all of them have a comparable burnability index compatible with the standards required for Portland cement production, the best mixture was obtained with the raw mixture D4 (composed by Litotipo Ritmito Vermelho 83,07%, Litotipo Ritmito Verde 14,45% and iron ore 1,48%) and the D5b (composed by Litotipo Calcrete 50,17%, Litotipo Misto 48,32% and iron ore 1,52%) appear as the worst, which were corroborated in the quantification of clinker phases.

A utilização de incorporadores de ar (AIA) em argamassas de revestimento é prática comum no setor de construção civil visto que podem ser obtidas vantajosas alterações nas propriedades no estado fresco e endurecido. Contudo, apesar do domínio da tecnologia e da química dos aditivos essa prática é ainda bastante empírica e seu uso tem sido apontado como um fator de complexidade operacional: a presença dos incorporadores de ar torna as composições muito sensíveis ao processamento, temperatura, tipo de cimento, transporte, etc., e essas variáveis afetam diretamente as características dos materiais no estado fresco e após o endurecimento. De fato, o desempenho desses materiais é dependente da quantidade, distribuição de bolhas e estabilidade do ar incorporado no estado fresco. Na prática, o difícil controle das propriedades dos materiais aerados é um dos fatores que têm desaconselhado a utilização desta tecnologia em diversas aplicações no setor construtivo. Assim, apesar das virtudes potenciais, a falta de controle no processamento dificulta o emprego de argamassas aeradas como tipos de materiais sustentáveis. Uma causa provável da falta de controle é que a velocidade de incorporação de ar é pouco compreendida, e a maioria dos estudos científicos são focados na avaliação do desempenho dos materiais no estado endurecido atentando-se, desta forma, para o efeito e não para a causa. A fim de preencher tal lacuna científico/tecnológica, o presente trabalho visa estudar os mecanismos e a velocidade de incorporação de ar em composições com cimento CPIIF durante o estado fresco e avaliar o seu impacto no estado endurecido. Para tanto, propôs-se uma abordagem de pesquisa inovadora na qual as propriedades das fases que compõem esses sistemas são avaliadas separadamente, determinando-se o impacto da utilização dos AIA em água, nas pastas de cimento e nas argamassas. Os resultados apontam que a quantidade efetiva de incorporador de ar e a qualidade da água afetam a capacidade espumante, que os aditivos não afetam a reação de hidratação do cimento, que a temperatura afeta as propriedades no estado fresco e endurecido das pastas, que é possível prever a porosidade resultante na argamassa a partir dos resultados observados na fase aquosa, que a distribuição granulométrica dos agregados é a variável de maior impacto nas propriedades reológicas e na permeabilidade das argamassas, propriedade intimamente ligada à durabilidade do revestimento. / The use of air-entraining agents (AEA) in rendering mortars is a common practice on the building sector because many advantages may be obtained in the fresh and hardened properties. However, in spite of the technology and chemistry of the admixtures knowhow, the air-incorporation in the cementitious materials is, still, very empirical and the use of AEA has being pointed out as a complex operational factor: its presence in the formulation gets the mortar very sensitive to the process, temperature, transport etc. and this variables can directly affect the hardened properties. In fact, the performance of these materials is very dependent of the quantity, size, distribution and stability of the air bubbles incorporated in the fresh state and in the practice, the difficult to control the aerated materials properties has dissuaded the utilization of this technique in many applications in the building sector. So, in spite of the potential virtues, the less of process control gets difficult the employment of the aerated mortars and concretes as sustainable materials. A probably cause of the air incorporation uncontrolled is that the rate of air generation in the cementitious materials is not correctly understand because the most researches are focused in the consequence and not in the cause. Thus, to try to eliminate such scientific/technology gap, this present PHD work was carried out to learn the kinetic of air incorporation in the pastes and mortar in the fresh state and evaluates the impact in the hardened state. For this, was proposed a innovative boarding where the phases that compound the systems will be research separately, determining the AEA impact on water, on the suspensions and on the mortars. The results show that the foaming capacity is influenced by the effective air-entraining admixture content and the water quality, that the cement hydration reaction was not influenced by AEA, that the temperature affects the rheological and hardened properties of suspensions, that it is possible to predict the mortar porosity from the results obtained in the water phase, that the fresh properties of mortars and it permeability (property closed related with rendering performance) were mainly affected by the aggregates granulometric distribution.

