Seismic Performance of Hybrid Fiber Reinforced Polymer-Concrete Pier Frame Systems

As an alternative to transverse spiral or hoop steel reinforcement, fiber reinforced polymers (FRPs) were introduced to the construction industry in the 1980's. The concept of concrete-filled FRP tube (CFFT) has raised great interest amongst researchers in the last decade. FRP tube can act as a pour form, protective jacket, and shear and flexural reinforcement for concrete. However, seismic performance of CFFT bridge substructure has not yet been fully investigated. Experimental work in this study included four two-column bent tests, several component tests and coupon tests. Four 1/6-scale bridge pier frames, consisting of a control reinforced concrete frame (RCF), glass FRP-concrete frame (GFF), carbon FRP-concrete frame (CFF), and hybrid glass/carbon FRP-concrete frame (HFF) were tested under reverse cyclic lateral loading with constant axial loads. Specimen GFF did not show any sign of cracking at a drift ratio as high as 15% with considerable loading capacity, whereas Specimen CFF showed that lowest ductility with similar load capacity as in Specimen GFF. FRP-concrete columns and pier cap beams were then cut from the pier frame specimens, and were tested again in three point flexure under monotonic loading with no axial load. The tests indicated that bonding between FRP and concrete and yielding of steel both affect the flexural strength and ductility of the components. The coupon tests were carried out to establish the tensile strength and elastic modulus of each FRP tube and the FRP mold for the pier cap beam in the two principle directions of loading. A nonlinear analytical model was developed to predict the load-deflection responses of the pier frames. The model was validated against test results. Subsequently, a parametric study was conducted with variables such as frame height to span ratio, steel reinforcement ratio, FRP tube thickness, axial force, and compressive strength of concrete. A typical bridge was also simulated under three different ground acceleration records and damping ratios. Based on the analytical damage index, the RCF bridge was most severely damaged, whereas the GFF bridge only suffered minor repairable damages. Damping ratio was shown to have a pronounced effect on FRP-concrete bridges, just the same as in conventional bridges. This research was part of a multi-university project, which is founded by the National Science Foundation (NSF) Network for Earthquake Engineering Simulation Research (NEESR) program.

Nonlinear soil-structure interaction for buried pressure pipes under differential ground motion

Pipelines extend thousands of kilometers across wide geographic areas as a network to provide essential services for modern life. It is inevitable that pipelines must pass through unfavorable ground conditions, which are susceptible to natural disasters. This thesis investigates the behaviour of buried pressure pipelines experiencing ground distortions induced by normal faulting. A recent large database of physical modelling observations on buried pipes of different stiffness relative to the surrounding soil subjected to normal faults provided a unique opportunity to calibrate numerical tools. Three-dimensional finite element models were developed to enable the complex soil-structure interaction phenomena to be further understood, especially on the subjects of gap formation beneath the pipe and the trench effect associated with the interaction between backfill and native soils. Benchmarked numerical tools were then used to perform parametric analysis regarding project geometry, backfill material, relative pipe-soil stiffness and pipe diameter. Seismic loading produces a soil displacement profile that can be expressed by isoil, the distance between the peak curvature and the point of contraflexure. A simplified design framework based on this length scale (i.e., the Kappa method) was developed, which features estimates of longitudinal bending moments of buried pipes using a characteristic length, ipipe, the distance from peak to zero curvature. Recent studies indicated that empirical soil springs that were calibrated against rigid pipes are not suitable for analyzing flexible pipes, since they lead to excessive conservatism (for design). A large-scale split-box normal fault simulator was therefore assembled to produce experimental data for flexible PVC pipe responses to a normal fault. Digital image correlation (DIC) was employed to analyze the soil displacement field, and both optical fibres and conventional strain gauges were used to measure pipe strains. A refinement to the Kappa method was introduced to enable the calculation of axial strains as a function of pipe elongation induced by flexure and an approximation of the longitudinal ground deformations. A closed-form Winkler solution of flexural response was also derived to account for the distributed normal fault pattern. Finally, these two analytical solutions were evaluated against the pipe responses observed in the large-scale laboratory tests.

