Concretos com baixo consumo de cimento Portland se justificam por motivos técnicos (menor calor de hidratação, retração e fissuração) e de sustentabilidade (menores consumos de energia e matérias-primas, emissão de CO2 e demanda por transporte). A variabilidade nas matérias-primas, nas condições ambientais e no processo de confecção de um concreto resultam em variabilidade de diversas propriedades no estado fresco e endurecido. A viabilidade da aplicação de concretos com baixo consumo de cimento, em escala no campo, depende da sensibilidade que estes apresentam diante das variabilidades presentes. Concretos com robustez adequada, ou seja, suficientemente tolerantes às variações, são desejáveis. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a robustez de concretos com baixo consumo de cimento, com foco principal em desvios no proporcionamento e variabilidade granulométrica e morfológica dos agregados. Aplicando conceitos de empacotamento e dispersão de partículas, uso de fílers calcários, escolha adequada dos materiais e aplicação de métodos reológicos para desenvolvimento da composição, desenvolveu-se um concreto com efetivo baixo consumo de ligantes (3,66 kg/m3/MPa). Os resultados obtidos indicam que as mudanças granulométricas são as mais impactantes, em especial devido à variabilidade no teor de pó fino nos agregados britados. Mudanças morfológicas, em especial na fração de tamanho que mais impacta no empacotamento (fração dominante), também são relevantes. O cenário de desvios de pesagem proporcionou o menor impacto dentre os três avaliados. Estas conclusões são específicas do concreto analisado e das particularidades dos cenários de variabilidade considerados. Por este motivo esta pesquisa buscou explicar de modo mais geral a influência das diversas variáveis. A distância que separa as partículas (IPS e MPT), a área específica dos materiais granulares e as concentrações de sólidos são alguns dos parâmetros que se correlacionam com o comportamento reológico nos diversos cenários avaliados. Com base no processo experimental e de análise dos resultados aplicados, propôs-se uma metodologia para avaliação de robustez e um índice numérico para avaliação quantitativa da robustez. Foram ainda propostas algumas ferramentas que visam atribuir mecanismos robustos ao processo de produção de concreto: sistema computacional para previsão de propriedades baseado em caracterização fundamental dos constituintes, uso de reômetro de concreto como instrumento de controle de qualidade e medida no campo da robustez e instrumentação de misturador como mecanismo de detecção de mudanças na etapa de mistura. / The use of concretes with low Portland cement content is justified by technical reasons (lower hydration heat, shrinkage and cracking) and sustainability (lower energy and raw materials consumptions, CO2 emissions and demand for transport). Variability in raw materials, environmental conditions and production process result in variability of various concrete properties in the fresh and hardened states. The feasibility of applying low cement concretes in large production scale depends on the sensitivity that these concretes show, given the existing variability. Concretes with adequate robustness, that is, sufficiently tolerant to variations are desirable. This research evaluated the robustness of concretes with low cement consumption, with focus on deviations in proportioning and particle size and morphological variability of the aggregates. Applying particle packing and dispersion concepts, rheological control, use of limestone fillers and appropriate of material choice a concrete with effective low binder consumption (3.66 kg/m3/MPa) was developed. The obtained results indicate that among the considered scenarios, the particle size changes are the most impactful, especially due to the presence of fine dust in the crushed aggregates. Morphological changes, especially in the size fraction that most impacts the packing (dominant fraction), are also relevant. Weighing deviations provided the smallest impact among the three evaluated scenarios. These findings, however, are specific to the analyzed concrete and the considered variability scenarios. For this reason, this research aimed to explain more generally the influence of several variables. The distance between the particles (IPS and MPT), the specific area of the granular material and the solids concentrations are some of the parameters that explain the rheological behavior. Based on the experimental process and the analysis of the applied results, a methodology was proposed for robustness evaluation and a numerical index for the quantitative evaluation of the robustness. Some additional tools to confer robust mechanisms to the concrete production process were proposed: a computer system for forecasting concrete properties, based on fundamental characterization of the constituents, use of a mobile rheometer as a quality control instrument and mixer instrumentation as change detection mechanism during the mixing process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-20012017-090400 |
| Date | 06 October 2016 |
| Creators | Markus Samuel Rebmann |
| Contributors | Rafael Giuliano Pileggi, Sérgio Cirelli Angulo, Paulo Cesar Correia Gomes, Marcelo Henrique Farias de Medeiros, Luiz Roberto Prudêncio Júnior |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Civil, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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