The purpose of this project was to produce a “greener” cement from granulated ground blast furnace slag (GGBS) using non-Portland cement activation. By eventually developing “greener” cement, the ultimate goal of this research project would be to reduce the amount of Portland cement used in concrete, therefore reducing the amount of carbon dioxide emitted into the atmosphere during cement production. This research studies the behavior of mineral binders that do not contain Portland cement but instead comprise GGBS activated by calcium compounds or fluidized bed combustion (FBC) bottom ash. The information described in this paper was collected from experiments including calorimetry, which is a measure of the release of heat from a particular reaction, the determination of activation energy of cement hydration, mechanical strength determination, and pH measurement and identification of crystalline phases using X-ray diffraction (XRD). The results indicated that it is possible to produce alkali-activated binders with incorporated slag, and bottom ash, which have mechanical properties similar to ordinary Portland cement (OPC). It was determined that the binder systems can incorporate up to 40% bottom ash without any major influence on binder quality. These are positive results in the search for “greener cement”.

Concrete block pavement (CBP) can be an alternative pavement to asphalt and concrete pavements. CBP is formed from individual concrete paving blocks (CPBs) that fit next to one another on a suitable sub base leaving a specific joint space among them to be filled with jointing sand. CBP differ from other pavements according to their mechanical behavior, manufacturing technique, structural design, installation technique and structural behavior. For a serviceable pavement all of these subjects have to be studied. The literature about the mechanical behavior of CPBs is not adequate. This study aims to determine the performance of CPBs formed from different mixes prepared with a white portland cement. For this purpose, 10 mixes with different cement contents and W/C ratios and 2 mixes from a commercial CPB manufacturer were tested. The compressive strength, tensile splitting strength, abrasion resistance, density and % water absorption tests were performed on each mix at 7, 14, 28 days. It was concluded that, the cement content in the mix, optimum water volume for a given cement content, the way the manufacturing equipment is operated and their interaction was effective on the mechanical properties of CPBs. It was also observed that there was no handicap to stop the abrasion resistance test at 8*22 revolutions instead of 16*22 revolutions given in TS 2824.

Concrete is by far the most widely used construction material worldwide in terms of volume, and so has a huge impact on the environment, with consequences for sustainable development. Portland cement is one of the most energy-intensive materials of construction, and is responsible for some emissions of carbon dioxide — the main greenhouse gas causing global warming. Efforts are being made in the construction industry to address these by utilising supplementary materials and developing alternative binders in concrete; the application of geopolymer technology is one such alternative. Indeed, geopolymers have emerged as novel engineering materials with considerable promise as binders in the manufacture of concrete. Apart from their known technical attributes, such as superior chemical and mechanical properties, geopolymers also have a smaller greenhouse footprint than Portland cement binders. / Research on the development, manufacture, behaviour and applications of low calcium fly ash-based geopolymer concrete has been carried out at Curtin University of Technology since 2001. Past studies of the structural behaviour of reinforced fly ash-based geopolymer concrete members have covered the flexural behaviour of members. Further studies are needed to investigate other aspects of the structural behaviour of geopolymer concrete. Design for both shear and bond are important in reinforced concrete structures. Adequate shear resistance in reinforced concrete members is essential to prevent shear failures which are brittle in nature. The performance of reinforced concrete structures depends on sufficient bond between concrete and reinforcing steel. The present research therefore focuses on the shear and bond behaviour of reinforced low calcium fly ash-based geopolymer concrete beams. / For the study of shear behaviour of geopolymer concrete beams, a total of nine beam specimens were cast. The beams were 200 mm x 300 mm in cross section with an effective length of 1680 mm. The longitudinal tensile reinforcement ratios were 1.74%, 2.32% and 3.14%. The behaviour of reinforced geopolymer concrete beams failing in shear, including the failure modes and crack patterns, were found to be similar to those observed in reinforced Portland cement concrete beams. Good correlation of test-to-prediction value was obtained using VecTor2 Program incorporating the Disturbed Stress Field Model proposed by Vecchio (2000). An average test-to-prediction ratio of 1.08 and a coefficient of variation of 8.3% were obtained using this model. It was also found that the methods of calculations, including code provisions, used in the case of reinforced Portland cement concrete beams are applicable for predicting the shear strength of reinforced geopolymer concrete beams. / For the study of bond behaviour of geopolymer concrete beams, the experimental program included manufacturing and testing twelve tensile lap-spliced beam specimens. No transverse reinforcement was provided in the splice region. The beams were 200 mm wide, 300 mm deep and 2500 mm long. The effect of concrete cover, bar diameter, splice length and concrete compressive strength on bond strength were studied. The failure mode and crack patterns observed for reinforced geopolymer concrete beams were similar to those reported in the literature for reinforced Portland cement beams. The bond strength of geopolymer concrete was observed to be closely related to the tensile strength of geopolymer concrete. Good correlation of test bond strength with predictions from the analytical model proposed by Canbay and Frosch (2005) were obtained when using the actual tensile strength of geopolymer concrete. The average ratio of test bond strength to predicted bond strength was 1.0 with a coefficient of variation of 15.21%. It was found that the design provision and analytical models used for predicting bond strength of lapsplices in reinforced Portland cement concrete are applicable to reinforced geopolymer concrete beams.

