ABSTRACT The fabrication of traditional construction materials consumes a large amount of energy, emits pollutants, and utilizes nonrenewable raw materials. Therefore, it is important to reduce the environmental impact of construction through the use of eco-friendly materials, such as bamboo. This work presents the characterization of Bambusa vulgaris, which is widely available in Brazil. The aim is to employ this raw material as a construction material. The geometric and physical properties were obtained. The results showed that, when bamboo is soaked in water, dimensional variations up to 7% were observed along the radial direction. The mechanical properties depend on the moisture content. The compressive strength can exceed 60 MPa with approximately 7% moisture content, while the tensile strength can exceed 100 MPa.

A valorização de materiais alternativos incorporados com resíduos como opção ao convencional deve possibilitar a geração de um produto com qualidade, estética, produtividade e com potencial de reduzir impactos da poluição ambiental. Este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver elementos construtivos para forro e divisórias, a partir de matrizes cimentícias com incorporação de resíduos industriais (resíduo cerâmico, etil vinil acetato - EVA) e fibras de sisal. Desenvolveram-se técnicas de moldagem em matrizes cimentícias autoadensáveis e se avaliou a resistência mecânica dos novos compósitos. Uma placa com resíduos de EVA foi produzida e, através de trabalhos de reologia, encontrou-se a pasta matriz de revestimento desta placa, com teor adequado de adições pozolânicas e aditivo superplastificante. Avaliaram-se as resistências mecânicas das placas, da pasta matriz de revestimento encontrada, com e sem adição de fibras, e do novo compósito formado pela união desses dois elementos. Utilizou-se a técnica de alinhamento de fibras com o intuito de incrementar resistência ao novo compósito leve. A adição da matriz com fibras alinhadas melhorou a resistência a flexão do novo compósito.

The appreciation of alternative materials incorporated in waste as an option to conventional material should enable to generate a product with quality, aesthetics, productivity and reduce the potential impacts of environmental pollution. This study aims to develop constructive elements for ceilings and walls from cementitious matrix incorporating industrial waste (ceramic waste, ethyl vinyl acetate - EVA) and sisal fibers. Moulding techniques to produce self-compacting cementitious matrices were developed and the strength of the new composites were evaluated. A plate with EVA waste was produced and through rheology studies, a matrix plaster for coating of plate surface was found, with appropriate content of pozzolanic and superplasticizer additions. The mechanical resistance of the plates, the pulp coating matrix, with and without added fiber and the new composite formed by the union of these two elements was assessed. The technique of fiber alignment with the aim of increasing resistance of the new lightweight composite was used. The addition of the matrix with aligned fibers improved the flexural strength of the new composite.

O gesso é um dos materiais de construção mais antigos de que se tem conhecimento. Algumas de suas propriedades lhes conferem vantagens, tais como resistência ao fogo e isolamentos térmico e acústico. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar as propriedades físico-mecânicas de compósitos à base de gesso com a incorporação de resíduos da indústria de calçados, o etileno acetato de vinila (EVA) e a vermiculita. O desenvolvimento desses compósitos tem como propósito a produção de elementos de revestimento para proteção térmica de alvenarias. Para determinar a influência dos teores de resíduo de EVA e vermiculita e da relação água/gesso nas propriedades massa específica aparente e nas resistências a flexão e a compressão, foram incorporados cinco diferentes percentuais desses materiais, combinados com três relações água/gesso. Os resultados foram analisados por meio da estatística multivariável e indicaram que a massa específica aparente de ambos os compósitos e a resistência à flexão do compósito com vermiculita, mostraram maior dependência da relação água/gesso; por sua vez, o percentual de agregado apresentou maior influência na resistência à flexão do compósito com EVA e na resistência a compressão de ambos os compósitos.

Gypsum is one of the oldest known building materials. Some of its properties confer advantages such as fire resistance, thermal and acoustic insulation. This work aims to study the physical and mechanical properties of gypsum-based composite with the incorporation of residues from the footwear industry ethylene vinyl acetate (EVA) and vermiculite. The aim to develop these composites is to produce components for thermal protection of masonry. To determine the influence of different residue levels of EVA and vermiculite, and the water/plaster ratio on the bulk density, flexural and compressive strength, five different percentages of these materials were incorporated combined with three water/plaster ratios. The results were analyzed by multivariate statistics and indicated that the density of both composites and the flexural strength of the composite with vermiculite had a greater influence of the water/plaster ratio, while the percentage of aggregate shows greater influence on the flexural strength of the composite with EVA and compressive strength of both composites.

