Ce travail de thèse combine des approches expérimentales et théoriques visant à caractériser les propriétés mécaniques et de durabilité des bétons à base de granulats recyclés. La première partie est consacrée à la quantification de l'effet des granulats recyclés sur les propriétés mécaniques et de durabilité de ces bétons. Les résultats montrent que les propriétés mécaniques et de durabilité des bétons à base de granulats recyclés sont sensibles non seulement aux propriétés physiques des granulats recyclés mais aussi à leur quantité au sein de la microstructure. Par ailleurs, une caractérisation des propriétés mécaniques locales grâce aux essais de nano indentation et micro indentation a aussi été entreprise; ce qui a permis d'avoir accès aux propriétés mécaniques des phases telles que les zones d'interface ou encore l'ancien mortier. La deuxième partie est une approche consacrée à l'établissement des modèles multi-échelles en mesure de rendre compte des propriétés macroscopiques (mécanique et de diffusion) des bétons à base de granulats de démolition en tirant profit des informations recueillies sur la microstructure (observation au microscope, nano et micro indentation,...). Une prise en compte du caractère complexe des granulats recyclés a aussi été abordée dans ce développement théorique. Enfin, une comparaison des résultats des modèles avec ceux expérimentaux est présentée puis discutée dans ce travail / This thesis combines experimental and theoretical approaches to characterize the mechanical and durability properties of recycled aggregate concretes (RAC). The first part of the work is devoted to the quantification of the impact of recycled concrete aggregates on the mechanical and durability properties of RAC. The results show that mechanical and durability properties of recycled aggregate concretes depend not only on the physical properties of recycled concrete aggregates but also on their quantity in the microstructure. Furthermore, statistical indentation technique is used to capture the local mechanical properties of phases in the microstructure of RAC such as the interfacial transition zones and the attached mortar. The second part of this study deals with the multi-scale modeling of the mechanical and the durability properties of RAC. The main purpose of this theoretical work is to establish models capable to predict the macroscopic behaviour based on the available information on the microstructure (obtained by optical microscopy or through indentation technique). The established models take into account the complex structure of the recycled concrete aggregates. Finally, the results of the models are compared with experimental data for discussion

O Brasil destaca-se como o sétimo produtor mundial de fundidos, com mais de 30 empresas de microfusão localizadas nas regiões Sul e Sudeste do país eum dos grandes desafios é a gestão dos resíduos, entre eles, a casca cerâmica. Para a mitigação dos seus impactos é necessário o uso de técnicas de reciclagem que combinem desenvolvimento técnico com proteção ao meio ambiente e utilize a construção civil, mais especificamente o concreto, como fonte de incorporação do resíduo de casca cerâmica. Para isso, foi estudado o resíduo como agregado graúdo e miúdo em comparação com a areia e a brita 0. A massa específica do agregado seco e a massa unitária dos agregados foram avaliadas, sendo que o resíduo apresentou uma pequena redução para ambos os casos. A absorção de água foi maior para o agregado reciclado. O agregado miúdo reciclado apresentou resultados maiores para o módulo de finura e a massa específica. O índice de forma do agregado graúdo reciclado apresentou melhores resultados do agregado natural. Para avaliação do comportamento do resíduo no concreto foi utilizado o método de dosagem do IPT EPUSP. A relação água/cimento aumentou com a incorporação do resíduo Ainda, houve redução do consumo de cimento com o resíduo incorporado. As adições com até 75% de substituição do agregado graúdo apresentaram maior resistência à compressão axial comparado ao concreto convencional e, quanto maior a relação a/c menor a resistência à compressão obtida.Para o concreto em estado endurecido a absorção de água aumentou com a adição de resíduo. O índice de vazios do concreto aumenta com a incorporação de resíduo na mistura. A incorporação de resíduo aumenta a massa específica real e da amostra seca das dosagens até a substituição de 50% do agregado graúdo e após esta, tem-se uma pequena redução nestes parâmetros. A espessura carbonatada aumentou com a idade e as dosagens até 50% de adição do agregado graúdo apresentaram valores menores do que o concreto convencional. Palavras-chave: Casca cerâmica, concreto, resíduo, agregado reciclado. / Brazil stands out as the seventh world-wide producer of castings, with more than 30 microfusion companies located in the South and Southeast regions of the country and one of the great challenges is waste management, among them the ceramic shell. To mitigate its impacts, it is necessary to use recycling techniques that combine technical development with protection of the environment and use civil construction, specifically concrete, as a source of incorporation of the residue of ceramic shell. For this, the residue was studied as a large aggregate and small compared to sand and gravel 0. The specific mass of the dry aggregate and the unit mass of the aggregates were evaluated, and the residue presented a small reduction for both cases. The water absorption was higher for the recycled aggregate. The recycled kid aggregate presented higher results for the modulus of fineness and the specific mass. The shape index of the recycled aggregate presented better results from the natural aggregate. To evaluate the behavior of the residue in the concrete, the IPT EPUSP dosing method was used The water / cement ratio increased with the incorporation of the residue. Also, there was a reduction of the cement consumption with the incorporated residue. Additions with up to 75% of the large aggregate substitution showed greater resistance to axial compression compared to conventional concrete, and the higher the a / c ratio the lower the compressive strength obtained. For concrete in the hardened state the water absorption increased with the addition of residue. The void content of the concrete increases with the incorporation of residue into the mixture. Residue incorporation increases the actual specific mass and the dry sample of the dosages up to the replacement of 50% of the large aggregate and after this, a small reduction in these parameters is observed. The carbonate thickness increased with age and the dosages up to 50% addition of the coarse aggregate presented lower values than the conventional concrete.