O cimento Portland, em seus diferentes tipos e classes, é o principal constituinte dos concretos e das argamassas, e é aplicado em todas as tipologias de obras de construção civil. Caso as propriedades do mesmo sofram variações, em função de diversos fatores, esta variabilidade influenciará nas propriedades do concreto, pelo fato do cimento Portland ser seu principal constituinte. Neste sentido, o presente trabalho visa analisar a variabilidade de diferentes tipos e marcas de cimentos produzidos no Brasil através do cálculo da média, do coeficiente de variação, da resistência característica à compressão, bem como determinar os coeficientes de crescimento de resistência à compressão entre as idades preconizadas, conforme as especificações normativas de cada cimento. Os dados para o estudo pertencem ao registro de ensaios efetuados pelo Laboratório de Materiais de Construção Civil da Fundação de Ciência e Tecnologia do Estado do Rio Grande do Sul, compreendidos entre o período de 1992 a 2012. Este banco de dados permitiu a realização das análises considerando duas faixas de tempo relacionadas a dois distintos momentos da economia brasileira, entre 1992 a 2003, referente ao pequeno crescimento do país e da indústria cimenteira, e entre 2004 a 2012, relacionado à retomada do crescimento do Brasil e consequente aumento do consumo de cimento. Da mesma forma, foi possível, separar os fabricantes de cimento que possuem o selo de qualidade segundo os padrões da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) – “Com Selo” – dos que não possuem – “Sem Selo”. Dentre as principais conclusões, pode-se ressaltar que quando analisado de forma geral, por tipo de cimento, os índices de consistência médios variam de 165mm para o CP I S a 186 mm para o CP V ARI RS, com coeficientes de variação entre 7,77% para o CP II Z 32 a 13,70% para o CP IV 32 RS; as superfícies específicas Blaine médias variam de 3480 cm²/g para o CP I S a 5170 cm²/g para o CP V ARI RS, com coeficientes de variação entre 6,21% para o CP I S 32 a 12,2% para o CP IV 32 RS; as resistências mínimas especificadas em norma foram respeitadas para todas as idades, tomando as resistências médias à compressão; em contraposição, somente os cimentos CP II Z 32 e CP II Z 32 RS atingiram as resistências características à compressão mínimas em relação à norma para todas as idades. / The Portland cement, in its different types and classes, is the main component of concrete and mortar and is applied in all types of civil construction works. If its properties suffer changes, depending on various factors, this variability will influence the properties of the concrete, because the Portland cement being its main constituent. Accordingly, this study aims to analyze the variability of different types and marks of cement produced in Brazil by calculating the mean, coefficient of variation, characteristic compression strength, and determining the coefficients of the development of compressive strength among the recommended ages, according to the normative specifications of each cement. The database for the study belong to the record of tests conducted by the Laboratory for Civil Construction Materials of Foundation of Science and Technology of Rio Grande do Sul state , ranging from the period 1992-2012. This database allowed the analyzes considering two time slots related to two distinct moments of the Brazilian economy, between 1992 and 2003, concerning the small development of the country and cement industry, and between 2004 and 2012, related to the resumption of development in Brazil and consequently an increase in cement consumption. Similarly, was possible to separate the cement manufacturers who have the seal of quality standards in the ABCP (Brazilian Association of Cement Portland) – “With Seal” - of those without the seal – “Without Seal”. Among the main conclusions, can be noted that when analyzed in general, by type of cement, the rate of medium consistency ranging from 165mm to 186mm for the CP I S to CP V ARI RS, with coefficients of variation ranging from 7.77% to 13.70% for the CP II Z 32 to CP IV 32 RS; averages Blaine specific areas ranging from 3480cm²/g to 5170cm²/g for the CP I S to CP V ARI RS, with coefficients of variation ranging from 6.21% to 12.2% for the CP I S 32 to CP IV 32 RS; the minimum resistance specified in the standard have been respected for all ages, taking the average compressive strength; in contrast, only CP II Z 32 and CP II Z 32 RS cements reached the resistance characteristics to the minimum compression relative to the standard for all ages.