O gesso é um aglomerante com aplicações sobretudo na fabricação de placas de forro, elementos decorativos e em paredes divisórias. No entanto, utilizando-se de uma baixa relação água/gesso e procedimentos tais como vibração, torna-se possível obter resistências mecânicas compatíveis para outras aplicações na construção civil, como é o caso de elementos estruturais. A investigação reportada no presente trabalho teve como objetivo avaliar, experimentalmente, a possibilidade de se melhorar o compósito estudado. Foram realizados tratamentos para redução da absorção de água pelas taliscas, por meio da utilização de extrato vegetal B Carbon, resina polimérica e piche. Na tentativa de melhorar a aderência na interface gesso/bambu foram utilizados adesivo epóxi, massa plástica e piche, além de confeccionados corpos de prova de gesso reforçados com taliscas de bambu, tratadas com diferentes produtos, cuja eficiência foi avaliada em ensaios mecânicos. Observou-se que, para ocorrer uma boa aderência na interface do compósito, são necessários tratamentos complementares que reduzam os efeitos da instabilidade dimensional.

The gypsum is a binder with applications primarily in the manufacture of ceiling tile, decorative elements and partition walls. However, using a low water/plaster ratio and procedures such as vibration, it is possible to obtain mechanical strength compatible to other applications in construction as in the case of structural elements. The research reported in this study aimed to evaluate experimentally the possibility of improving the compound studied. Treatments were carried out to reduce water absorption by slivers through the use of plant extract B Carbon, polymer resin, and tar. In an attempt to improve the adhesion at the interface plaster/epoxy adhesive, bamboo, plastic and tar mass were used. Test specimens were made of plaster reinforced with slivers of bamboo, treated with different products, to assess its efficiency in mechanical tests. It was observed that to obtain a good adhesion at the interface of the composite it is necessary to apply additional treatments that reduce the effects of dimensional instability.

Uma das deficiências do bambu reforçando vigas de concreto armado está relacionada com deslocamentos relativos entre os dois materiais. A investigação aqui reportada teve como objetivo avaliar experimentalmente a possibilidade de se melhorar o trabalho conjunto bambu-concreto, através do cravejamento de pinos nas ripas de bambu usadas como reforço. Para tanto, oito vigas de concreto foram ensaiadas, das quais seis foram reforçadas com ripas de bambu Dendrocalamus giganteus Munro cravejadas de pinos e duas armadas com ripas de bambu sem a presença dos pinos, como referência. Usaram-se dois tipos de pino: de aço ou de bambu, em número de dois, três ou quatro pinos entre nós. Curvas força-deslocamento e força-deformação dos materiais são apresentadas e discutidas, em que os resultados mostraram que a cravação dos pinos produziu um aumento de rigidez das vigas; contudo, o furo feito para colocação do pino reduziu localmente a seção transversal da ripa de bambu e, consequentemente, a resistência última das vigas. Finalmente, resultados similares foram obtidos em vigas reforçadas com pino de aço ou de bambu.

One drawback of bamboo as concrete reinforcement beams is the relative displacement between the two materials. The research reported in this paper aimed to experimentally investigate the improvement of bamboo-concrete-bond by means of nailing. Eight concrete beams were tested, six of them reinforced with Dendrocalamus giganteus Munro nailed bamboo-splints and two reference beams, reinforced with bamboo-splints without pins. Steel pins or bamboo pins were used. Two, three and four pins were nailed between bamboo nodes. Load-displacement and load-strain curves are presented and discussed. The results showed that the pins improved the beam stiffness; nevertheless, they reduced locally the transversal section of the bamboo splint and, consequently, the ultimate load. Finally, similar results were showed by beams reinforced by steel pins or bamboo pins.

A utilização de argilas calcinadas na forma de metacaulinita, como material pozolânico para argamassas e concretos, tem recebido atenção considerável nos últimos anos. Este trabalho objetivou avaliar o desempenho mecânico de argamassas, nas quais foi utilizado um caulim calcinado proveniente do Estado da Paraíba, como material de substituição parcial do cimento Portland. Utilizaram-se duas finuras do caulim: passando nas peneiras ABNT 200 (0,074 mm) e 325 (0,044 mm) e calcinados nas temperaturas de 700, 800 e 900 ºC pelo tempo de 2 h. As amostras foram caracterizadas através de análise química, análise térmica diferencial, difração de raios-X e área específica. Obteve-se o índice de atividade pozolânica com a cal e o cimento Portland. O percentual de substituição adotado foi de 0, 10, 20, 30 e 40%. A relação aglomerante: areia foi de 1:1,5 e a relação água/aglomerante fixada igual 0,4. O efeito da substituição parcial do cimento na argamassa foi avaliado através da resistência à compressão simples, nas idades de 7, 28 e 90 dias. As argamassas estudadas apresentaram resistência superior em relação à da referência, até o nível de 30% de substituição.

