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.

Análise da viabilidade económica das empresas de pavimentação rodoviária em cenário de crise

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil