Avaliação da durabilidade de concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento e elevados teores de adições minerais

A indústria de concreto é uma grande consumidora de recursos naturais, seja para a produção de agregados, ou para a produção de cimento Portland, onde grandes quantidades de calcário são extraídas. Além disso, a indústria do cimento tem uma grande contribuição na emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa, portanto iniciativas que busquem reduzir o consumo de cimento nos concretos são importantes para a sustentabilidade das construções. Este trabalho avalia parâmetros de durabilidade de concretos autoadensáveis (CAA) com baixo consumo de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem a adição de cal, em comparação a dois concretos sem adições. Foram avaliados CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg por m3 de concreto. Os ensaios realizados foram de resistividade, difusão de íons cloreto (LNEC E-463/2004), carbonatação acelerada e absorção por capilaridade. Os resultados demonstram a aptidão em produzir CAA com misturas terciárias e quaternárias com baixo consumo e que atendam as resistências correntes aos 28 dias (30 a 40 MPa), proporcionando ainda ganhos acentuados na durabilidade e elevadas resistências aos 90 dias.

Segurança contra incêndios na reabilitação sustentável de edifícios antigos

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis

Controlo da qualidade de betões

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis

Produtos de hidratação em argamassas geopoliméricas à base de argila da Tunísia para reparação de estruturas de concreto

A reparação de estruturas degradadas de concreto representa uma oportunidade para a indústria da construção mas também um desafio para a comunidade científica. O desenvolvimento de novas argamassas de reparação constitui por isso uma importante área de investigação. Os geopolímeros são ligantes inovadores alternativos ao cimento Portland pelo que as argamassas à base destes materiais, geopolíméricas, apresentam algumas potencialidades no campo da reparação das estruturas de concreto. O presente artigo apresenta resultados de uma investigação sobre o desenvolvimento de argamassas geopoliméricas à base de uma argila da Tunísia sujeita a tratamento térmico. É incluída uma análise da argila e também dos produtos de hidratação da argamassa os quais apresentam fases geopoliméricas típicas.

Ligantes de baixo impacto ambiental e baixo custo, baseados na ativação química de escórias de aciaria

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Resilience of concrete structures in the marine environment through microstructural innovation

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Performance of a fly ash geopolymeric mortar for coating of ordinary portland cement concrete exposed to harsh chemical environments

Premature degradation of ordinary Portland cement (OPC) concrete infrastructures is a current and serious problem with overwhelming costs amounting to several trillion dollars. The use of concrete surface treatments with waterproofing materials to prevent the access of aggressive substances is an important way of enhancing concrete durability. The most common surface treatments use polymeric resins based on epoxy, silicone (siloxane), acrylics, polyurethanes or polymethacrylate. However, epoxy resins have low resistance to ultraviolet radiation while polyurethanes are sensitive to high alkalinity environments. Geopolymers constitute a group of materials with high resistance to chemical attack that could also be used for coating of concrete infrastructures exposed to harsh chemical environments. This article presents results of an experimental investigation on the resistance to chemical attack (by sulfuric and nitric acid) of several materials: OPC concrete, high performance concrete (HPC), epoxy resin, acrylic painting and a fly ash based geopolymeric mortar. Three types of acids, each with high concentrations of 10%, 20% and 30%, were used to simulate long term degradation by chemical attack. The results show that the epoxy resin had the best resistance to chemical attack, irrespective of the acid type and acid concentration.

Eco-efficient self-compacting concrete with reduced Portland cement content and high volume of fly ash and metakaolin

The eco-efficient, self-compacting concrete (SCC) production, containing low levels of cement in its formulation, shall contribute for the constructions' sustainability due to the decrease in Portland cement use, to the use of industrial residue, for beyond the minimization of the energy needed for its placement and compaction. In this context, the present paper intends to assess the viability of SCC production with low cement levels by determining the fresh and hardened properties of concrete containing high levels of fly ash (FA) and also metakaolin (MK). Hence, 6 different concrete formulations were produced and tested: two reference concretes made with 300 and 500 kg/m3 of cement; the others were produced in order to evaluate the effects of high replacement levels of cement. Cement replacement by FA of 60% and by 50% of FA plus 20% of MK were tested and the addition of hydrated lime in these two types of concrete were also studied. To evaluate the self-compacting ability slump flow test, T500, J-ring, V-funnel and L-box were performed. In the hardened state the compressive strength at 3, 7, 14, 21, 28 and 90 days of age was determined. The results showed that it is possible to produce low cement content SCC by replacing high levels of cement by mineral additions, meeting the rheological requirements for self-compacting, with moderate resistances from 25 to 30 MPa after 28 days.

