O concreto auto-adensável (CAA), que representa um dos mais significativos avanços na tecnologia de concreto, foi desenvolvido no Japão em 1988 com o intuito de se obter estruturas de concreto duráveis. É um concreto que dispensa o processo convencional de vibração ou adensamento por ter a capacidade de fluir e preencher os espaços da fôrma apenas através de seu peso próprio. Desde então, várias pesquisas têm sido realizadas e esse tipo de concreto já vem sendo aplicado na prática há algum tempo em alguns países, principalmente por grandes empresas de construção no Japão e na Suécia. Pesquisas para se estabelecerem métodos racionais de dosagem para CAA bem como métodos de ensaios no estado fresco têm sido desenvolvidas, visando fazer do CAA um concreto de aplicação comum. Contudo, ainda não se conhece bem este material e o que se nota é que a maioria dos CAA apresentados em trabalhos científicos é obtida com altos teores de argamassa, além da grande dispersão desses teores. Neste trabalho foi estudada a influência do teor de argamassa sobre as características de concretos auto-adensáveis, tanto no estado fresco como no estado endurecido, produzidos a partir de diferentes teores de argamassa (55, 60, 65, 70 e 75%). Para a produção dos mesmos foi aplicado um novo método de dosagem para CAA desenvolvido por Tutikian (2004), o qual se mostrou satisfatório no que diz respeito às propriedades de fluxo dos CAA. Em termos de resistências mecânicas os CAA´s obtidos apresentaram comportamentos bem similares uns aos outros para relações a/c aproximadas e mesmo teor de fíler calcário (que substitui parte do teor de agregado miúdo total) . Porém, o consumo de aditivo superplastificante tende a aumentar, para uma mesma fluidez, com o aumento do teor de argamassa, o que se caracteriza pelo aumento da superfície específica da mistura para altos teores de argamassa. Quando comparado com um concreto convencional com mesmo teor de argamassa o CAA apresentou qualidades similares ou ligeiramente superiores, com exceção de seu custo que é superior ao de um concreto convencional. Deste modo, o presente trabalho pretende contribuir para um melhor conhecimento e entendimento do CAA para que o mesmo possa ser aplicado com segurança em edificações e obras corrente de engenharia civil. / Self-compacting concrete (SCC), first developed in Japan in 1988 to achieve durable concrete structures, and adopted in Europe and the rest of the world more recently, represents one of the most significant advances in concrete technology. SCC is a type of concrete that can flow and compact in a mould or formwork under its own weight without the need for vibration. Since then, several research activities have been carried out and this type of concrete has been used in practical structures in Japan and Sweden, mainly by large construction companies. Investigations for establishing rational mix design methods for SCC and self-compactability testing methods have been developed from the point of view of making this new concrete a standard concrete. However, SCC is not well known so far and it can be observed worldwide that most of the SCC has been proportioned with high mortar/paste contents. This work aims to assess the influence of the mortar content in the composition of SCC on its properties, both in fresh and hardened states, produced with five different mortar contents (55, 60, 65, 70, and 75%). The newly-developed mix design method (TUTIKIAN, 2004) was applied to produce all SCC, and it seemed to be a very good method in terms of the SCC flow properties. Concerning the mechanical properties (compressive/tensile strength) all SCC produced in this study have presented similar results related to others with approximate water-to-cement ratio and the same limestone filler content (used to replace part of the total fine aggregate content). It was verified that the superplasticizer dosage increases as the mortar content increases for the same values of flow properties, which can be explained by the greater specific surface of the mixtures as the mortar content increases. Compared to a normal vibrated concrete with the same mortar content in its composition, SCC presented equal or slightly better qualities, excepting the issue of costs which is more expensive than those of the normal vibrated concrete. This dissertation aims to contribute for a better knowledge and understanding of SCC so it can be safely applied in buildings and in civil engineering projects.