Alguns materiais, constituídos quase que exclusivamente por sílica, são empregados, de forma suplementar ao cimento Portland, por promoverem melhorias ao concreto, devido aos seus efeitos físicos e pozolânicos, além de atenderem a questões ambientais. No entanto, essa sílica pode gerar produtos indesejados na presença de álcalis, sendo este fenômeno conhecido como reação álcali sílica (RAS). Na presença de água, esses produtos são capazes de expandir no interior da massa de concreto, provocando fissuras internas e externas e, em casos mais graves, a degradação do elemento estrutural. Com a finalidade de evitar essa manifestação patológica, o presente trabalho propõe-se avaliar o potencial reativo frente à RAS da sílica ativa e dois tipos de cinzas da casca do arroz (CCA), uma comercial e outra residual. Nessa investigação foram adotados os teores de 5 a 50 %, utilizados como substituição parcial ao cimento Portland padrão. Os métodos de ensaio adotados nesta pesquisa foram o método acelerado em barras de argamassa segundo a NBR 15577 - 4/5, e dois novos métodos acelerados (cubos de pasta e prismas). O métodos acelerado em cubos de pasta avaliou a resistência à compressão, enquanto o método em prismas de pasta avaliou a variação dimensional. Os resultados obtidos em barras de argamassa apontaram que ambas as CCA investigadas, foram reativos frente à RAS. No entanto, o teor de 50 %, em ambas as CCA, se mostrou inócuo para essa reação. A sílica ativa foi considerada inócua em todos os teores avaliados. O aditivo superplastificante empregado não foi eficiente em reduzir a expansão provocada pela CCA. Os ensaios que avaliaram a expansão em prismas de pasta apresentaram uma ótima correlação positiva com o método normalizado em barras de argamassa. Nos prismas de pasta com 25 % de CCA industrial foram identificados os compostos franzinite, chessexite e thaumasite. Estes compostos apresentaram morfologia de acículas ora tortuosas ora delgadas e retilíneas compondo todas as amostras coletadas dessa pasta. A análise termogravimétrica apontou o alto poder adsorvente de água dessa pasta. Em conclusão, o ensaio em prismas de pastas a 48°C com 1,25 % de Na2Oeq demonstrou ser um método prático laboratorialmente e apresentou um grande potencial para avaliar os materiais suplementares ao cimento Portland frente a RAS, além de facilitar identificação dos produtos que provocaram expansão. / Some materials, consisting almost exclusively for silica, are employed, supplementary form to Portland cement, for promoting improvements to concrete, due to their physical and pozzolanic effects and environmental issues. However, this silica may generate unwanted products in presence of alkalis. This phenomenon is known as alkali-silica reaction (ASR). In the presence of water, these products are able to expand inside concrete, generating internal and external cracks and, in severe cases, structural element degradation. In order to prevent this pathologic manifestation, the aim of the present study was to evaluate reactive potential in ASR of fume silica and two types of rice husk ash (RHA), a manufacturing and residual. Levels of 5 to 50 % were used as partial replacement to standard Portland cement. In the present study, accelerated method in mortar bars according to NBR 15577 - 4/5 and two new accelerated methods (pastes cubes and prisms) were used. Accelerated method in paste cubes evaluated compressive strength, while method in paste prims evaluated dimensional change. Results in mortar bars demonstrated, both RHA, were reactive to ASR. However, level of 50 %, both RHA, was innocuous to ASR. Fume silica was innocuous to ASR at all levels evaluated. Superplasticizer additive was not effective to reduce to expansion caused by RHA. In the cubes assay was possible to evaluate the reactive potential to ASR by analysis of variation coefficient. Results demonstrated a positive correlation between expansion in paste prism and standard method in mortar bars. In the paste prism with 25 % of RHA manufacturing were identified compounds of franzinite, chessexite and thaumasite. These compounds presented morphology of needles sometimes tortuous and sometimes thin and straight in all samples. Thermogravimetric analysis showed the high adsorbent power of water in this paste. In conclusion, paste prims assay at 48ºC with Na2Oeq 1.25 % demonstrated to be a practical laboratory method and presented a great potential to evaluate additional material to Portland cement in front of ARS, and this assay facilitates the identifications of products that cause expansion.