This research investigates complete recycling and utilization of waste concrete to produce new structural concrete through geopolymerization. The investigation was conducted through both macro-and micro/nano-scale studies. First the geopolymer paste synthesized using a mixture of waste concrete fines (WCF) and class F fly ash (FA) as the source material and a mixture of NaOH solution (N) and Na2SiO3 solution (SS) as the alkaline activating agent was studied. Various NaOH concentrations, SS/N ratios, and WCF contents were used to produce geopolymer paste specimens in order to study their effect on the properties of the geopolymer paste. Uniaxial compression tests were conducted to measure the strength of the geopolymer paste specimens. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses were performed to investigate the micro/nano-structure, morphology and phase/surface elemental compositions of the geopolymer paste and the effect of calcium (Ca) on them. The results indicate that by using 10 M NaOH solution, SS/N of 2 and 50% WCF, the highest geopolymer paste strength can be obtained. Second, the interfacial transition zones (ITZs) between geopolymer (GP) and recycled aggregates (RA) were studied. Considering that RA consist of the stone particles and the attached paste/mortar from the original ordinary Portland cement (OPC) concrete, both the ITZs between GP and natural aggregate (NA) and those between GP and residual OPC paste/mortar (ROPM) were studied. For comparison, the ITZs between OPC paste and NA and those between OPC paste and ROPM were also investigated. 4-point bending tests were conducted to measure the bonding strength of the different types of ITZs at water to solid (W/S) ratio of 0.30, 0.35 and 0.40 for the geopolymer and OPC pastes after 7 and 14 days curing, respectively. SEM imaging was performed to investigate the microstructure of the ITZs. The results indicate that when NA is used, the bonding strength of both the GP-NA and OPC-NA ITZs decreases with higher water to solid (W/S) ratio. When ROPM is used, higher W/S ratio leads to smaller bonding strength for the GP-ROPM ITZ but greater bonding strength for the OPC-ROPM ITZ. Based on the measured bonding strength values for NA- and ROPM-based ITZs, the bonding strength of the GP-RA and OPC-RA ITZs was estimated by considering the average area coverage of ROPM on the RA surface. The GP-RA ITZ has the highest bonding strength among the different ITZs, implying the great potential for utilizing waste concrete (both the WCF and the RA) to produce geopolymer concrete. Third, based on the studies on geopolymer paste and ITZs, geopolymer concrete (GPC) was produced and studied using WCF and FA as the cementitious material and RA as the aggregate. For comparison, GPC using NA was also produced and studied at similar conditions. Various NaOH concentrations, SS/N ratios, and cement (WCF and FA) to aggregate (C/A) ratios were used to produce GPC specimens in order to study their effect on the behavior of GPC. The effect of water content and curing temperature on the initial setting time and 7-day unconfined compressive strength (UCS) of the GPC was also studied. The results show that the GPC produced from RA has higher UCS than the GPC from NA at both room curing temperature and 35°C curing temperature. Based on this study, it can be concluded that waste concrete can be completely recycled and used to produce new structural concrete based on the geopolymerization technology. Fourth, considering that the Si/Al and Na/Al ratios have great effect on the geopolymerization process and the properties of the final geopolymer product, a study was conducted on copper mine tailings (MT)-based geopolymer containing different amount of aluminum sludge (AS). The results indicate that by including AS and utilizing appropriate amount of NaOH, the UCS can be increased significantly. The main reason is because the addition of AS along with utilization of appropriate amount of NaOH makes both the Si/Al and Na/Al ratios reach the optimum values for geopolymerization, leading to higher degree of geopolymerization and more compact geopolymer microstructure. It is noted that although this study is not directly on waste concrete, it provides useful information for optimizing the design on complete recycling and utilization of waste concrete to produce new GPC. Finally, to better understand the effect of Ca on the geopolymerization process and the properties of geopolymer, molecular dynamics (MD) simulations were performed on geopolymer at different Ca contents. The molecular models at different Ca contents were constructed and uniaxial compression test was then performed on the numerical specimens. The results indicate that MD simulation is an effective tool for studying the effect of Ca on the properties of geopolymer at nano-scale.

