The thesis evaluates the influence of the addition of polypropylene fibers on the properties of concrete. One of the major elements is to compare different finishes polypropylene fibers without static functions, including low temperature plasma treatment plasma. The main work is to test the knowledge of the properties of fresh concrete with these fibers, as well as testing volume changes and finally testing these concretes on physical and mechanical properties

A descoberta e o aprendizado das estratégias da natureza permitem ao homem ampliar as suas capacidades de invenções, através da absorção de informações, catalisação dos conhecimentos dos estudos biológicos dos elementos naturais e transformação em produtos e soluções para o dia-a-dia. Essa capacidade vem a ser chamado de biônica. Através da observação da natureza, percebeu-se que os líquens possuíam função de aderência. Neste sentido, utilizou-se esse elemento para projetar texturas com o intuito de melhorar a fixação da argamassa de revestimento sobre painéis de concreto. Assim sendo, foram utilizadas tecnologias de digitalização 3D para a aquisição dos dados topográficos do córtex inferior dos líquens, com o intuito de se criar um modelo capaz de ampliar a aderência da argamassa ao substrato. Esses dados resultaram em uma textura para a aplicação em moldes capazes de estampar o concreto. Os equipamentos utilizados para isso foram o escâner tridimensional a laser, o microscópio estereoscópico e o microscópio eletrônico de varredura. Para a gravação da textura no molde foi utilizado uma fresadora CNC. Após o molde confeccionado, foi possível realizar ensaios de resistência de aderência à tração, através da confecção do concreto texturizado e aplicação da argamassa. Foi testada a textura do Líquen em três diferentes níveis de escalas (100%, 87,5% e 62,5%) e comparadas à textura de Chapisco convencional. Os resultados obtidos com o ensaio mostraram que a utilização das texturas Líquens atendem as normas ABNT quanto à exigência de resistência de aderência à tração das argamassas de revestimento sobre as superfícies de concreto. / The discovery and learning of nature’s strategies allow mankind to increase his invention capability, through absorbing information, catalyzing the knowledge of the biologic studies of natural elements and transforming it in products and solutions to the daily life. This capability is called bionics. Through the observation of nature, it was perceived that the lichens have an adherence function. This way, that element was used to design textures with the intention of improving the fixation of the mortar coating on concrete panels. Thus, 3D digitization technologies were used in the acquisition of topographic data of the lower cortex of lichens, with the intention of creating a model capable of increasing the mortar’s adherence to the substratum. The data resulted in a texture for the application in molds capable of stamping the concrete. The equipment used for this were the three-dimensional laser scanner, the stereoscopic microscope and scanning electron microscope. For the imprinting of the texture in the mold was used a CNC milling machine. After the mold was done, it was possible to test the tensile bond strength, through the making of the textured concrete and mortar application. The Lichen’s texture was tested in three different scale levels (100%, 87.5% and 62.5%) and compared to the texture of conventional Roughcast. The results obtained with the test show that utilizing lichens’ textures meet the ABNT standards regarding the requirement of tensile bond strength of the mortar coating on concrete surfaces.