Efeito do tempo e temperatura de cura em concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento

Os concretos com reduzidos teores de cimento têm sido foco de crescentes estudos em virtude do seu potencial quanto a sustentabilidade das construções. Mais recentemente o estudo ascendeu aos concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento. Entretanto, há uma preocupação quanto ao ganho de resistência nas primeiras idades desses concretos devido ao baixo teor de cimento e o elevado teor de adições minerais que conhecidamente proporcionam melhorias nas resistências a longas idades, notadamente acima de 90 dias. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o ganho de resistência e a hidratação de concretos autoadensáveis com reduzidos teores de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem adição de hidróxido de cálcio. Para tanto, os concretos foram submetidos a cura por imersão em água a temperatura de 20±2ºC durante 3, 7, 14, 21, 28, 91 e 360 dias e também cura em água aquecida a 40ºC por 3 dias acrescidos de mais 3 dias a 60ºC e um dia de resfriamento dentro do banho térmico até a temperatura ambiente. Foram realizados ensaios de slump flow, L-box, V-test e J-ring para caracterização do CAA no estado fresco. No estado endurecido foram realizados ensaios de resistência à compressão a idades de 3, 7, 14, 28, 90 e 360 dias, absorção por capilaridade, difração de raios X e MEV. Os resultados demonstram a aptidão em desenvolver CAA com reduzidos teores de cimento devido a excelente capacidade das cinzas volantes e metacaulim em trabalharem como agentes viscosificadores dos concretos autoadensáveis. Verifica-se que é possível produzir CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg/m3 que atinjam resistências aos 28 dias entre 25 e 40 MPa e entre 45 e 70 MPa, para cura úmida e térmica respectivamente. A partir do ensaios de MEV e DRX é possível inferir que o ganho de resistência obtido pelos CAA com cura térmica é devido a aceleração das reações pozolânicas e da estrutura interna mais densa dos concretos submetidos a cura térmica.

Release of insulin from PLGA-alginate dressing stimulates regenerative healing of burn wounds in rats

Burn wound healing involves a complex set of overlapping processes in an environment conducive to ischemia, inflammation, and infection costing $7.5 billion/year in the US alone, in addition to the morbidity and mortality that occur when the burns are extensive. We previously showed that insulin, when topically applied to skin excision wounds, accelerates re-epithelialization, and stimulates angiogenesis. More recently, we developed an alginate sponge dressing (ASD) containing insulin encapsulated in PLGA microparticles that provides a sustained release of bioactive insulin for >20days in a moist and protective environment. We hypothesized that insulin-containing ASD accelerates burn healing and stimulates a more regenerative, less scarring, healing. Using a heat-induced burn injury in rats, we show that burns treated with dressings containing 0.04mg insulin/cm2, every three days for 9 days, have faster closure, faster rate of disintegration of dead tissue, and decreased oxidative stress.In addition, in insulin-treated wounds the pattern of neutrophil inflammatory response suggests faster clearing of the burn dead tissue. We also observe faster resolution of the pro-inflammatory macrophages. We also found that insulin stimulates collagen deposition and maturation with the fibers organized more like a basket weave (normal skin) than aligned and crosslinked (scar tissue). In summary , application of ASD-containing insulin-loaded PLGA particles on burns every three days stimulates faster and more regenerative healing. These results suggest insulin as a potential therapeutic agent in burn healing and, because of its long history of safe use in humans, insulin could become one of the treatments of choice when repair and regeneration are critical for proper tissue function.

Simulação numérica do comportamento termomecânico do envolvimento em betão da espiral de uma turbina hidroelétrica

Em grandes massas de betão, a natureza exotérmica das reações de hidratação do cimento promove uma forte elevação da temperatura. A baixa condutibilidade térmica do betão induz o aparecimento de consideráveis gradientes de temperatura, que caso não sejam controlados podem originar a fendilhação do betão nas primeiras idades. O presente artigo contém a análise termomecânica do envolvimento em betão da espiral de uma turbina de uma barragem, com vista à avaliação do risco de fendilhação térmica daquele material. O estudo inclui a monitorização in-situ de temperaturas e extensões, bem como a caraterização laboratorial do betão.