The research aimed to evaluate the mechanical properties of concrete produced with recycled coarse aggregate, at ages 28 days and 240 days for use in structural elements. We used two types of waste: a mixture of waste consisting of construction, renovation and demolition waste and others just concrete. The first was collected on the campus of Federal University of Alagoas, the second was from research papers and several samples of concrete works of Macedonia and other cities in the state. After the processing of waste, only the coarse aggregate were used. For the production of concrete were considered two ratios a / c (0.4 and 0.5) and two levels of substitution of coarse aggregate (100% RCD and 100% Concrete). The implementation of these combinations were defined using 22 factorial design for the age of 28 days. The properties studied were compressive strength and modulus of elasticity. From the results obtained by statistical analysis to the age of 28 days was observed that the compressive strength of concrete obeyed the Law of Abrams and the w / c ratio had a significant effect on this property. As for the modulus of elasticity specifies the mass had a greater influence on its outcome. With regard to older concrete mechanical properties mentioned above had a satisfactory outcome when compared to reference concrete. The results show that the use of concrete with coarse aggregate of both types may be viable for certain class of concrete strength. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A pesquisa teve como objetivo principal avaliar as propriedades mecânicas dos concretos produzidos com agregados graúdos reciclados, nas idades de 28 dias e 240 dias, para uso em elementos estruturais. Utilizaram-se dois tipos de resíduos: um formado da mistura de resíduos de construção, reforma e demolição, e outro apenas de resíduos de concreto. O primeiro foi coletado dentro do campus da Universidade Federal de Alagoas; o segundo foi proveniente de trabalhos de pesquisa e de amostras de concretos de várias obras de Maceió e outros municípios do estado. Após o beneficiamento dos resíduos, apenas os agregados graúdos foram utilizados. Para a produção dos concretos foram consideradas duas relações a/c (0,4 e 0,5) e dois níveis de substituição do agregado graúdos (100% RCD e 100% Concreto). As combinações para execução dos mesmos foram definidas através de planejamento fatorial 22 para a idade de 28 dias. As propriedades analisadas foram a resistência à compressão e o módulo de elasticidade. A partir dos resultados obtidos, através da análise estatística para a idade de 28 dias foi possível observar que a resistência à compressão dos concretos obedeceu a Lei de Abrams e que a relação a/c teve efeito significativo sobre está propriedade. Já para o módulo de elasticidade a massa especifica teve uma maior influência sobre o seu resultado. Com relação aos concretos de idade mais avançada as propriedades mecânicas citadas acima apresentaram uma evolução satisfatória quando comparados aos concretos de referência. Os resultados mostram que o uso de concretos com agregados graúdos de ambos os tipos podem ser viáveis para determinadas classe de resistência do concreto.