A descoberta e o aprendizado das estratégias da natureza permitem ao homem ampliar as suas capacidades de invenções, através da absorção de informações, catalisação dos conhecimentos dos estudos biológicos dos elementos naturais e transformação em produtos e soluções para o dia-a-dia. Essa capacidade vem a ser chamado de biônica. Através da observação da natureza, percebeu-se que os líquens possuíam função de aderência. Neste sentido, utilizou-se esse elemento para projetar texturas com o intuito de melhorar a fixação da argamassa de revestimento sobre painéis de concreto. Assim sendo, foram utilizadas tecnologias de digitalização 3D para a aquisição dos dados topográficos do córtex inferior dos líquens, com o intuito de se criar um modelo capaz de ampliar a aderência da argamassa ao substrato. Esses dados resultaram em uma textura para a aplicação em moldes capazes de estampar o concreto. Os equipamentos utilizados para isso foram o escâner tridimensional a laser, o microscópio estereoscópico e o microscópio eletrônico de varredura. Para a gravação da textura no molde foi utilizado uma fresadora CNC. Após o molde confeccionado, foi possível realizar ensaios de resistência de aderência à tração, através da confecção do concreto texturizado e aplicação da argamassa. Foi testada a textura do Líquen em três diferentes níveis de escalas (100%, 87,5% e 62,5%) e comparadas à textura de Chapisco convencional. Os resultados obtidos com o ensaio mostraram que a utilização das texturas Líquens atendem as normas ABNT quanto à exigência de resistência de aderência à tração das argamassas de revestimento sobre as superfícies de concreto. / The discovery and learning of nature’s strategies allow mankind to increase his invention capability, through absorbing information, catalyzing the knowledge of the biologic studies of natural elements and transforming it in products and solutions to the daily life. This capability is called bionics. Through the observation of nature, it was perceived that the lichens have an adherence function. This way, that element was used to design textures with the intention of improving the fixation of the mortar coating on concrete panels. Thus, 3D digitization technologies were used in the acquisition of topographic data of the lower cortex of lichens, with the intention of creating a model capable of increasing the mortar’s adherence to the substratum. The data resulted in a texture for the application in molds capable of stamping the concrete. The equipment used for this were the three-dimensional laser scanner, the stereoscopic microscope and scanning electron microscope. For the imprinting of the texture in the mold was used a CNC milling machine. After the mold was done, it was possible to test the tensile bond strength, through the making of the textured concrete and mortar application. The Lichen’s texture was tested in three different scale levels (100%, 87.5% and 62.5%) and compared to the texture of conventional Roughcast. The results obtained with the test show that utilizing lichens’ textures meet the ABNT standards regarding the requirement of tensile bond strength of the mortar coating on concrete surfaces.

A descoberta e o aprendizado das estratégias da natureza permitem ao homem ampliar as suas capacidades de invenções, através da absorção de informações, catalisação dos conhecimentos dos estudos biológicos dos elementos naturais e transformação em produtos e soluções para o dia-a-dia. Essa capacidade vem a ser chamado de biônica. Através da observação da natureza, percebeu-se que os líquens possuíam função de aderência. Neste sentido, utilizou-se esse elemento para projetar texturas com o intuito de melhorar a fixação da argamassa de revestimento sobre painéis de concreto. Assim sendo, foram utilizadas tecnologias de digitalização 3D para a aquisição dos dados topográficos do córtex inferior dos líquens, com o intuito de se criar um modelo capaz de ampliar a aderência da argamassa ao substrato. Esses dados resultaram em uma textura para a aplicação em moldes capazes de estampar o concreto. Os equipamentos utilizados para isso foram o escâner tridimensional a laser, o microscópio estereoscópico e o microscópio eletrônico de varredura. Para a gravação da textura no molde foi utilizado uma fresadora CNC. Após o molde confeccionado, foi possível realizar ensaios de resistência de aderência à tração, através da confecção do concreto texturizado e aplicação da argamassa. Foi testada a textura do Líquen em três diferentes níveis de escalas (100%, 87,5% e 62,5%) e comparadas à textura de Chapisco convencional. Os resultados obtidos com o ensaio mostraram que a utilização das texturas Líquens atendem as normas ABNT quanto à exigência de resistência de aderência à tração das argamassas de revestimento sobre as superfícies de concreto. / The discovery and learning of nature’s strategies allow mankind to increase his invention capability, through absorbing information, catalyzing the knowledge of the biologic studies of natural elements and transforming it in products and solutions to the daily life. This capability is called bionics. Through the observation of nature, it was perceived that the lichens have an adherence function. This way, that element was used to design textures with the intention of improving the fixation of the mortar coating on concrete panels. Thus, 3D digitization technologies were used in the acquisition of topographic data of the lower cortex of lichens, with the intention of creating a model capable of increasing the mortar’s adherence to the substratum. The data resulted in a texture for the application in molds capable of stamping the concrete. The equipment used for this were the three-dimensional laser scanner, the stereoscopic microscope and scanning electron microscope. For the imprinting of the texture in the mold was used a CNC milling machine. After the mold was done, it was possible to test the tensile bond strength, through the making of the textured concrete and mortar application. The Lichen’s texture was tested in three different scale levels (100%, 87.5% and 62.5%) and compared to the texture of conventional Roughcast. The results obtained with the test show that utilizing lichens’ textures meet the ABNT standards regarding the requirement of tensile bond strength of the mortar coating on concrete surfaces.