Development of sustainable, innovative and energy-efficient concrete, based on the integration of all-waste materials: SUS-CON panels for building applications

The building sector requires the worldwide production of 4 billion tonnes of cement annually, consuming more than 40% of global energy and accounting for about 8% of the total CO2 emissions. The SUS-CON project aimed at integrating waste materials in the production cycle of concrete, for both ready-mixed and pre-cast applications, resulting in an innovative light-weight, ecocompatible and cost-effective construction material, made by all-waste materials and characterized by enhanced thermal insulation performance and low embodied energy and CO2. Alkali activated “cementless” binders, which have recently emerged as eco-friendly construction materials, were used in conjunction with lightweight recycled aggregates to produce sustainable concrete for a range of applications. This paper presents some results from the development of a concrete made with a geopolymeric binder (alkali activated fly ash) and aggregate from recycled mixed plastic. Mix optimisation was achieved through an extensive investigation on production parameters for binder and aggregate. The mix recipe was developed for achieving the required fresh and hardened properties. The optimised mix gave compressive strength of about 7 MPa, flexural strength of about 1.3 MPa and a thermal conductivity of 0.34 W/mK. Fresh and hardened properties were deemed suitable for the industrial production of precast products. Precast panels were designed and produced for the construction of demonstration buildings. Mock-ups of about 2.5 x 2.5 x 2.5 m were built at a demo park in Spain both with SUS-CON and Portland cement concrete, monitoring internal and external temperatures. Field results indicate that the SUS-CON mock-ups have better insulation. During the warmest period of the day, the measured temperature in the SUS-CON mock-ups was lower.

Fabrication and evaluation of NiO/Y2O3-stabilized-ZrO2 hollow fibers for anode-supported micro-tubular solid oxide fuel cells

In this work NiO/3mol% Y₂O₃-ZrO₂ (3YSZ) and NiO/8mol% Y₂O₃-ZrO₂ (8YSZ) hollow fibers were prepared by phase-inversion. The effect of different kinds of YSZ (3YSZ and 8YSZ) on the porosity, electrical conductivity, shrinkage and flexural strength of the hollow fibers were systematically evaluated. When compared with Ni-8YSZ the porosity and shrinkage of Ni-3YSZ hollow fibers increases while the electrical conductivity decreases, while at the same time also exhibiting enhanced flexural strength. Single cells with Ni-3YSZ and Ni-8YSZ hollow fibers as the supported anode were successfully fabricated showing maximum power densities of 0.53 and 0.67Wcm^-2 at 800°C, respectively. Furthermore, in order to improve the cell performance, a Ni-8YSZ anode functional layer was added between the electrolyte and Ni-YSZ hollow fiber. Here enhanced peak power densities of 0.79 and 0.73Wcm^-2 were achieved at 800°C for single cells with Ni-3YSZ and Ni-8YSZ hollow fibers, respectively.

Banana and abaca fiber-reinforced plastic composites obtained by rotational molding process

Natural fibers can be used in rotational molding process to obtain parts with improved mechanical properties. Different approaches have been followed in order to produce formulations containing banana or abaca fiber at 5% weight, in two- and three-layer constructions. Chemically treated abaca fiber has also been studied, causing some problems in processability. Fibers used have been characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), optical microscopy, and single-fiber mechanical tests. Rotomolded parts have been tested for tensile, flexural, and impact properties, demonstrating that important increases in elastic modulus are achieved with these fibers, although impact properties are reduced. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Glass fibre-reinforced polyethylene composites in rotational moulding

Fibre-reinforced mouldings are of growing interest to the rotational moulding industry due to their outstanding price performance ratio. However, a particular problem that arises when using reinforcements in this process is that the process is low shear and good mixing of resin and reinforcement is not optimum under those conditions. There is also a problem of the larger/heavier reinforcing agents segregating out of the powder to lay up on the inner part surface. In this paper we report on studies to incorporate, short glass fibres into rotationally moulded parts. Four different approaches were investigated; direct addition of fibre in between two powder shots, addition of a layer of pre-compounded polyethylene-glass fibre pellets between two powder shots, addition of a layer of pre-compounded polyethylene-glass fibre powder between two powder shots and a single layer of glass-reinforced, pre-compounded powder. Results indicate that pre-compounding is necessary to gain performance enhancement and the single layer part made from glass-reinforced, pre-compounded powder exhibited the highest tensile and flexural modulus.