O Brasil destaca-se como o sétimo produtor mundial de fundidos, com mais de 30 empresas de microfusão localizadas nas regiões Sul e Sudeste do país eum dos grandes desafios é a gestão dos resíduos, entre eles, a casca cerâmica. Para a mitigação dos seus impactos é necessário o uso de técnicas de reciclagem que combinem desenvolvimento técnico com proteção ao meio ambiente e utilize a construção civil, mais especificamente o concreto, como fonte de incorporação do resíduo de casca cerâmica. Para isso, foi estudado o resíduo como agregado graúdo e miúdo em comparação com a areia e a brita 0. A massa específica do agregado seco e a massa unitária dos agregados foram avaliadas, sendo que o resíduo apresentou uma pequena redução para ambos os casos. A absorção de água foi maior para o agregado reciclado. O agregado miúdo reciclado apresentou resultados maiores para o módulo de finura e a massa específica. O índice de forma do agregado graúdo reciclado apresentou melhores resultados do agregado natural. Para avaliação do comportamento do resíduo no concreto foi utilizado o método de dosagem do IPT EPUSP. A relação água/cimento aumentou com a incorporação do resíduo Ainda, houve redução do consumo de cimento com o resíduo incorporado. As adições com até 75% de substituição do agregado graúdo apresentaram maior resistência à compressão axial comparado ao concreto convencional e, quanto maior a relação a/c menor a resistência à compressão obtida.Para o concreto em estado endurecido a absorção de água aumentou com a adição de resíduo. O índice de vazios do concreto aumenta com a incorporação de resíduo na mistura. A incorporação de resíduo aumenta a massa específica real e da amostra seca das dosagens até a substituição de 50% do agregado graúdo e após esta, tem-se uma pequena redução nestes parâmetros. A espessura carbonatada aumentou com a idade e as dosagens até 50% de adição do agregado graúdo apresentaram valores menores do que o concreto convencional. Palavras-chave: Casca cerâmica, concreto, resíduo, agregado reciclado. / Brazil stands out as the seventh world-wide producer of castings, with more than 30 microfusion companies located in the South and Southeast regions of the country and one of the great challenges is waste management, among them the ceramic shell. To mitigate its impacts, it is necessary to use recycling techniques that combine technical development with protection of the environment and use civil construction, specifically concrete, as a source of incorporation of the residue of ceramic shell. For this, the residue was studied as a large aggregate and small compared to sand and gravel 0. The specific mass of the dry aggregate and the unit mass of the aggregates were evaluated, and the residue presented a small reduction for both cases. The water absorption was higher for the recycled aggregate. The recycled kid aggregate presented higher results for the modulus of fineness and the specific mass. The shape index of the recycled aggregate presented better results from the natural aggregate. To evaluate the behavior of the residue in the concrete, the IPT EPUSP dosing method was used The water / cement ratio increased with the incorporation of the residue. Also, there was a reduction of the cement consumption with the incorporated residue. Additions with up to 75% of the large aggregate substitution showed greater resistance to axial compression compared to conventional concrete, and the higher the a / c ratio the lower the compressive strength obtained. For concrete in the hardened state the water absorption increased with the addition of residue. The void content of the concrete increases with the incorporation of residue into the mixture. Residue incorporation increases the actual specific mass and the dry sample of the dosages up to the replacement of 50% of the large aggregate and after this, a small reduction in these parameters is observed. The carbonate thickness increased with age and the dosages up to 50% addition of the coarse aggregate presented lower values than the conventional concrete.

O Brasil destaca-se como o sétimo produtor mundial de fundidos, com mais de 30 empresas de microfusão localizadas nas regiões Sul e Sudeste do país eum dos grandes desafios é a gestão dos resíduos, entre eles, a casca cerâmica. Para a mitigação dos seus impactos é necessário o uso de técnicas de reciclagem que combinem desenvolvimento técnico com proteção ao meio ambiente e utilize a construção civil, mais especificamente o concreto, como fonte de incorporação do resíduo de casca cerâmica. Para isso, foi estudado o resíduo como agregado graúdo e miúdo em comparação com a areia e a brita 0. A massa específica do agregado seco e a massa unitária dos agregados foram avaliadas, sendo que o resíduo apresentou uma pequena redução para ambos os casos. A absorção de água foi maior para o agregado reciclado. O agregado miúdo reciclado apresentou resultados maiores para o módulo de finura e a massa específica. O índice de forma do agregado graúdo reciclado apresentou melhores resultados do agregado natural. Para avaliação do comportamento do resíduo no concreto foi utilizado o método de dosagem do IPT EPUSP. A relação água/cimento aumentou com a incorporação do resíduo Ainda, houve redução do consumo de cimento com o resíduo incorporado. As adições com até 75% de substituição do agregado graúdo apresentaram maior resistência à compressão axial comparado ao concreto convencional e, quanto maior a relação a/c menor a resistência à compressão obtida.Para o concreto em estado endurecido a absorção de água aumentou com a adição de resíduo. O índice de vazios do concreto aumenta com a incorporação de resíduo na mistura. A incorporação de resíduo aumenta a massa específica real e da amostra seca das dosagens até a substituição de 50% do agregado graúdo e após esta, tem-se uma pequena redução nestes parâmetros. A espessura carbonatada aumentou com a idade e as dosagens até 50% de adição do agregado graúdo apresentaram valores menores do que o concreto convencional. Palavras-chave: Casca cerâmica, concreto, resíduo, agregado reciclado. / Brazil stands out as the seventh world-wide producer of castings, with more than 30 microfusion companies located in the South and Southeast regions of the country and one of the great challenges is waste management, among them the ceramic shell. To mitigate its impacts, it is necessary to use recycling techniques that combine technical development with protection of the environment and use civil construction, specifically concrete, as a source of incorporation of the residue of ceramic shell. For this, the residue was studied as a large aggregate and small compared to sand and gravel 0. The specific mass of the dry aggregate and the unit mass of the aggregates were evaluated, and the residue presented a small reduction for both cases. The water absorption was higher for the recycled aggregate. The recycled kid aggregate presented higher results for the modulus of fineness and the specific mass. The shape index of the recycled aggregate presented better results from the natural aggregate. To evaluate the behavior of the residue in the concrete, the IPT EPUSP dosing method was used The water / cement ratio increased with the incorporation of the residue. Also, there was a reduction of the cement consumption with the incorporated residue. Additions with up to 75% of the large aggregate substitution showed greater resistance to axial compression compared to conventional concrete, and the higher the a / c ratio the lower the compressive strength obtained. For concrete in the hardened state the water absorption increased with the addition of residue. The void content of the concrete increases with the incorporation of residue into the mixture. Residue incorporation increases the actual specific mass and the dry sample of the dosages up to the replacement of 50% of the large aggregate and after this, a small reduction in these parameters is observed. The carbonate thickness increased with age and the dosages up to 50% addition of the coarse aggregate presented lower values than the conventional concrete.

