abstract: In this work, the authors explore the use of iron ore tailings (IOT) from a tailings dam as a recycled precursor material in producing a composite through alkali-activation technology. Two different composite types were evaluated: paste specimens made using only IOT and an alkaline activator, and mortar specimens using the same binder and quartz sand as fine aggregate. Three different grinding times were applied to activate the IOT; a NaOH solution was used as the alkaline activator with three molar concentrations (8, 10, and 12 mol/l); and, thermal curing of 100°C for 7 days was applied. These parameters were obtained by a hard-mini-test (HMT) experimental procedure. The physico-mechanical properties of the composites were obtained, and the results showed a compressive strength up to 110.0 MPa, which is like high-performance Portland cement concretes and alkali-activated cements derived from well-established precursors reported in the literature using thermal cure.

resumo: Neste trabalho, os autores exploram o uso do rejeito de barragem de minério de ferro (RBMF), de uma barragem de rejeitos, como material precursor reciclado na produção de um compósito através da tecnologia de ativação alcalina. Dois compósitos diferentes foram avaliados: espécimes de pastas feitas usando somente RBMF e ativador alcalino, e espécimes de argamassa usando o mesmo aglomerante e areia como agregado miúdo. Três tempos de moagem diferentes foram aplicados para ativar o RBMF; uma solução de NaOH foi empregada como ativador alcalino com três concentrações molares (8, 10 e 12 mol/l); e cura térmica de 100ºC por 7 dias. Esses parâmetros iniciais foram obtidos através do procedimento experimental Endurecimento-Mini-Teste (EMC). As propriedades físico-mecânicas dos compósitos foram determinadas e os resultados mostraram uma resistência a compressão de até 110,0 MPa, que é compatível com concreto de cimento Portland de alto desempenho e cimentos álcali-ativados feitos a partir de precursores bem estabelecidos reportados na literatura usando cura térmica.

Resumo Anualmente bilhões de toneladas de agregados são extraídos para aplicação na construção civil, resultando em impactos ambientais e significativo consumo de energia. Assim, baseando-se nos princípios da economia circular, aplicar resíduos como agregados para construção civil é uma boa alternativa para reduzir a extração de recursos naturais e gerar uma destinação mais eficiente para os resíduos. Assim, essa pesquisa objetiva analisar o desempenho técnico, econômico e ambiental de concretos produzidos inteiramente com agregado de escória de aciaria. Os concretos foram caracterizados quanto suas propriedades físicas, como massa específica, absorção de água e resistência à compressão e tração. Ensaios de durabilidade (expansão) também foram realizados. Também foram analisados os custos do concreto de escória de aciaria e o seu impacto ambiental, através da intensidade de ligantes. Os concretos foram avaliados mecanicamente em diferentes idades, sendo observado que a incorporação de escória de aciaria aumenta a resistência à compressão e tração das matrizes. Além disso, em ensaios acelerados, a escória de aciaria não apresentou expansibilidade. A substituição total dos agregados naturais por escória de aciaria permitiu reduzir em 31% o consumo de concreto e cimento, o que representa um decréscimo de 140 kg/m3 para a mesma classe de resistência. Foi observado também que a incorporação de escória de aciaria reduz a intensidade de cimento das misturas e que essas possuem menor custo de produção comparado ao convencional. Esses resultados indicam que os agregados de escória de aciaria podem ser utilizados substituindo os agregados naturais sem causar danos. Este trabalho avalia a viabilidade de usar agregados de escória de aciaria na produção mais limpa de concretos, podendo contribuir para a promoção de soluções sustentáveis para o setor da construção através dos princípios da economia circular.