Ultra Thin PCC Overlays, HR-559, Construction Report, 1995

A 11.6 km (7.2 mi.) portion of IA 21 in Iowa County from the junction of US 6 north to the junction of IA 212, was selected for the research project. The project was divided into 65 different test sections of a PCC overlay of an existing asphalt concrete (AC) surface with thicknesses of 50 mm (2 in.), 100 mm (4 in.), 150 mm (6 in.), and 200 mm (8 in.). The joint spacings for these sections were 0.6 m (2 ft.), 1.2 m (4 ft.), 1.8 m (6 ft.), 3.7 m (12 ft.), and 4.6 m (15 ft.). Joints were sealed if the thickness of the pavement was over 100 mm (4 in.), unless specified. Two types of polypropylene fibers, monofilament and fibrillated, were added to the conventional PCC mix for designated sections. Three additional sections consisted of an asphalt overlay for comparison with the concrete overlay. Three different base preparations were used on the project, consisting of: patching and scarifying, patching only, and cold-in-place recycling. Sensors were placed in various test sections to measure the temperature and strain during and after construction of the overlay. Pullout tests were also conducted at various locations. Beams cylinders were made for each of the PCC mixes and tested for flexural and compressive strengths. Evaluation of the performance will be conducted through December 31, 1999.

A New Method for Estimating the Moisture Content and Flexibility of Polymerised Bentonite Clay Mat

This paper presents a scientific development to address the current absence of a convenient technique to identify the ductile to brittle transition of bentonite clay mats. The instrumented indentation and 3-point bending tests were performed on different liquid polymer hydrated bentonite clay mats at varying moisture content. Properties measured include modified Brinell Hardness Number (BHN) and elastic structural stiffness (EI). The dependence of flexural stiffness on moisture content is demonstrated to conform to a best power function variation. The ductile to brittle transition of clay mat is affected primarily by the change in the moisture content and for the clay mat to remain flexible, critical moisture content of 1.7 times of its plastic limit is required. Results also indicate that a strong correlation between indentation hardness and the structural stiffness. The subsequent outcome in the development of a portable quality control device to monitor the acceptable moisture content level to ensure flexibility of the clay mats was also described in this paper.

Composites and foams based on polylactic acid (PLA)

Cette étude est destinée à la production et à la caractérisation des composites d’acide polylactique (PLA) et des fibres naturelles (lin, poudre de bois). Le moussage du PLA et ses composites ont également été étudiés afin d’évaluer les effets des conditions de moulage par injection et du renfort sur les propriétés finales de ces matériaux. Dans la première partie, les composites constitués de PLA et des fibres de lin ont été produits par extrusion suivit par un moulage en injection. L’effet de la variation du taux de charge (15, 25 et 40% en poids) sur les caractéristiques morphologique, mécanique, thermique et rhéologique des composites a été évalué. Dans la deuxième étape, la poudre de bois (WF) a été choisie pour renforcer le PLA. La préparation des composites de PLA et WF a été effectuée comme dans la première partie et une série complète de caractérisations morphologique, mécanique, thermique et l’analyse mécanique dynamique ont été effectués afin d’obtenir une évaluation complète de l’effet du taux de charge (15, 25 et 40% en poids) sur les propriétés du PLA. Finalement, la troisième partie de cette étude porte sur les composites de PLA et de renfort naturel afin de produire des composites moussés. Ces mousses ont été réalisées à l’aide d’un agent moussant exothermique (azodicarbonamide) via le moulage par injection, suite à un mélange du PLA et de fibres naturelles. Dans ce cas, la charge d’injection (quantité de matière injectée dans le moule: 31, 33, 36, 38 et 43% de la capacité de la presse à injection) et la concentration en poudre de bois (15, 25 et 40% en poids) ont été variées. La caractérisation des propriétés mécanique et thermique a été effectuée et les résultats ont démontré que les renforts naturels étudiés (lin et poudre de bois) permettaient d’améliorer les propriétés mécaniques des composites, notamment le module de flexion et la résistance au choc du polymère (PLA). En outre, la formation de la mousse était également efficace pour le PLA vierge et ses composites car les masses volumiques ont été significativement réduites.