This thesis investigates the impact of interface surface treatment methods for use in the Virginia Inverted T-Beam bridge system. The specific system consists of precast beams with thin bottom flanges placed next to one another, with a cast-in-place slab on top. Previous research has shown that the strength of this system after cyclic loading is highly dependent upon the shear strength of the interface between the precast and cast-in-place sections, especially for the adhesion-based connection configuration. The approval of this bridge system for use in bridges with high daily traffic volumes hinges on the verification of its strength and durability for a 50-year lifespan. The shear strength of ten different surface textures was tested using push-off tests to determine which interface roughening methods would prove adequate for use in the bridge system. The strength was found to depend on both the amplitude and the geometry of the undulations on the beam-to-slab interface. Using this information, a texture was selected for a new trial of the adhesion-based connection configuration, and a test specimen was constructed. After completing cyclic loading to simulate the design life of the bridge, it was found that the system achieved a strength similar to previous monotonically loaded specimens. It was concluded that the bridge is safe for use in high daily traffic areas provided that a surface roughening with adequate shear strength is used. / Master of Science / The Virginia Inverted T-Beam bridge system was initially designed to be more durable and economical than other types of bridges. The bridge is constructed by arranging prefabricated beams side-by-side across the span before placing fresh concrete overtop. In the most economical version of the system, the only connection between the beams is the newly placed concrete. For the beams and topping to act together, the bond between them must be strong. Roughening the surface of the prefabricated beams increases the strength of the bond, although different roughening patterns achieve different levels of strength. Past tests of the bridge system have utilized inadequate roughing patterns which lead to low bridge failure loads after many loading cycles. This low-cost configuration is currently only approved for use in low daily traffic areas. The goal of this research was to determine a roughening pattern that would result in a high bridge failure load which would allow the low-cost configuration to be approved for high daily traffic areas. Several roughening patterns were investigated and the patterns producing the highest shear strengths were determined. The best pattern was chosen to be used for the bridge configuration and a sub-section of the bridge was constructed. This specimen was subjected to a loading protocol that simulated the traffic that an actual bridge would be subjected to over its life span. The failure load was then measured and found to be high enough to warrant the use of the specific system in high daily traffic areas.

La technologie du béton progresse très rapidement, principalement en ce qui concerne l'amélioration de ses propriétés mécaniques. Au cours des dernières années, de grands efforts ont été faits pour améliorer l'apparence de la surface du béton. L'amélioration de la surface du béton améliore non seulement l'aspect esthétique du béton, mais protège également le béton contre les agressions provenant de l'environnement. La surface du béton brut présente généralement de nombreux défauts de surface. Ces défauts sont visibles à l'œil nu par des variations de couleur ou de texture. Selon la littérature, l'ensemble de tous ces défauts est dû à la composition initiale du béton, aux formes de remplissage et enfin, aux conditions de conservation après démoulage. Au travers de ma thèse j'ai travaillé sur l'influence de la composition des matériaux cimentaires sur l'aspect final de la surface une fois durcie, et notamment en analysant le rapport E/C. Les essais ont tous été effectués sur de ciment CEM I. Pour la partie expérimentale, nous avons fabriqué des pâtes de ciment et des mortiers avec différents rapports E/C dans des moules métalliques de 4x4x16 $cm^3$. Nous avons utilisé un spectre colorimètre pour mesurer l'intensité de la lumière réfléchie en termes de luminance et un microscope numérique pour mesurer la rugosité des surfaces en termes de surface développée. A partir de nos résultats, nous avons observé que l'augmentation du rapport E/C engendre l'éclaircissement des surfaces et une diminution de la rugosité de la surface des matériaux cimentaires. Nous avons également effectué des essais rhéologiques sur des pâtes et des mortiers frais. Pour les pâtes, un rhéomètre rotatif de l'IRC (Institut de Recherche en Constructibilité) -ESTP Paris a été utilisé, tandis que pour les mortiers, le rhéomètre de CERIB (à Épernon) a été privilégié. Par nos résultats, nous avons observé que l'augmentation de l'eau dans la composition des matériaux cimentaires engendre considérablement la diminution du seuil de cisaillement et de la viscosité. Les modèles mathématiques pour décrire l'écoulement de matériaux cimentaires utilisés étaient les modèles classiques (Bingham, Herschel Bulkley et Casson) et modifiés par Papanastasiou. A partir de la régression numérique, nous avons observé que la loi de Herschel Bulkley et tous les autres modèles modifiés sont bien adaptés pour décrire le comportement des pâtes de ciment. Pour les mortiers, les modèles Bingham, Herschel Bulkley et tous les modèles modifiés sont bien adaptés pour les mortiers