Abstract Annually billions of tonnes of aggregates are extracted to apply in civil construction generating environmental impacts and energy consumption. So, based on circular economy principles applying residues as aggregates is a good solution to reduce the mining activity and to generate a more efficient destination for the residues. Thus, this research aims to evaluate the technical, economic, and environmental performance of concretes produced entirely with steel slag aggregates. The concretes were characterized through physical properties, as specific gravity, water absorption, compressive and tensile strength. Durability tests (expansibility) were also conducted. The authors analyzed the cost assessment and environmental impact of steel slag concrete production as well. The incorporation of steel slag increases the compressive and tensile strength of concrete, analyzed in different ages. Additionally, the steel slag does not present expansibility when confined in the concrete matrix. The entire replacement of natural aggregates for steel slag allowed to reduce in 31% the cement consumption, a decrease of 140 kg/m3, for the same strength class. The environmental analysis showed that the incorporation of steel slag aggregates reduced the cement intensity of concrete and its impact. Regarding the cost assessment, the mixtures with steel slag presented a lower cost compared to the conventional one. These results indicate that steel slag aggregates could be used in a cleaner production of concrete, replacing natural aggregates with no injury. This research provides the feasibility of using steel slag aggregates in a cleaner and cheaper concrete production and contribute to the promotion of sustainable solutions for the construction sector through the circular economy principles.

resumo: Ao longo dos anos, os concretos de cimento Portland têm sofrido demandas crescentes em termos de construtibilidade, custo, qualidade e impacto ambiental. Essas demandas foram atendidas, principalmente, por meio de mudanças na composição do cimento e introdução de aditivos químicos. Nesse sentido, por meio de uma revisão da literatura, os autores buscaram criar um conjunto de informações sobre a evolução desses materiais e seus padrões de 1937 a 2020 no Brasil. Este trabalho faz parte de um projeto de pesquisa que visa elaborar um protocolo de datação para concretos brasileiros. A partir da revisão realizada, os autores observaram que a ausência de registros sistemáticos no setor da construção civil brasileira dificulta a tentativa de se fazer uma cronologia do desenvolvimento do concreto no país. Além disso, concluiu-se que o conhecimento da evolução do cimento Portland e dos aditivos químicos é uma informação relevante que pode auxiliar em processos de datação de concretos. Os dados de comparação confiáveis, posteriormente combinados com técnicas de caracterização microestrutural, podem servir de base para uma metodologia de datação eficaz.

abstract: Over the years, Portland cement concretes have undergone increasing demands for constructability, cost, quality, and environmental impact. These demands were met, mainly, through changes in the cement composition and the introduction of chemical admixtures. In this sense, through a literature review, the authors sought to create a collection of information on the evolution of these materials and their standards from 1937 to 2020 in Brazil . This work is part of a research project that aims to elaborate a dating protocol for Brazilian concretes. From the review conducted, the authors observed that the absence of systematic records in the Brazilian civil construction sector hinders the attempt to create a chronology of the development of concrete in the country. In addition, we concluded that the knowledge of the evolution of Portland cement and chemical admixtures is relevant information that can assist in concrete dating processes. The reliable comparison data, posteriorly combined with microstructural characterisation techniques, may lay the basis for an effective dating methodology.

Abstract This study explores the potential of the granite residue to be applied as a supplementary cementitious material. Furthermore, the efficiency of grinding methods in the improvement of the residue reactivity was also evaluated. The granite residue was collected in a facility located in Brazil and used as a Portland cement replacement with a substitution rate of 25% in mass. The residue was submitted to wet, dry and additive dry grinding methods, with several different times. The cement-based composites were characterized by quantitative X-Ray diffraction using the Rietveld's method, thermogravimetric analysis, and compressive strength. In conclusion, there was observed a higher efficiency of the wet grinding method, followed by an increase in compressive strength results as grinding time increased. Furthermore, the portlandite content was lower in the cement-based composite with granite residue, especially in the samples ground for 60, 120, and 180 minutes; a fact that summed up with other results for the pozzolanic potential of the granite residue.

Abstract The envelope of a building is responsible for its physical protection against external agents, including humidity and temperature. Thus, the present work seeks to evaluate the effect of air entraining admixtures (AEA) in mortars for laying and coating to improve their physical and thermal performances. The AEA generates macropores, interrupting the system of canaliculi that allows the capillary absorption of water. The AEA used is based on biodegradable surfactant molecules of Linear Alkyl Benzene Sodium Sulfonate. Results compare physical tests (water absorption, capillary coefficient, specific gravity, and mechanical strength), and thermal evaluation (thermal conductivity and specific heat) from two mortars mixtures with varying levels of AEA. Scanning electron microscopy (SEM) of the pore system were also analysed. All mixtures studied presented higher workability and cohesion, reduced thermal conductivity, decreased specific heat, and a reduction in the effects of water absorption, capillary elevation and specific gravity (density). In this sense, the durability of mortars to humidity effect is potentially improved, along with several other properties. Therefore, this work seeks to contribute to the quality of built environments, as well as to promote the technological development of cement-based composites.