Towards a performance based design of shear walls based on damage criteria = Vers un dimensionnement performanciel des murs de refend basé sur des critères d'endommagement

Le dimensionnement basé sur la performance (DBP), dans une approche déterministe, caractérise les objectifs de performance par rapport aux niveaux de performance souhaités. Les objectifs de performance sont alors associés à l'état d'endommagement et au niveau de risque sismique établis. Malgré cette approche rationnelle, son application est encore difficile. De ce fait, des outils fiables pour la capture de l'évolution, de la distribution et de la quantification de l'endommagement sont nécessaires. De plus, tous les phénomènes liés à la non-linéarité (matériaux et déformations) doivent également être pris en considération. Ainsi, cette recherche montre comment la mécanique de l'endommagement pourrait contribuer à résoudre cette problématique avec une adaptation de la théorie du champ de compression modifiée et d'autres théories complémentaires. La formulation proposée adaptée pour des charges monotones, cycliques et de type pushover permet de considérer les effets non linéaires liés au cisaillement couplé avec les mécanismes de flexion et de charge axiale. Cette formulation est spécialement appliquée à l'analyse non linéaire des éléments structuraux en béton soumis aux effets de cisaillement non égligeables. Cette nouvelle approche mise en œuvre dans EfiCoS (programme d'éléments finis basé sur la mécanique de l'endommagement), y compris les critères de modélisation, sont également présentés ici. Des calibrations de cette nouvelle approche en comparant les prédictions avec des données expérimentales ont été réalisées pour les murs de refend en béton armé ainsi que pour des poutres et des piliers de pont où les effets de cisaillement doivent être pris en considération. Cette nouvelle version améliorée du logiciel EFiCoS a démontrée être capable d'évaluer avec précision les paramètres associés à la performance globale tels que les déplacements, la résistance du système, les effets liés à la réponse cyclique et la quantification, l'évolution et la distribution de l'endommagement. Des résultats remarquables ont également été obtenus en référence à la détection appropriée des états limites d'ingénierie tels que la fissuration, les déformations unitaires, l'éclatement de l'enrobage, l'écrasement du noyau, la plastification locale des barres d'armature et la dégradation du système, entre autres. Comme un outil pratique d'application du DBP, des relations entre les indices d'endommagement prédits et les niveaux de performance ont été obtenus et exprimés sous forme de graphiques et de tableaux. Ces graphiques ont été développés en fonction du déplacement relatif et de la ductilité de déplacement. Un tableau particulier a été développé pour relier les états limites d'ingénierie, l'endommagement, le déplacement relatif et les niveaux de performance traditionnels. Les résultats ont démontré une excellente correspondance avec les données expérimentales, faisant de la formulation proposée et de la nouvelle version d'EfiCoS des outils puissants pour l'application de la méthodologie du DBP, dans une approche déterministe.

A 3D printed electromagnetic nonlinear vibration energy harvester

A 3D printed electromagnetic vibration energy harvester is presented. The motion of the device is in-plane with the excitation vibrations, and this is enabled through the exploitation of a leaf isosceles trapezoidal flexural pivot topology. This topology is ideally suited for systems requiring restricted out-of-plane motion and benefits from being fabricated monolithically. This is achieved by 3D printing the topology with materials having a low flexural modulus. The presented system has a nonlinear softening spring response, as a result of designed magnetic force interactions. A discussion of fatigue performance is presented and it is suggested that whilst fabricating, the raster of the suspension element is printed perpendicular to the flexural direction and that the experienced stress is as low as possible during operation, to ensure longevity. A demonstrated power of ~25 μW at 0.1 g is achieved and 2.9 mW is demonstrated at 1 g. The corresponding bandwidths reach up-to 4.5 Hz. The system's corresponding power density of ~0.48 mW cm−3 and normalised power integral density of 11.9 kg m−3 (at 1 g) are comparable to other in-plane systems found in the literature.