The use of burnt clays, in the metakaolin form, as pozzolanic material for mortars and concretes has received a remarkable attention in the last years. This paper aimed to evaluate the mechanical property of mortars, in which a calcined kaolin originating from the State of Paraiba, was used as partial cement replacement material. Two finess of the kaolin were used: ABNT 200 (0.074 mm) and 325 (0.044 mm) and burnt at temperatures of 700, 800 and 900 ºC for a period of 2 h. Both materials were characterized by chemical analysis, differential thermal analysis, X-ray diffraction, specific area tests. The pozolanic activity index was obtanied using lime and cement Portland. The amounts of replacement were 10, 20, 30 and 40%, besides the reference mortar. The binder: sand ratio was 1:1.5 and the water/binder ratio was constant and equal to 0.4. The effect of partial substitution of cement in mortar was evaluated through compressive strength at 7, 28 and 90 days. Mortars with kaolin presented superior strength comparing to reference mortar, up to the level of 30% of substitution.

Apresenta-se e se discute, neste trabalho, o estudo da aderência entre o bambu e o concreto; através de dois estudos baseados em uma programação estatística de experimento, em que no primeiro se investigaram as influências da dimensão da seção transversal das varetas de bambu e da resistência do concreto na aderência bambu-concreto e, no segundo, avaliou-se o efeito da colocação de pinos artificiais nas varetas de bambu. Em cada estudo realizaram-se 10 réplicas para cada combinação de fatores, resultando no total de 159 ensaios de arrancamento. Curvas tensão de aderência versus deslocamento relativo bambu-concreto, são apresentadas e discutidas, e a tensão de aderência de cálculo é calculada e comparada com os valores sugeridos por normas internacionais para barras lisas de aço. Constatou-se, na primeira fase da investigação, que apenas a resistência do concreto influencia na aderência bambu-concreto e que esta tensão é apenas 20% inferior que a do aço liso-concreto; já na segunda fase verificou-se que os pinos de bambu e de aço elevam a capacidade de transferência de tensões bambu-concreto, de forma significativa.

This paper presents and discusses a study about the bamboo-concrete bond stress. Based on a statistical design of experiment, the investigation was divided in two steps: the first one, where the effects of the concrete compressive strength and the dimensions of the bamboo-splint cross-section were investigated; and the second, where the effect of artificial pins studding in the bamboo splints were evaluated. In both steps, ten replicates for each factor combination were done, resulting in 159 push-out tests. Bond stress versus relative displacement curves were presented and discussed. In addition, the design bond stresses of bamboo-concrete were calculated and their values were compared with those specified by International Building Codes for smooth steel and concrete. In the first step, it was observed that only the concrete compressive strength influences the bamboo-concrete bond stress and that, this stress is only 20% inferior to the smooth steel-concrete bond stress. In the second step, it was verified that bamboo and steel pins increased the transfer stress capacity between the concrete and bamboo.

Neste trabalho, apresenta-se resultados do estudo experimental de três paredes estruturais, construídas com tijolos de solo-cimento. Os tijolos foram fabricados com três diferentes proporções de materiais, nas quais duas delas tiveram parte do cimento substituído por resíduo cerâmico moído. As paredes apresentavam altura de 95,20 cm, largura de 75,32 cm e espessura de 12,56 cm e tiveram seus tijolos rejuntados com pasta de cimento, que foram ensaiadas sob compressão centrada e tiveram seus deslocamentos avaliados por cinco relógios medidores de deslocamento. Observou-se comportamento estrutural satisfatório e resistências compatíveis com as requeridas pelas paredes das casas populares brasileiras. Em todos os casos, as diferenças entre as tensões máximas nas paredes e as resistências dos tijolos, foram inferiores a 20%. Para concluir o estudo, realizou-se análise por meio do método dos elementos finitos (MEF) com o intuito de avaliar a uniformidade na distribuição das tensões ao longo das paredes. Finalmente, observou-se que a substituição parcial do cimento na fabricação de tijolos de solo-cimento é viável.

An experimental study of three load bearing walls is presented and discussed in this paper. The walls were of soil-cement bricks made with three different material proportions, in which two of them had part of the cement amount replaced by crushed ceramic waste. The walls were 95.20 cm high, 75.32 cm wide and 12.56 cm thick and had their bricks layered with cement paste. The walls were tested under compression and their displacements were measured with 5 dial gages. The walls had satisfactory behaviour and their strengths were suitable as required by Brazilian popular houses. The differences between the brick strength and the wall strength were less than 20%. A finite element analysis (FEA) was performed and the uniformity of the compressive stress distributions in the walls was evaluated. Finally, it was observed that the partial replacement of the cement by crushed ceramic waste is possible.