Esta dissertação teve por objetivo iniciar investigações sobre os efeitos do uso de agregados reciclados contaminados por baixos teores de gesso de construção, em argamassas de assentamento de alvenarias. Na presença de umidade e por ação de minerais do gesso ou de outros mais complexos, que sejam formados, há riscos de fissuras, eflorescências e de deterioração progressiva dessas paredes. Um programa experimental foi realizado para a avaliação acelerada desses processos, por medidas de propriedades químicas, físicas e mecânicas de vinte argamassas. Materiais regionais usados em alvenarias e concreto na cidade de Socorro-SP foram escolhidos, pois lá existe uma usina de reciclagem, que produz areia reciclada para essas argamassas e com elevado teor de finos. Quatro agregados reciclados de granulometria muito fina e similar entre si foram artificialmente produzidos, por processos controlados de construção e demolição. Assim, estudou-se um agregado reciclado não contaminado (A1 com SO3 igual a 0,2 %) e outros três idênticos, com previsão de contaminação progressiva (A2, A3 e A4 , mas que resultaram com teor de SO3 total da ordem de 0,5 % a 0,6 %). Quatro grupos de argamassas foram produzidos com variação do consumo de cimento (200, 150 e 100 kg/m3), tipo de cimento (CP II e CP III) e ainda com e sem o uso de cal hidratada tipo CH III (teor elevado de carbonatos). O consumo de agregado reciclado anidro nas argamassas variou entre 1300 e 1200 kg/m3. Em cada grupo, foi ainda produzida uma argamassa mista, com areia muito pura e quartzosa, de granulometria e dosagem mais próximas às de argamassas normalizadas para alvenarias. A metodologia do programa baseou-se no envelhecimento acelerado das argamassas, a partir de 63 dias de idade e por ciclos de 7 dias em câmara úmida, alternados por 7 dias em estufa ventilada a 40 oC. Essa ciclagem foi adotada após criterioso levantamento bibliográfico e visando-se um processo holístico de deterioração preconizado por Collepardi (2003), inclusive para agregados reciclados contaminados por sulfatos. A partir de 63 dias de idade, foram então caracterizadas regularmente as seguintes propriedades das argamassas: resistência à tração na flexão, resistência à compressão, módulos de elasticidade estático e dinâmico. Durante a ciclagem, foram realizados ensaios complementares de termogravimetria e análise química quantitativa de sulfatos solúveis e de sais solúveis totais nas argamassas. Um conjunto de corpos-de-prova das argamassas permaneceu em câmara seca e foi também ensaiado a 175 dias, inclusive quanto à suscetibilidade a eflorescência. Entre 63 e 175 dias, foram realizados 8 ciclos de envelhecimento e conclui-se que a principal propriedade mecânica afetada durante a ciclagem foi a resistência à tração na flexão das argamassas e isto ocorreu a partir de 91 dias, nos quatro grupos de argamassas com agregado reciclado, sendo que entre 63 e 91 dias se quantificou uma evolução significativa de carbonatação pela termogravimetria. Os grupos de argamassas mistas com cimento e cal hidratada mostraram melhor desempenho neste estudo do que as argamassas simples de cimento e areia reciclada fina, inclusive quanto à eflorescência. Os resultados obtidos são restritos ao estudo de caso, mas permitem concluir que a contaminação de agregados reciclados para argamassas, por baixos teores de gesso de construção já foi suficiente para produzir alterações significativas no desempenho mecânico das argamassas e nos seus níveis de sulfatos solúveis, que foram alterados de forma coerente com a ciclagem e sendo possível a sua interpretação com base em teorias mais recentes de especialistas no tema. Por fim, o trabalho confirmou ser recomendável um limite máximo de sulfatos solúveis na faixa entre 0,1 % e 0,2 %, sobre a massa de agregados reciclados para argamassas. Estes níveis são preconizados por instituição alemã especializada em durabilidade de alvenarias. Concluiu-se que também pode ser adotado o critério da DIN 4226-100 (< 600 mg/L de SO4), compatível com a faixa citada. / This is an abstract of a