Remoção de instrumentos fraturados em Endodontia

A área da Endodontia está em constante progresso. Os materiais utilizados nos instrumentos Endodônticos, primordialmente, eram construídos com base em cordas de piano. Seguiu-se uma fase em que estes eram de aço de carbono, mas sofriam corrosão significativa devido ao cloro presente no hipoclorito de sódio, bem como aos processos de esterilização a vapor. Foi necessário evoluir novamente e foram introduzidos os instrumentos de aço inoxidável. Estes apresentavam alta resistência e dureza, mas algumas desvantagens devido à falta de flexibilidade. Atualmente, os instrumentos de NiTi proporcionam uma melhor flexibilidade e efeito de memória de forma. A fratura de instrumentos em Endodontia pode ocorrer por dois grandes fatores: a torção e a flexão por fadiga cíclica, podendo também ser a conjugação de ambos. Fatores anatômicos, como a curvatura e a largura do canal ou outros fatores como ciclos de esterilização, número de usos, etc., podem influenciar uma fratura mais precoce dos instrumentos. A incidência da fratura de instrumentos, embora seja pouco frequente, pode ser reduzida a um mínimo absoluto se os clínicos usarem as características de torque e de stress adequadas. Um bom conhecimento dos procedimentos clínicos, da anatomia, dos materiais e a utilização de instrumentos como o microscópio podem ajudar a prevenir ou a resolver a fratura dos instrumentos. No entanto, a melhor forma de prevenir a fratura é a sua prevenção. A desinfeção é o procedimento mais importante para o sucesso de um tratamento Endodôntico, portanto para que isto seja possível, é necessária uma boa conformação canalar. A presença de um instrumento no interior do canal pode comprometer a desinfecção, especialmente caso tenha ocorrido numa fase precoce da preparação canalar. Aquando da fratura de um instrumento, deve-se refletir sobre os procedimentos a seguir, podendo-se optar por várias abordagens, nomeadamente pela manutenção do instrumento no canal e obturação incorporando o fragmento, pela remoção do segmento através de diversas técnicas (ultrassons ou técnicas de microtubos, etc.), e ainda pela realização do bypass ou pela cirurgia Endodôntica. Em última instância pode ser realizada a extração do elemento dentário.

Comparação de materiais usados na confeção de facetas dentárias

A demanda na procura da reabilitação estética é um dos focos da história da humanidade ao longo das eras, mas que teve a sua acentuação nestes últimos dois séculos. Sendo a face um dos pontos que nos permite avaliar esteticamente uma pessoa, cabe ao médico dentista, como um dos profissionais que trabalha nessa zona do corpo humano, avaliar e procurar satisfazer as necessidades estéticas da população. Assim, por parte dos profissionais de Medicina Dentária, tem de haver uma procura constante para a satisfação das exigências estéticas, não só no conhecimento como no aprimoramento da técnica. Nos últimos tempos, com a necessidade de desenvolvimento de materiais para colmatar a cada vez maior busca para a perfeição estética, as facetas surgiram como tratamento de excelência. O presente trabalho teve como objectivo a comparação entre resina composta e cerâmica, na elaboração de restaurações estéticas. Para os dois tipos de materiais foram avaliados a estética e o comportamento biomecânico. Foram comparados benefícios e desvantagens, contra-indicações, indicações, plano de tratamento, diagnóstico e procedimentos clínicos dos dois materiais, utilizados na confecção das facetas cerâmicas e de resina composta. Foram utilizados os seguintes parâmetros de comparação: biocompatibilidade, adaptação marginal, preparação, resistência, cor, acabamento, potencial de reparação, custo e estética. A utilização de facetas cerâmicas tem sido um dos principais focos de desenvolvimento da Medicina Dentária no âmbito científico. A sua utilização permite uma maior predictibilidade e uma maior longevidade clínica. A sua qualidade estética, resistência à fractura, biodisponibilidade e estabilidade de cor, são as suas maiores vantagens na utilização clínica. Em sentido inverso, as facetas de resina composta apresentam menor custo, maior resistência à abrasão, possibilidade de reparação fácil e menor desgaste de estrutura dentária durante a sua preparação. Contudo apresentam menor estabilidade de cor. Portanto, torna-se esclarecedor que a escolha do material a utilizar na confecção de facetas, deve ser adaptada às especificidades de cada caso.

Development of ultra-high-performance concrete (UHPC) using waste glass materials ─ towards innovative eco-friendly concrete