O concreto auto-adensável (CAA), que representa um dos mais significativos avanços na tecnologia de concreto, foi desenvolvido no Japão em 1988 com o intuito de se obter estruturas de concreto duráveis. É um concreto que dispensa o processo convencional de vibração ou adensamento por ter a capacidade de fluir e preencher os espaços da fôrma apenas através de seu peso próprio. Desde então, várias pesquisas têm sido realizadas e esse tipo de concreto já vem sendo aplicado na prática há algum tempo em alguns países, principalmente por grandes empresas de construção no Japão e na Suécia. Pesquisas para se estabelecerem métodos racionais de dosagem para CAA bem como métodos de ensaios no estado fresco têm sido desenvolvidas, visando fazer do CAA um concreto de aplicação comum. Contudo, ainda não se conhece bem este material e o que se nota é que a maioria dos CAA apresentados em trabalhos científicos é obtida com altos teores de argamassa, além da grande dispersão desses teores. Neste trabalho foi estudada a influência do teor de argamassa sobre as características de concretos auto-adensáveis, tanto no estado fresco como no estado endurecido, produzidos a partir de diferentes teores de argamassa (55, 60, 65, 70 e 75%). Para a produção dos mesmos foi aplicado um novo método de dosagem para CAA desenvolvido por Tutikian (2004), o qual se mostrou satisfatório no que diz respeito às propriedades de fluxo dos CAA. Em termos de resistências mecânicas os CAA´s obtidos apresentaram comportamentos bem similares uns aos outros para relações a/c aproximadas e mesmo teor de fíler calcário (que substitui parte do teor de agregado miúdo total) . Porém, o consumo de aditivo superplastificante tende a aumentar, para uma mesma fluidez, com o aumento do teor de argamassa, o que se caracteriza pelo aumento da superfície específica da mistura para altos teores de argamassa. Quando comparado com um concreto convencional com mesmo teor de argamassa o CAA apresentou qualidades similares ou ligeiramente superiores, com exceção de seu custo que é superior ao de um concreto convencional. Deste modo, o presente trabalho pretende contribuir para um melhor conhecimento e entendimento do CAA para que o mesmo possa ser aplicado com segurança em edificações e obras corrente de engenharia civil. / Self-compacting concrete (SCC), first developed in Japan in 1988 to achieve durable concrete structures, and adopted in Europe and the rest of the world more recently, represents one of the most significant advances in concrete technology. SCC is a type of concrete that can flow and compact in a mould or formwork under its own weight without the need for vibration. Since then, several research activities have been carried out and this type of concrete has been used in practical structures in Japan and Sweden, mainly by large construction companies. Investigations for establishing rational mix design methods for SCC and self-compactability testing methods have been developed from the point of view of making this new concrete a standard concrete. However, SCC is not well known so far and it can be observed worldwide that most of the SCC has been proportioned with high mortar/paste contents. This work aims to assess the influence of the mortar content in the composition of SCC on its properties, both in fresh and hardened states, produced with five different mortar contents (55, 60, 65, 70, and 75%). The newly-developed mix design method (TUTIKIAN, 2004) was applied to produce all SCC, and it seemed to be a very good method in terms of the SCC flow properties. Concerning the mechanical properties (compressive/tensile strength) all SCC produced in this study have presented similar results related to others with approximate water-to-cement ratio and the same limestone filler content (used to replace part of the total fine aggregate content). It was verified that the superplasticizer dosage increases as the mortar content increases for the same values of flow properties, which can be explained by the greater specific surface of the mixtures as the mortar content increases. Compared to a normal vibrated concrete with the same mortar content in its composition, SCC presented equal or slightly better qualities, excepting the issue of costs which is more expensive than those of the normal vibrated concrete. This dissertation aims to contribute for a better knowledge and understanding of SCC so it can be safely applied in buildings and in civil engineering projects.

O concreto auto-adensável (CAA), que representa um dos mais significativos avanços na tecnologia de concreto, foi desenvolvido no Japão em 1988 com o intuito de se obter estruturas de concreto duráveis. É um concreto que dispensa o processo convencional de vibração ou adensamento por ter a capacidade de fluir e preencher os espaços da fôrma apenas através de seu peso próprio. Desde então, várias pesquisas têm sido realizadas e esse tipo de concreto já vem sendo aplicado na prática há algum tempo em alguns países, principalmente por grandes empresas de construção no Japão e na Suécia. Pesquisas para se estabelecerem métodos racionais de dosagem para CAA bem como métodos de ensaios no estado fresco têm sido desenvolvidas, visando fazer do CAA um concreto de aplicação comum. Contudo, ainda não se conhece bem este material e o que se nota é que a maioria dos CAA apresentados em trabalhos científicos é obtida com altos teores de argamassa, além da grande dispersão desses teores. Neste trabalho foi estudada a influência do teor de argamassa sobre as características de concretos auto-adensáveis, tanto no estado fresco como no estado endurecido, produzidos a partir de diferentes teores de argamassa (55, 60, 65, 70 e 75%). Para a produção dos mesmos foi aplicado um novo método de dosagem para CAA desenvolvido por Tutikian (2004), o qual se mostrou satisfatório no que diz respeito às propriedades de fluxo dos CAA. Em termos de resistências mecânicas os CAA´s obtidos apresentaram comportamentos bem