Master of Science project carried out at EPUSP, Universidade de São Paulo, Brazil, aimed at investigating the effects of the use of recycled aggregates contaminated by small contents of gypsum plaster on masonry mortars. In the presence of moisture and by the action of gypsum minerals or other more complex ones that may occur, there is the risk of the formation of cracks, efflorescence, and progressive deterioration of the masonry walls. An experimental program was thus developed for the rapid assessment of these processes by assessing the chemical, physical and mechanical properties of twenty mortar mixes. Local materials used for masonry and concrete in Socorro-SP, Brazil, were selected, as in that location there exists a recycling unit producing recycled sand for mortars with a high content of fines. Four recycled aggregates of very fine grain size and similar to each other were artificially produced by controlled construction, demolition and recycling processes. Thus a recycled, non-contaminated aggregate (A1, with SO3 content equal to 0,2 %) and three other identical ones were studied, with expected progressive contamination (A2, A3 and A4, that result with a total SO3 content about 0,5 % to 0,6 %). Four groups of mortars were thus produced with varying cement content (200, 150 and 100 kg/m3), cement type (Brazilian CP II and CP III) and also with and without the use of a comercial hydrated lime, Brazilian type CH III (of a high carbonate filler content). The anhydrous recycled aggregate content in the mortars varied between 1300 and 1200 kg/m3. In each group a blended mortar was also produced, containing very pure quartzous sand, of grain size and mix proportions closer to standard masonry mortars. The approach followed in the experimental program was accelerated aging test of mortars, starting at 63 days of age and at 7 day cycles in the wet chamber, alternated by 7 days in the ventilated oven at 40 oC. This cycling was adopted after critical bibliographical research and under a holistic process of deterioration set up by Collepardi (2003), also for gypsum-contaminated aggregates. From 63 days of age, the following properties were regularly characterized for the mortars: flexural modulus (tensile strength in bending), compressive strength, and static and dynamic elasticity modulus. During cycling, complementary tests were done of thermogravimetrical analysis and quantitative chemical analysis of total soluble sulphate in mortars. A number of the mortar test specimens was left in the dry chamber and tested at 175 days, including tendency to efflorescence. In between 63 and 175 days, 8 weathering cycles were done, and it was concluded that the main mechanical property affected during cycling was tensile strength in bending (indirect tensile strength) of mortars, and this occurred from 91 days, in the four groups of mortars containing recycled aggregates, and in between 63 and 91 days a significant evolution was measured of carbonation by thermogravimetry. The groups of mixed mortars with cement and hydrated lime showed better performance in this study than the plain cement and fine sand mortars, also as regards efflorescence. The results here obtained are to be seen as restricted to this case study, yet they allow us to conclude that the use of recycled aggregates containing even low levels of gypsum plaster as impurity in the production of mortars was sufficient to produce significant alterations in the mechanical performance, as well as the degree of soluble sulphate of mortars, that got altered in a way coherent with the cycling process, and it is possible to interpret this based on more recent theories by experts in the subject. Last, this work confirmed that it is advisable to look for a maximum soluble sulphate limit ranging from 0,1 % to 0,2 % by weight of recycled aggregates for mortars. Such levels was set up by a German institution specializing in masonry durability. It was also concluded that the requirements of DIN 4226-100 (< 600 mg/L of SO4) can be used as appropriate in the range mentioned.