Resumen Los cerramientos de un edificio son responsables de su protección física contra agentes externos, incluida la humedad y la temperatura. Por lo tanto, el presente trabajo busca evaluar el efecto de los aditivos inclusores de aire (AEA) en los morteros para asentamiento y revestimiento para mejorar sus rendimientos físicos y térmicos. Los AEA generan macroporos, interrumpiendo el sistema de canalículos que permiten la absorción capilar del agua. El AEA utilizado se basa en moléculas de un surfactante biodegradables - alquil benceno sulfonato de sodio lineal. Los resultados comparan pruebas físicas (absorción de agua, coeficiente capilar, masa específica y resistencia mecánica) y evaluación térmica (conductividad térmica y calor específico) de dos mezclas de morteros con niveles variables de AEA. También se analizó la microscopía electrónica de barrido (SEM) del sistema de poros. Todas las mezclas estudiadas presentaron mayor trabajabilidad y cohesión, reducción de la conductividad térmica, disminución del calor específico y reducción de los efectos de la absorción de agua, elevación del capilar y gravedad específica (densidad). En este sentido, la durabilidad de los morteros al efecto de la humedad es potencialmente mejorada, junto con varias otras propiedades. Por lo tanto, este trabajo busca contribuir a la calidad de los entornos construidos, así como a promover el desarrollo tecnológico de compuestos de matriz cementicia.

Resumo O presente trabalho abrange o desenvolvimento de ladrilho hidráulico sustentável (LHS) produzido com rejeitos de barragem de minério de ferro (RBMF). Inicialmente, a avaliação técnica e a análise ambiental do RBMF foram realizadas através de testes de caracterização física, química e morfológica, lixiviação e dissolução. Sua viabilidade como pigmento também foi investigada. Posteriormente, a análise de valor foi realizada, partindo de um mapa de empatia até o estudo sobre valores ambientais, sociais e emocionais na relação entre pessoas e produtos. Como resultado, o RBMF se apresentou como partículas finas, cristalinas, sem toxicidade, sendo tecnicamente viável para ser empregado como fíler, agregado e pigmento na produção de LHS. A camada de cor do LHS apresentou cores mais homogêneas e menos poros do que as convencionais. Assim, o projeto do LHS foi desenvolvido, incorporando valores intangíveis como: ideologia ambiental, identidade local e expressão social. Nesse sentido, o presente trabalho busca ajudar nas tomadas de decisão envolvendo RBMF como material de construção.

Abstract The present work discloses the development of a sustainable cement tile (SCT) produced with Iron Ore Tailings from tailings dams (IOT). Initially, technical evaluation and environmental analysis of IOT were performed through physical, chemical and morphological characterisation, leaching and dissolution tests. Its feasibility as a pigment was also investigated. Subsequently, the value analysis was performed, starting from an empathy map to a study on environmental, social and emotional values in the relationship between people and product. As result, the IOT presented fine, crystalline particles, no toxicity, and is technically feasible to be employed as filler, aggregate and pigment in the production of SCT. The colour layer of the SCT presented more homogeneous colour and less pores than conventional ones. Therefore, the design of the SCT was developed, incorporating intangible values such as: environmental ideology, local identity and social expression. In this sense, the present work seeks to assist in the decision-making process involving IOT as construction material.

Esse trabalho estuda a viabilidade técnica do aproveitamento de resíduo proveniente do corte de granito para ajustar a basicidade (relação CaO/SiO2) da escória de aciaria LD, visando a sua utilização na fabricação de cimento Portland. Para isso, foram realizadas a caracterização química dos resíduos e a sua mistura e fusão, a fim de se obter uma relação CaO/SiO2 em torno de 0,9 e 1,2. As misturas fundidas foram resfriadas em água e ao forno. Nas amostras resfriadas em água, após uma análise por difratometria de raios X, constatou-se que estas se apresentaram, predominantemente, amorfas. Para as amostras resfriadas ao forno, que se apresentaram cristalinas, observou-se a presença das fases mineralógicas Akermanita e Gehlenita, as quais são consideradas como as fases mineralógicas ideais para a atividade hidráulica das escórias. Esses resultados permitem concluir que o ajuste da basicidade da escória de aciaria LD através da adição de resíduo de granito mostrou-se eficiente, indicando a sua viabilidade técnica para a fabricação de cimento Portland.