O aumento da longevidade da população mundial e dos acidentes com consequências traumáticas nas últimas décadas provocaram um incremento na demanda de materiais e tecnologias destinados à substituição de alguma função ou porção do organismo humano para assegurar a qualidade de vida do ser humano. Neste contexto, o desenvolvimento de novos biomateriais para a ortopedia e odontologia baseados nos fosfatos de cálcio é relevante, uma vez que estes apresentam composição química semelhante à fase mineral de ossos e dentes. Os cimentos de fosfatos de cálcio (CPC) possuem composição de fases cristalinas e resposta biológica similares às biocerâmicas de fosfato de cálcio utilizadas como material de implante por excelência devido à sua alta biocompatibilidade e excelente bioatividade; mas com a diferença de que estes podem ser facilmente moldados e adaptados ao local de implantação, injetados através de vias minimamente invasivas, ou misturados com diversos fármacos para obter uma ação terapêutica determinada e localizada no local de implantação. Em geral, tanto as biocerâmicas como os CPC apresentam baixas resistências mecânicas, pelo qual o objetivo principal deste trabalho foi a obtenção de novas formulações de CPC com propriedades mecânicas melhoradas mediante a adição de componentes de cimento Portland tradicional ou de cimento de aluminato de cálcio. Outras propriedades que se pretende melhorar com a adição de compostos portadores de silício são a bioatividade e osteogenicidade dos materiais resultantes, uma vez que os cimentos baseados em silicato de cálcio são altamente osteogênicos. Para isto, foi escolhido o sistema baseado em a-Ca3(PO4)2 e foram desenhadas diferentes formulações através da introdução de Ca3SiO5 (C3S) ou CaAl2O4 (CA), fases majoritárias dos cimentos Portland e cimentos de aluminato de cálcio que apresentam uma excelente resistência mecânica, além de ser biocompatíveis e bioativas. Do estudo realizado verificou-se que a adição de um 5% de C3S ao cimento baseado em a- Ca3(PO4)2 produz um incremento das propriedades mecânicas em longo prazo (14d) e melhora a bioatividade e citotoxicidade dos CPC tradicionais; no entanto, retarda a pega do cimento e a hidrólise do a-Ca3(PO4)2 e aumenta a o grau de degradação dos materiais. A introdução de SiO2 como modificação de esta formulação, embora diminuiu o pH resultante, retardou a pega do cimento provocando uma perda notável da resistência mecânica durante os primeiros estágios da reação. Por outro lado, a introdução de CA provocou uma diminuição da resistência à compressão dos cimentos, independente do teor adicionado, e não se observou a melhoria desta propriedade com o aumento do tempo. Contudo, a presença de CA permitiu a obtenção de materiais menos citotóxicos, e por consiguiente mais biocompatíves, assim como o aumento da bioatividade em relação aos CPC tradicionais. / The increased longevity of the world population and the growth of traumatic accidents in last decades, led to an increase in demand of materials and technologies for replacement of any portion or function of the human body to ensure the quality of human life. In this context, the development of new biomaterials for orthopedics and dentistry based on calcium phosphates is relevant, since they have similar chemical composition to the mineral phase of bones and teeth. The calcium phosphate cements (CPC) have composition of crystalline phases and biological response similar to calcium phosphate bioceramics used as implant material par excellence due to its high biocompatibility and excellent bioactivity; but with the difference that these can be easily shaped and adapted to the site, injected through minimally invasive means, or mixed with various drugs for a specific therapeutic action at the site of implantation. In general, both bioceramics such as CPC have low mechanical strength; whereby, the main objective of this study was to obtain new formulations of CPC with improved mechanical properties by adding components of traditional Portland cement or calcium aluminate cement. Other properties that are intended to improve with the addition of silicon compounds, are the bioactivity and osteogenic potential of the resulting materials, as it cements based on calcium silicate are highly osteogenic. For this, we chose a system based a-Ca3(PO4)2 and different formulations were designed by introducing Ca3SiO5 (C3S) or CaAl2O4 (CA), majority phases of Portland cement and calcium aluminate cements that have an excellent mechanical strength, and are biocompatible and bioactive. From the study it was found that the adittion of a 5% C3S to the a-Ca3(PO4)2 based cement, produces an increase in the mechanical properties in the long term (14d) and enhances bioactivity and cytotoxicity; however, enlarge the setting times and the degree of degradation ofaand hydrolysis of materials. The introduction of SiO2 as a modification of this formulation, resulted in a pH decreased, but in the increased of the setting times causing a noticeable loss of strength during the early stages of the reaction. Moreover, the introduction of CA reduced the compressive strength of cements, regardless of content added, and there was no improvement of this property with increasing time. However, the presence of CA allowed the production of materials less cytotoxic, and thereby to more biocompatible, as well as the increase in bioactivity relative to traditional CPC.