Os resíduos de construção e demolição (RCD) são gerados em quantidades expressivas nas cidades de grande e médio portes no Brasil e são comumente descartados de forma irregular. Para os milhares de quilômetros de vias urbanas não pavimentadas, o agregado reciclado de resíduo sólido da construção civil é uma alternativa aos materiais convencionais de pavimentação. Esta dissertação analisa o comportamento mecânico do agregado reciclado para emprego em camadas de base e sub-base. A pesquisa consiste em ensaios laboratoriais, acompanhados de um estudo de caso - o pavimento do novo campus da Universidade de São Paulo (USP Leste). Um trecho de 1.020 metros de extensão foi utilizado no estudo, de um total de aproximadamente dois quilômetros de vias pavimentadas no campus. O pavimento avaliado possui agregado reciclado em sua estrutura; quatro seções-tipo diferentes foram construídas, variando os materiais, as espessuras, a compactação e o subleito. Propriedades físicas e mecânicas do agregado reciclado foram determinadas em laboratório por meio dos seguintes testes: composição, porcentagem de materiais indesejáveis, massa específica, absorção de água, graduação, forma dos grãos, compactação, influência da compactação, índice de suporte Califórnia, módulo de resiliência e deformação permanente. Os ensaios de campo compreenderam: controle de materiais e de execução, resistência à penetração pelo Dynamic Cone Penetrometer e levantamento deflectométrico com o Falling Weight Deflectometer. Baseado na análise das bacias de deflexão das seções-tipo construídas, o trecho estudado é dividido em quatro comportamentos distintos à deformação. Os resultados mostraram que o comportamento mecânico do agregado reciclado apresenta uma forte dependência da eficiência da compactação. Quando submetido a uma compactação adequada, o material reciclado comporta-se tal qual uma brita graduada simples. / Construction and demolition waste (CDW) is generated in significant amounts in medium and large size cities in Brazil and are usually disposed of illegally. For the thousands of kilometers of unpaved urban roads, the recycled aggregate of CDW is an alternative to conventional paving materials. This dissertation analyses the mechanical behavior of the recycled aggregate for use in base and subbase layers. This research consisted of a series of laboratory tests, followed by a case study - the pavement of the new campus of the University of Sao Paulo (USP Leste). A test track of 1,020 meters of extension was used for the study, from a total of approximately two kilometers of paved roads in the campus. The pavement studied contains recycled aggregate in its structure; four different road sections were constructed, varying the materials, thickness, compaction and subgrade. Physical and mechanical properties of the recycled aggregate were characterized through the following laboratory tests: composition, percentage of impurities, bulk density, water absorption, gradation, grain form, compaction, compaction influence, California Bearing Ratio, resilient modulus and permanent deformation. The field tests covered: materials and construction control, bearing capacity using the Dynamic Cone Penetrometer and deflection measurement using a Falling Weight Deflectometer. Based on the analysis of the deflection basins of the built road sections, the test track is divided according to four different deformation behaviors. The results show that the mechanical behavior of the recycled aggregate presents a strong dependence on the compaction effort. When submitted to proper compaction, the recycled material behaves as a crushed-stone.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O Concreto AutoadensÃvel (CAA) possui propriedades intrÃnsecas que o distingue do atual concreto convencional. SÃo fatores como capacidade de autoadensamento, grande quantidade de finos e uso obrigatÃrio de aditivo superplastificante que tornam o CAA um material de elevado desempenho, favorÃvel para a durabilidade, sendo considerado uma evoluÃÃo na tecnologia do concreto e propenso a se tornar o concreto convencional do futuro. Por outro lado, o resÃduo originÃrio da prÃpria indÃstria da construÃÃo civil tem despertado sÃrias preocupaÃÃes para a comunidade, pois se trata de um resÃduo de difÃcil descarte e gerado em volumes cada vez mais crescentes, dado o crescimento econÃmico do PaÃs com consequente aumento do poder aquisitivo da populaÃÃo. Sob esta Ãtica, analisou-se o potencial de produÃÃo do CAA com substituiÃÃo do agregado graÃdo natural (AGN) por agregados reciclados oriundos da reciclagem de concreto, chamado de agregado graÃdo reciclado (AGR), nas porcentagens de 0%, 10%, 20% e 30%. Sabendo que o agregado reciclado, em geral, possui caracterÃsticas distintas do agregado natural, a metodologia empregada iniciou com o tratamento do AGR e caracterizaÃÃo fÃsica de todos os agregados (convencionais e reciclados). Efetuou-se, entÃo, o estudo de dosagem para as relaÃÃes a/c de 0,35, 0,45 e 0,55. ApÃs, estudaram-se um total de 12 traÃos de CAA para avaliaÃÃo de suas propriedades no estado fresco e no estado endurecido. Os ensaios no estado endurecido foram: resistÃncia à compressÃo axial aos 28 e 56 dias, mÃdulo de elasticidade aos 56 dias, absorÃÃo de Ãgua por imersÃo aos 28 dias, Ãndice de vazios aos 28 dias, massa especÃfica real aos 28 dias e profundidade de carbonataÃÃo natural aos 200 dias. Procedeu-se ao tratamento estatÃstico dos resultados pela anÃlise de variÃncia (ANOVA) com posterior modelagem matemÃtica e ANOVA do modelo proposto. Ao final, concluiu-se que o alto teor de aditivo superplastificante resultante do estudo de dosagem da relaÃÃo a/c mais baixa pode ter influenciado para a obtenÃÃo de concretos mais trabalhÃveis e menos suscetÃveis à incorporaÃÃo de um agregado mais poroso do que o agregado natural. TambÃm se concluiu que as propriedades dos CAA manufaturados foram afetadas mais significativamente pela relaÃÃo a/c, indicando a possibilidade de substituiÃÃo de maiores teores de AGN por AGR. / The self-compacting concrete (SCC) has intrinsic properties that distinguish it known current conventional concrete. It is factors like self-compacting capacity, high amount of fines and mandatory use of superplasticizer that make the SCC a material of high performance, favorable to the durability and is considered an evolution in concrete technology and prone to become the future conventional concrete. On the other hand, the residue originated in the construction industry itself has aroused serious concern to the community, because it is a residue difficult to discard. It is generated in ever-increasing volumes due to economic growth in the country with con sequent increase in power population's purchasing. From this perspective, we analyzed the production of SCC with replacement of natural coarse aggregate (NCA) for recycled aggregates from concrete recycling, called recycled coarse aggregate (RCA), in the percentages of 0%, 10%, 20% and 30%. Knowing that recycled aggregate, in general, has distinct characteristics of natural aggregate, the methodology started with the treatment of RCA and physical characterization of all aggregates (conventional and recycled). Then, it was done the dosage study with the w/c ratio of 0.35, 0.45 and 0.55. After, we studied a total of 12 mixtures of SCC to evaluate its properties in fresh and hardened state. The tests in the hardened state were: compressive strength at 28 and 56 days, modulus of elasticity at 56 days, water absorption by immersion at 28 days, content of voids at 28 days, specific gravity at 28 days and the depth of natural carbonation at 200 days. We proceeded to statistical processing of results by analysis of v ariance (ANOVA) followed by mathematical modeling and model&#8223;s ANOVA. Finally, it was concluded that the high content of superplasticizer results from the dosage study of lower w/c ratio can be influenced to achieve concretes more workable and less sensitiv e to the incorporation of an aggregate more porous than the natural aggregate. It was also found that the properties of the SCC manufactured were affected more significantly by the w/c ratio, indicating the possibility of substitution of higher levels of NCA by RCA

Os resíduos de concreto apresentam grande potencial para serem reciclados quando comparados com outros resíduos, entretanto, o número de estudos realizados no Brasil é muito pequeno dificultando a utilização deste material em dosagens estruturais. Em virtude disso, desenvolveu-se um estudo teórico-experimental visando caracterizar algumas propriedades do agregado e do concreto reciclado; no estudo teórico exploraram-se aspectos relacionados à geração, deposição, processos para recuperação, britagem, casos práticos, pesquisas envolvendo reciclados de concreto e as recomendações normativas existentes. No desenvolvimento experimental, analisou-se a influência do período decorrido entre a moldagem e a reciclagem do concreto nas propriedades dos agregados e concretos. Os resultados indicam que resíduos reciclados logo após sua geração, contribuem positivamente para as propriedades mecânicas do concreto, devido à existência de grande quantidade de partículas não-hidratadas de cimento, tais concretos obtiveram resultados superiores para a resistência à compressão e tração quando comparados aos concretos com agregados naturais. / The concrete residues show a large potential to be recycled when compared with other residues; however, the number of studies in Brazil is very small hindering the use of this material in structural dosage. By virtue of that, it was developed a theoretical-experimental study to characterize some properties of aggregate and recycled concrete; in the theoretical study it was explored aspects related to the generation, deposition, processes for recovery, crushing, practical cases, researches involving recycled of concrete and the existent normative recommendations. In the experimental development, it was analyzed the influence of the period elapsed between the molding and the recycling of the concrete in the properties of the aggregates and concretes. The results indicate that residues recycled soon after generation, these contribute positively to the mechanical properties of the concrete due to the existence of large amount of nonhydrated cement particles, such concretes obtained results superiors for the compression strenght and tensile strenght when compared to the concretes with natural aggregates.