similares uns aos outros para relações a/c aproximadas e mesmo teor de fíler calcário (que substitui parte do teor de agregado miúdo total) . Porém, o consumo de aditivo superplastificante tende a aumentar, para uma mesma fluidez, com o aumento do teor de argamassa, o que se caracteriza pelo aumento da superfície específica da mistura para altos teores de argamassa. Quando comparado com um concreto convencional com mesmo teor de argamassa o CAA apresentou qualidades similares ou ligeiramente superiores, com exceção de seu custo que é superior ao de um concreto convencional. Deste modo, o presente trabalho pretende contribuir para um melhor conhecimento e entendimento do CAA para que o mesmo possa ser aplicado com segurança em edificações e obras corrente de engenharia civil. / Self-compacting concrete (SCC), first developed in Japan in 1988 to achieve durable concrete structures, and adopted in Europe and the rest of the world more recently, represents one of the most significant advances in concrete technology. SCC is a type of concrete that can flow and compact in a mould or formwork under its own weight without the need for vibration. Since then, several research activities have been carried out and this type of concrete has been used in practical structures in Japan and Sweden, mainly by large construction companies. Investigations for establishing rational mix design methods for SCC and self-compactability testing methods have been developed from the point of view of making this new concrete a standard concrete. However, SCC is not well known so far and it can be observed worldwide that most of the SCC has been proportioned with high mortar/paste contents. This work aims to assess the influence of the mortar content in the composition of SCC on its properties, both in fresh and hardened states, produced with five different mortar contents (55, 60, 65, 70, and 75%). The newly-developed mix design method (TUTIKIAN, 2004) was applied to produce all SCC, and it seemed to be a very good method in terms of the SCC flow properties. Concerning the mechanical properties (compressive/tensile strength) all SCC produced in this study have presented similar results related to others with approximate water-to-cement ratio and the same limestone filler content (used to replace part of the total fine aggregate content). It was verified that the superplasticizer dosage increases as the mortar content increases for the same values of flow properties, which can be explained by the greater specific surface of the mixtures as the mortar content increases. Compared to a normal vibrated concrete with the same mortar content in its composition, SCC presented equal or slightly better qualities, excepting the issue of costs which is more expensive than those of the normal vibrated concrete. This dissertation aims to contribute for a better knowledge and understanding of SCC so it can be safely applied in buildings and in civil engineering projects.

The determination and following up the development of properties during the fresh state and early ages of concrete are important in order to schedule the work and to obtain the desired properties in the hardened concrete. As the traditional methods such as Vicat and Penetrometer mostly depend on the experience of the operator and do not provide a continuous picture of the development of properties, reliable and objective non-destructive test methods are needed for the quality control of fresh concrete. The purpose of this thesis is to observe the development of properties of fresh pastes and mortars continuously by longitudinal ultrasonic waves. For this purpose, cement pastes and mortars with three different w/c ratios were prepared with ordinary portland cement. The ultrasonic pulse velocities were determined continuously during hydration. The setting times were also determined by standard test methods. The flexural and compressive strength were determined at 1, 2, 3, 7 and 28 days by standard test method and the volume of permeable pores were also obtained at the same ages. Lastly, the heat of hydration of cement pastes of similar w/c ratios were determined by isothermal calorimetry. UPV (Ultrasonic Pulse Velocity) development was compared with the results of standard tests applied on the samples. The results revealed that the UPV is a useful method in monitoring the hydration process of cementitious materials.

<p>3D printing of concrete (3DPC) has been demonstrated to be a potential and viable solution for different infrastructure applications considering its multiple benefits and the continuous advances in achieving an advanced manufacturing process, using innovative materials, and using unique approaches to demonstrate high-performance characteristics. Still, some challenges remain to be addressed as this technology advances through the stages of prototyping, validation, and testing; looking to establish itself as an alternative to cast concrete for the mass production of civil infrastructure. The research presented in this dissertation is focused on the influence of the fabrication process of 3D-printed concrete on three relevant aspects for its deployment in large-scale scenarios. These aspects include the scalability of mixture development for different printing systems, the mechanical performance of reinforced 3D-printed elements, and the initial evaluation of durability properties. This research aims to contribute to the development of strategies to understand the effects of the mixture composition and the use of supplementary cementitious materials (SCMs) in the process of mixture development to enhance the printability characteristics, fresh state properties, and durability properties of these materials. Furthermore, the incorporation of novel reinforcement alternatives and controlled architectures, in addition to the study of the transport properties of 3D-printed elements can lead to advances in the use of 3D-printed concrete in structural applications.</p>