Caracterização da fluência em tração em betões autocompactáveis, com restrição da retração de secagem

No presente artigo apresentam-se os resultados de uma campanha experimental com vista à caracterização do comportamento viscoelástico de três amassaduras de betão auto- compactável com relações água-cimento distintas. O objetivo do estudo consiste emcaracterizar o fenómeno da fluência do betão em tração através da imposição de restrições à livre retração de secagem, recorrendo a um dispositivo inovador – ‘Variable Restraint Frame’ (VRF) – , desenvolvido especificamente para a realização deste tipo de ensaios. O VRF permite realizar ensaios em controlo de força e de deslocamento. Avaliaram-se as deformações de fluência em tração para betões autocompactáveis de três classes de resistência distintas, além de se apresentarem as restantes características mecânicas. O VRF apresenta algumas potencialidades inovadoras, que o distingue m dos seus congéneres, pois permite avaliar com uma precisão assinalável as deformações de fluência, além de possibilitar a caraterização da evolução do módulo de elasticidade do betão em tração ao longo da hidratação do cimento, bem como permitir a avalia ção da fluência em tração mesmo que ocorra a fissuração do provete.

Influence of type of binder and sand on the characteristics of masonry mortars

This study deals with the characterization of masonry mortars produced with different binders and sands. Several properties of the mortars were determined, like consistence, compressive and flexural strengths, shrinkage and fracture energy. By varying the type of binder (Portland cement, hydrated lime and hydraulic lime) and the type of sand (natural or artificial), it was possible to draw some conclusions about the influence of the composition on mortars properties. The results showed that the use of Portland cement makes the achievement of high strength classes easier. This was due to the slower hardening of lime compared with cement. The results of fracture energy tests showed much higher values for artificial sand mortars when compared with natural sand ones. This is due to the higher roughness of artificial sand particles which provided better adhesion between sand and binder.

Construir com blocos de terra compactada em países sísmicos

No âmbito do projeto HiLoTec (desenvolvimento de uma tecnologia construtiva simples, inovadora e sustentável para edifícios de pequeno porte em países em desenvolvimento) foi desenvolvido um sistema construtivo baseado na utilização de blocos de terra compactada com estabilização com cimento para formar paredes de alvenaria com junta seca. Pretendia-se obter um sistema o mais económico possível, sem descorar a segurança estrutural, incluindo a segurança sísmica. O presente artigo apresenta os principais resultados obtidos ao longo do projeto, com especial ênfase para o comportamento sísmico das paredes e de um pequeno modelo experimental. A campanha experimental incluiu ensaios de caracterização do sistema a diferentes níveis: material (solo), bloco, prismas de alvenaria, paredes de alvenaria e um protótipo ensaiado na mesa sísmica no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, em Lisboa.

Comparative environmental life-cycle analysis of concretes using biomass and coal fly ashes as partial cement replacement material

Nowadays, the concrete production sector is challenged by attempts to minimize the usage of raw materials and energy consumption, as well as by environmental concerns. Therefore, it is necessary to choose better options, e.g. new technologies or materials with improved life-cycle performance. One solution for using resources in an efficient manner is to close the materials' loop through the recycling of materials that result either from the end-of-life of products or from being the by-product of an industrial process. It is well known that the production of Portland cement, one of the materials most used in the construction sector, has a significant contribution to the environmental impacts, mainly related with carbon dioxide emission. Therefore, the study and utilization of by-products or wastes usable as cement replacement in concrete can supply more sustainable options, provided that these type of concrete produced has same durability and equivalent quality properties as standard concrete. This work studied the environmental benefits of incorporating different percentages of two types of fly ashes that can be used in concrete as cement replacement. These ashes are waste products of power and heat production sectors using coal or biomass as fuels. The results showed that both ashes provide a benefit for the concrete production both in terms of environmental impact minimization and a better environmental performance through an increase in cement replacement. It is possible to verify that the incorporation of fly ashes is a sustainable option for cement substitution and a possible path to improve the environmental performance of the concrete industry.