Este é o segundo dos dois artigos relativos aos resultados experimentais da combinação de matriz cimentícia reforçada com polpa celulósica de bambu. Neste trabalho, são mostrados os resultados da investigação da substituição parcial do cimento por resíduo de fábrica de blocos cerâmicos. O cimento foi substituído em percentagens de 20, 30 e 40% em relação à massa de cimento. Essas combinações foram reforçadas com polpa de bambu refinada. Os procedimentos e programas experimentais foram os mesmos adotados no artigo anterior (Parte 1). Considerando-se os resultados dos ensaios de obtenção das propriedades mecânicas, a substituição de 20% foi a que apresentou melhor performance.

This paper is the second part of a series of two articles concerning the experimental results of newly developed composite with cementations matrix reinforced with bamboo pulp. In this part the results of the investigations concerning the partial substitution of Portland cement by grinded residues from a brick factory are presented. The cement was partially replaced in percentages of 20, 30 and 40% by weight. These composites were reinforced with only refined bamboo pulp. The same procedures described in Part I were adopted and used in the experimental program. Considering the results of the mechanical properties it is verified that 20% of cement replacement presented the best results.

Este trabalho apresenta os resultados experimentais de um estudo em que se procurou desenvolver compósitos de matriz cimentícia reforçada com polpa de bambu. Foram usados dois tipos de polpa: refinada e sem refino. Fez-se variar o teor de fibras de 0 a 16% em massa de cimento e se desenvolveu um processo com sucção, moldagem e prensagem para fabricação dos compósitos. As relações constitutivas dos compósitos foram definidas através de ensaio a compressão e tração de corpos-de-prova cilíndricos de 5x10 cm e do ensaio de flexão em três pontos. A partir delas, foi obtida a capacidade de absorção de energia. Determinaram-se, também, algumas propriedades físicas, como absorção, porosidade aparente, densidade seca e úmida dos compósitos. Os resultados mostraram melhor performance dos compósitos com fibras refinadas em relação àquelas com fibras sem refino e também indicaram que o teor ótimo de fibras refinadas se situou em torno de 8%, quando promoveram notáveis melhoramentos das propriedades mecânicas dos compósitos em relação à matriz plena.

This work presents the experimental results of a study which intended to develop a composite with cementations matrix reinforced with bamboo pulp. Two types of pulps were used: refined and unrefined pulps. The fibre content varied between 0 and 16% cement (weight basis). After the preparation of fresh composite mix the experimental specimens were prepared applying a specially developed process based on Hastshek method using suction then moulding and pressing. The compression, tension and the flexural behavior and their constitutive relations were established using 5 cm diameter by 10 cm high cylindrical specimens and three point bending tests at respectively. The energy absorbing capacity of the new composites was also established. Physical properties such as water absorption, apparent porosity, dry and humid density were also obtained. The results showed a better performance of composites with refined fibres when compared to those with unrefined ones. It was observed that the optimum fibre content was approximately 8% of refined fibre which improved the mechanical properties of the composites.

Neste trabalho, apresenta-se o estudo experimental da resistência à compressão do solo-cimento, com substituição parcial do cimento Portland por resíduo cerâmico moído. Para tanto, foram ensaiados 81 espécimenes cilíndricos desse material à compressão, em que parte do cimento foi substituída por material cerâmico moído. Realizou-se uma programação fatorial, na qual três variáveis foram selecionadas para estudo: o teor de material ligante (cimento + resíduo cerâmico), a umidade do solo e o teor de resíduo cerâmico adicionado. É apresentado um estudo estatístico através de análise de variância da massa específica do material e da resistência a compressão. Tal estudo permitiu concluir-se que substituições de 25 e 57% do teor de cimento por material cerâmico podem produzir blocos de solo-cimento com resistências superiores a 2 MPa, com teor de material ligante de 6 e 8%, respectivamente.

In this paper, an experimental study of the compressive strength of soil-cement with partial replacement of the Portland cement by crushed ceramic waste is presented and discussed. For this, eighty-one cylindrical specimens of soil-cement were tested, where part of cement percentage was replaced by crushed ceramic waste. The experiment was conducted in factorial design and three variables were selected and studied: the binding material content (cement + ceramic waste), soil moisture content and the ratio of ceramic waste. A statistical study using variance analysis of the specific mass and compressive strength of the material is presented. This study concluded that replacement ratios of 25 and 57% of the Portland cement by crushed ceramic material can be used to fabricate soil-cement bricks with strength higher than 2 MPa, for a binding material content of 6 and 8% respectively.