fluides. Enfin, la loi de Bingham-Papanastasiou a été choisie pour modéliser l'écoulement des pâtes de ciment via COMSOL multiphysics. Les résultats numériques sont comparés avec ceux d’expérimentation / This thesis deals with the study of the influence of the water variations in the concrete-formwork interface. The proposed approach is intended to analyze two aspects. • The role of the concrete mixing formulation, and the casting procedures on the finished mortar surface. • The movement of water in concrete formwork interface. Firstly, we search to confirm the phenomenological results on the relationship between the luminance of the concrete surface and its roughness, this last being governed by the local W/C ratio in the formwork interface. This relationship will be established for compositions of modern concrete. After, we will examine the role of operational factors on the granular segregation on the mortar surface and their consequences on the bleeding of the specimens, on the water movements as well as on the color of the surface. Parameters : Formulation parameters : granular composition, G/S, S/G, W/C ratio and admixtures Parameters of implementation: Temperature and relative humidity, vibration, waiting time, type of formwork, release agents. Maturation parameters: temperature, relative humidity, form release deadline and carbonation

A falta de controle tecnológico e conhecimento técnico na produção de argamassas resultam muitas vezes no aparecimento de manifestações patológicas, o que compromete o adequado cumprimento de suas principais funções: proteção, estanqueidade e acabamento estético das edificações. Buscando-se um melhor entendimento dos parâmetros que influenciam na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento dos revestimentos argamassados aos substratos de concreto, o principal objetivo desta pesquisa consiste em verificar a influência da interação entre a área potencial de contato do substrato e a reologia das argamassas de revestimento no desempenho quanto a estas propriedades. Ainda, verificou-se a influência das propriedades reológicas das argamassas afetadas pelo teor de aditivo incorporador de ar na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento de revestimentos argamassados, bem como o controle da rugosidade durante a confecção de substratos de concreto, proporcionando um aumento da área potencial de contato da argamassa de revestimento assentada sobre ele, visando melhorar o desempenho do revestimento quanto à resistência de aderência à tração e ao cisalhamento. Para que fosse possível alcançar estes objetivos foram realizados procedimentos laboratoriais que compreenderam a moldagem de prismas de concreto, com resistência à compressão de 35MPa, de 25x35x5cm, sobre placas de borracha que estamparam três diferentes tipos de rugosidades em suas superfícies. Sobre estes prismas, foram assentadas três diferentes tipos de argamassas de proporcionamento 1:1:4 (cimento:cal hidratada:areia, em volume, material seco), variando-se o comportamento reológico destas através de diferentes adições de aditivo incorporador de ar. Este assentamento ocorreu com o uso de caixa de queda, visando uma maior uniformidade da energia de aplicação. Para analisar as diferentes características reológicas das argamassas foram realizados ensaios de caracterização no estado fresco e endurecido conforme as normas vigentes. Os substratos de concreto foram caracterizados quanto à sua rugosidade com Scanner 3D a laser, além de ensaios de controle tecnológico. Ao final desta pesquisa pode-se concluir que nem sempre um acréscimo da área de contato proporcionado pela rugosidade do substrato é sinônimo de aumento da extensão de aderência e consequentemente da resistência de aderência. A reologia da argamassa possui grande influência sobre estes fatores, sendo essencial uma compatibilidade entre rugosidade do substrato e reologia das argamassas para que se tenha um incremento na resistência de aderência dos revestimentos ao substrato. / and the shear bond strength of mortar rendering applied to concrete surfaces, this work intended to verify the influence of the interaction between surface potential contact area and mortar renderings’ rheology on these performance properties. Moreover, this work has the objective to verify the influence of the mortar’s rheology affected by the air-entraining agents in bond strength and the concrete surface roughness control in this property. In this study, three different pre-defined surface roughnesses were stamped with rubber plates (25x35x5cm) in a concrete mold then concrete prisms were molded. The surface concrete has a fix compressive strength of 35MPa. Three mortars with the 1:1:4 (cement: hydrated lime:sand, in volume, dry material) mix proportion, changing the air-entraining proportion to modify the rheology behavior were placed on these concrete surfaces, using a drop box for mortars. Tests of tensile bond strength (Ra), according to the requirements of Brazilian Standard - NBR 13528 (2010) and shear bond strength (Rc) had been carried out with these samples. Additionally characterization tests in fresh and hardened mortars had been done. The surfaces roughnesses were characterized by a 3D laser scanner and by technologic tests control. The results indicated that the increasing of the surface contact area is not an indicative that the bond strength will also increase. The mortar’s rheology has a very important influence in these factors, and it is essential the compatibility of the system to rise the contact area and consequently the bond strength.