Le béton conventionnel (BC) a de nombreux problèmes tels que la corrosion de l’acier d'armature et les faibles résistances des constructions en béton. Par conséquent, la plupart des structures fabriquées avec du BC exigent une maintenance fréquent. Le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) peut être conçu pour éliminer certaines des faiblesses caractéristiques du BC. Le BFUP est défini à travers le monde comme un béton ayant des propriétés mécaniques, de ductilité et de durabilité supérieures. Le BFUP classique comprend entre 800 kg/m³ et 1000 kg/m³ de ciment, de 25 à 35% massique (%m) de fumée de silice (FS), de 0 à 40%m de poudre de quartz (PQ) et 110-140%m de sable de quartz (SQ) (les pourcentages massiques sont basés sur la masse totale en ciment des mélanges). Le BFUP contient des fibres d'acier pour améliorer sa ductilité et sa résistance aux efforts de traction. Les quantités importantes de ciment utilisées pour produire un BFUP affectent non seulement les coûts de production et la consommation de ressources naturelles comme le calcaire, l'argile, le charbon et l'énergie électrique, mais affectent également négativement les dommages sur l'environnement en raison de la production substantielle de gaz à effet de serre dont le gas carbonique (CO[indice inférieur 2]). Par ailleurs, la distribution granulométrique du ciment présente des vides microscopiques qui peuvent être remplis avec des matières plus fines telles que la FS. Par contre, une grande quantité de FS est nécessaire pour combler ces vides uniquement avec de la FS (25 à 30%m du ciment) ce qui engendre des coûts élevés puisqu’il s’agit d’une ressource limitée. Aussi, la FS diminue de manière significative l’ouvrabilité des BFUP en raison de sa surface spécifique Blaine élevée. L’utilisation du PQ et du SQ est également coûteuse et consomme des ressources naturelles importantes. D’ailleurs, les PQ et SQ sont considérés comme des obstacles pour l’utilisation des BFUP à grande échelle dans le marché du béton, car ils ne parviennent pas à satisfaire les exigences environnementales. D’ailleurs, un rapport d'Environnement Canada stipule que le quartz provoque des dommages environnementaux immédiats et à long terme en raison de son effet biologique. Le BFUP est généralement vendu sur le marché comme un produit préemballé, ce qui limite les modifications de conception par l'utilisateur. Il est normalement transporté sur de longues distances, contrairement aux composantes des BC. Ceci contribue également à la génération de gaz à effet de serre et conduit à un coût plus élevé du produit final. Par conséquent, il existe le besoin de développer d’autres matériaux disponibles localement ayant des fonctions similaires pour remplacer partiellement ou totalement la fumée de silice, le sable de quartz ou la poudre de quartz, et donc de réduire la teneur en ciment dans BFUP, tout en ayant des propriétés comparables ou meilleures. De grandes quantités de déchets verre ne peuvent pas être recyclées en raison de leur fragilité, de leur couleur, ou des coûts élevés de recyclage. La plupart des déchets de verre vont dans les sites d'enfouissement, ce qui est indésirable puisqu’il s’agit d’un matériau non biodégradable et donc moins respectueux de l'environnement. Au cours des dernières années, des études ont été réalisées afin d’utiliser des déchets de verre comme ajout cimentaire alternatif (ACA) ou comme granulats ultrafins dans le béton, en fonction de la distribution granulométrique et de la composition chimique de ceux-ci. Cette thèse présente un nouveau type de béton écologique à base de déchets de verre à ultra-hautes performances (BEVUP) développé à l'Université de Sherbrooke. Les bétons ont été conçus à l’aide de déchets verre de particules de tailles variées et de l’optimisation granulaire de la des matrices granulaires et cimentaires. Les BEVUP peuvent être conçus avec une quantité réduite de ciment (400 à 800 kg/m³), de FS (50 à 220 kg/m³), de PQ (0 à 400 kg/m³), et de SQ (0-1200 kg/m³), tout en intégrant divers produits de déchets de verre: du sable de verre (SV) (0-1200 kg/m³) ayant un diamètre moyen (d[indice inférieur 50]) de 275 µm, une grande quantité de poudre de verre (PV) (200-700 kg/m³) ayant un d50 de 11 µm, une teneur modérée de poudre de verre fine (PVF) (50-200 kg/m³) avec d[indice inférieur] 50 de 3,8 µm. Le BEVUP contient également des fibres d'acier (pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la ductilité), du superplastifiants (10-60 kg/m³) ainsi qu’un rapport eau-liant (E/L) aussi bas que celui de BFUP. Le remplacement du ciment et des particules de FS avec des particules de verre non-absorbantes et lisse améliore la rhéologie des BEVUP. De plus, l’utilisation de la PVF en remplacement de la FS réduit la surface spécifique totale nette d’un mélange de FS et de PVF. Puisque la surface spécifique nette des particules diminue, la quantité d’eau nécessaire pour lubrifier les surfaces des particules est moindre, ce qui permet d’obtenir un affaissement supérieur pour un même E/L. Aussi, l'utilisation de déchets de verre dans le béton abaisse la chaleur cumulative d'hydratation, ce qui contribue à minimiser le retrait de fissuration potentiel. En fonction de la composition des BEVUP et de la température de cure, ce type de béton peut atteindre des résistances à la compression allant de 130 à 230 MPa, des résistances à la flexion supérieures à 20 MPa, des résistances à la traction supérieure à 10 MPa et un module d'élasticité supérieur à 40 GPa. Les performances mécaniques de BEVUP sont améliorées grâce à la réactivité du verre amorphe, à l'optimisation granulométrique et la densification des mélanges. Les produits de déchets de verre dans les BEVUP ont un comportement pouzzolanique et réagissent avec la portlandite générée par l'hydratation du ciment. Cependant, ceci n’est pas le cas avec le sable de quartz ni la poudre de quartz dans le BFUP classique, qui réagissent à la température élevée de 400 °C. L'addition des déchets de verre améliore la densification de l'interface entre les particules. Les particules de déchets de verre ont une grande rigidité, ce qui augmente le module d'élasticité du béton. Le BEVUP a également une très bonne durabilité. Sa porosité capillaire est très faible, et le matériau est extrêmement résistant à la pénétration d’ions chlorure (≈ 8 coulombs). Sa résistance à l'abrasion (indice de pertes volumiques) est inférieure à 1,3. Le BEVUP ne subit pratiquement aucune détérioration aux cycles de gel-dégel, même après 1000 cycles. Après une évaluation des BEVUP en laboratoire, une mise à l'échelle a été réalisée avec un malaxeur de béton industriel et une validation en chantier avec de la construction de deux passerelles. Les propriétés mécaniques supérieures des BEVUP a permis de concevoir les passerelles avec des sections réduites d’environ de 60% par rapport aux sections faites de BC. Le BEVUP offre plusieurs avantages économiques et environnementaux. Il réduit le coût de production et l’empreinte carbone des structures construites de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) classique, en utilisant des matériaux disponibles localement. Il réduit les émissions de CO[indice inférieur 2] associées à la production de clinkers de ciment (50% de remplacement du ciment) et utilise efficacement les ressources naturelles. De plus, la production de BEVUP permet de réduire les quantités de déchets de verre stockés ou mis en décharge qui causent des problèmes environnementaux et pourrait permettre de sauver des millions de dollars qui pourraient être dépensés dans le traitement de ces déchets. Enfin, il offre une solution alternative aux entreprises de construction dans la production de BFUP à moindre coût.