A falta de controle tecnológico e conhecimento técnico na produção de argamassas resultam muitas vezes no aparecimento de manifestações patológicas, o que compromete o adequado cumprimento de suas principais funções: proteção, estanqueidade e acabamento estético das edificações. Buscando-se um melhor entendimento dos parâmetros que influenciam na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento dos revestimentos argamassados aos substratos de concreto, o principal objetivo desta pesquisa consiste em verificar a influência da interação entre a área potencial de contato do substrato e a reologia das argamassas de revestimento no desempenho quanto a estas propriedades. Ainda, verificou-se a influência das propriedades reológicas das argamassas afetadas pelo teor de aditivo incorporador de ar na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento de revestimentos argamassados, bem como o controle da rugosidade durante a confecção de substratos de concreto, proporcionando um aumento da área potencial de contato da argamassa de revestimento assentada sobre ele, visando melhorar o desempenho do revestimento quanto à resistência de aderência à tração e ao cisalhamento. Para que fosse possível alcançar estes objetivos foram realizados procedimentos laboratoriais que compreenderam a moldagem de prismas de concreto, com resistência à compressão de 35MPa, de 25x35x5cm, sobre placas de borracha que estamparam três diferentes tipos de rugosidades em suas superfícies. Sobre estes prismas, foram assentadas três diferentes tipos de argamassas de proporcionamento 1:1:4 (cimento:cal hidratada:areia, em volume, material seco), variando-se o comportamento reológico destas através de diferentes adições de aditivo incorporador de ar. Este assentamento ocorreu com o uso de caixa de queda, visando uma maior uniformidade da energia de aplicação. Para analisar as diferentes características reológicas das argamassas foram realizados ensaios de caracterização no estado fresco e endurecido conforme as normas vigentes. Os substratos de concreto foram caracterizados quanto à sua rugosidade com Scanner 3D a laser, além de ensaios de controle tecnológico. Ao final desta pesquisa pode-se concluir que nem sempre um acréscimo da área de contato proporcionado pela rugosidade do substrato é sinônimo de aumento da extensão de aderência e consequentemente da resistência de aderência. A reologia da argamassa possui grande influência sobre estes fatores, sendo essencial uma compatibilidade entre rugosidade do substrato e reologia das argamassas para que se tenha um incremento na resistência de aderência dos revestimentos ao substrato. / and the shear bond strength of mortar rendering applied to concrete surfaces, this work intended to verify the influence of the interaction between surface potential contact area and mortar renderings’ rheology on these performance properties. Moreover, this work has the objective to verify the influence of the mortar’s rheology affected by the air-entraining agents in bond strength and the concrete surface roughness control in this property. In this study, three different pre-defined surface roughnesses were stamped with rubber plates (25x35x5cm) in a concrete mold then concrete prisms were molded. The surface concrete has a fix compressive strength of 35MPa. Three mortars with the 1:1:4 (cement: hydrated lime:sand, in volume, dry material) mix proportion, changing the air-entraining proportion to modify the rheology behavior were placed on these concrete surfaces, using a drop box for mortars. Tests of tensile bond strength (Ra), according to the requirements of Brazilian Standard - NBR 13528 (2010) and shear bond strength (Rc) had been carried out with these samples. Additionally characterization tests in fresh and hardened mortars had been done. The surfaces roughnesses were characterized by a 3D laser scanner and by technologic tests control. The results indicated that the increasing of the surface contact area is not an indicative that the bond strength will also increase. The mortar’s rheology has a very important influence in these factors, and it is essential the compatibility of the system to rise the contact area and consequently the bond strength.

A falta de controle tecnológico e conhecimento técnico na produção de argamassas resultam muitas vezes no aparecimento de manifestações patológicas, o que compromete o adequado cumprimento de suas principais funções: proteção, estanqueidade e acabamento estético das edificações. Buscando-se um melhor entendimento dos parâmetros que influenciam na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento dos revestimentos argamassados aos substratos de concreto, o principal objetivo desta pesquisa consiste em verificar a influência da interação entre a área potencial de contato do substrato e a reologia das argamassas de revestimento no desempenho quanto a estas propriedades. Ainda, verificou-se a influência das propriedades reológicas das argamassas afetadas pelo teor de aditivo incorporador de ar na resistência de aderência à tração e ao cisalhamento de revestimentos argamassados, bem como o controle da rugosidade durante a confecção de substratos de concreto, proporcionando um aumento da área potencial de contato da argamassa de revestimento assentada sobre ele, visando melhorar o desempenho do revestimento quanto à resistência de aderência à tração e ao cisalhamento. Para que fosse possível alcançar estes objetivos foram realizados procedimentos laboratoriais que compreenderam a moldagem de prismas de concreto, com resistência à compressão de 35MPa, de 25x35x5cm, sobre placas de borracha que estamparam três diferentes tipos de rugosidades em suas superfícies. Sobre estes prismas, foram assentadas três diferentes tipos de argamassas de proporcionamento 1:1:4 (cimento:cal hidratada:areia, em volume, material seco), variando-se o comportamento reológico destas através de diferentes adições de aditivo incorporador de ar. Este assentamento ocorreu com o uso de caixa de queda, visando uma maior uniformidade da energia de aplicação. Para analisar as diferentes características reológicas das argamassas foram realizados ensaios de caracterização no estado fresco e endurecido conforme as normas vigentes. Os substratos de concreto foram caracterizados quanto à sua rugosidade com Scanner 3D a laser, além de ensaios de controle tecnológico. Ao final desta pesquisa pode-se concluir que nem sempre um acréscimo da área de contato proporcionado pela rugosidade do substrato é sinônimo de aumento da extensão de aderência e consequentemente da resistência de aderência. A reologia da argamassa possui grande influência sobre estes fatores, sendo essencial uma compatibilidade entre rugosidade do substrato e reologia das argamassas para que se tenha um incremento na resistência de aderência dos revestimentos ao substrato. / and the shear bond strength of mortar rendering applied to concrete surfaces, this work intended to verify the influence of the interaction between surface potential contact area and mortar renderings’ rheology on these performance properties. Moreover, this work has the objective to verify the influence of the mortar’s rheology affected by the air-entraining agents in bond strength and the concrete surface roughness control in this property. In this study, three different pre-defined surface roughnesses were stamped with rubber plates (25x35x5cm) in a concrete mold then concrete prisms were molded. The surface concrete has a fix compressive strength of 35MPa. Three mortars with the 1:1:4 (cement: hydrated lime:sand, in volume, dry material) mix proportion, changing the air-entraining proportion to modify the rheology behavior were placed on these concrete surfaces, using a drop box for mortars. Tests of tensile bond strength (Ra), according to the requirements of Brazilian Standard - NBR 13528 (2010) and shear bond strength (Rc) had been carried out with these samples. Additionally characterization tests in fresh and hardened mortars had been done. The surfaces roughnesses were characterized by a 3D laser scanner and by technologic tests control. The results indicated that the increasing of the surface contact area is not an indicative that the bond strength will also increase. The mortar’s rheology has a very important influence in these factors, and it is essential the compatibility of the system to rise the contact area and consequently the bond strength.

The aim of this work is to describe the current technology of surface processing with a view to improve durability and aesthetic appearance. The work is described in detail features and coatings polymer materials applied, including curing process. In the practical part is a laboratory examination of the influence of sealing and hydrophobicizing additive properties of concrete and also will be tested concrete surface on the absorbency, grindability loss and color retention, slip resistance and resistance to CHRL.