Influência da temperatura de calcinação do fosfogesso no desempenho de cimentos supersulfatados

The supersulfated cement (CSS) basically consist of up to 90% blast furnace slag, 10-20% of a source of calcium sulfate and a small amount of alkali activator, covered by European standard EN 15743/2010. Because of this SSC are considered "green cement" low environmental impact. The source of calcium sulfate used in the preparation of CSS can be obtained from natural sources, such as gypsum or from alternative sources (industrial products), such as phosphogypsum. The phosphogypsum is a by-product of the fertilizer industry, used in the production of phosphoric acid. In this process the phosphate rock is treated with sulfuric acid to give as the major product phosphoric acid (H3PO4), gypsum and a small amount of hydrofluoric acid. The chemical composition of gypsum is basically calcium sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O), similar to gypsum, because it can be used in this type of cement. To become anhydrous, the calcination of gypsum is necessary. The availability of the source of calcium sulfate to react with the slag is dependent on its solubility that is directly related to its calcination temperature. The solubility of the anhydrous gypsum decreases with increasing calcination temperature. This study investigated the influence of temperature of calcination of phosphogypsum on the performance of CSS. Samples were prepared with 10 and 20% of phosphogypsum calcinated at 350 to 650 ° C using KOH as an alkaline activator at three different concentrations (0.2, 0.5 and 0.8%). The results showed that all mortars presented the minimum values required by EN 15743/2010 for 7 and 28 days of hydration. In general CSS containing 10% phosphogypsum showed slightly better compressive strength results using a lower calcination temperature (350 °C) and curing all ages. The CSS containing 20% of calcined gypsum at 650 °C exhibit satisfactory compressive strenght at 28 days of hydration, but at later ages (56 to 90 days) it strongly reduced. This indicates that the calcination temperature of phosphogypsum has a strong influence on the performance of the CSS.