This study focuses on the technical feasibility of the utilization of waste from the cutting of granite to adjust the chemical composition of slag from steelworks LD, targeting the addition of clinker Portland cement. For this, chemical characterization of the waste, its mixture and fusion was performed, obtaining a CaO/SiO2 relationship of around 0.9 to 1.2 for the steelworks slag. We selected samples of the waste, mixed, melted and cooled in water and in the oven. Samples cooled in water, after examining with X-ray difractrograms, had been predominantly amorphous. For samples cooled in the furnace, which had vitreous, there was the presence of mineralogical phases Akermanita and Gehlenita, which is considered as the ideal stage for the mineral water activity of the slag. The adjustment of the chemical composition of the slag from steel works by the addition of waste granite was efficient, transforming the waste into a product that is the same as blast furnace slag and can be used in the manufacture of cement.

El objetivo fue evaluar el uso de la arcilla expandida en concretos livianos, dosificada y elaborada de manera que fuera viable el moldeo de placas con una geometría apropiada, capaz de atender las demandas de confort térmico y de las técnicas para estructuras pecuarias. Modelos de galpones de aves fueron construidos en escala 1:12, de acuerdo con Jentzsch (2002) y localizados en dirección este-oeste. Los techos fueron construidos con tres materiales diferentes: placas prefabricadas de concreto aligerado con arcilla expandida (LWC), tejas en fibrocemento (Fcim) y tejas cerámicas (Cer). Los parámetros evaluados al interior de los modelos reducidos fueron: humedad relativa (HR), índice de temperatura de globo negro y humedad (ITGU) y carga térmica radiante (CTR), durante el verano y el invierno. Los resultados mostraron que los parámetros HR, ITGU y CTR fueron estadísticamente diferentes para cada sistema evaluado. El mejor comportamiento se presentó con el modelo de placas prefabricadas de concreto aligerado con arcillas expandidas (LWC).

This research aimed to evaluate the use of the expanded clay on the light concrete, dosed and executed in order to make possible to mold the roof tiles with appropriate geometry, according to the comfort and technique demands of the animals constructions. Models of poultry livestock facilities were build in scale of 1:12, Jentzsch (2002), and were positioned on the East-West direction. The roofs were made of three different materials each one: roofing tiles of light concrete using expanded clay (LWC), roofing tiles of asbestos-cement (Fcim) and ceramic roofing tiles (Cer). The parameters evaluated inside of the reduced models were: relative humidity (RH), and black globe temperature and humidity index (BGHI) and thermal load of radiation (TLR), during the summer and winter. The results showed that the parameters RH, BGHI and TLR were statistically different among the systems. The best performance happened on the model using tiles of light concrete using expanded clay (LWC).

Esse trabalho tem os objetivos de caracterizar o resíduo de manta cerâmica, gerado no lingotamento contínuo dos aços, devido à diminuição da sua capacidade de isolamento térmico, e de estudar a viabilidade técnica da utilização desse resíduo na fabricação de argamassa. O resíduo foi submetido à análise química, difração de raios X e MEV e utilizado na preparação de argamassa. Foram feitas dosagens de 0%, 2%, e 6% em massa do resíduo, em substituição ao cimento, e realizado o ensaio de índice de consistência e compressão na argamassa. Dessa maneira, obtiveram-se resultados em três argamassas distintas. Os resultados indicam um aumento na resistência à compressão com adição do resíduo, em comparação com a argamassa-padrão, e o índice de consistência apresentou alterações pouco consideráveis.

The goal of this study is to characterize the waste of ceramic blankets used in the thermal insulation of the continuous casting machine, which was generated due to the decrease in the capacity of thermal insulation. It also investigated the technical feasibility of the use of this waste as raw material to produce mortar. The waste was characterized by chemical analysis, X-ray diffraction, and SEM. Proportions of 0%, 2%, and 6% of the mass of the waste were used in substitution of cement in the production of mortar samples. Samples were tested to obtain the consistency index and mortar compression tests. The results indicate an increase in the compression resistance with the addition of waste in comparison with standard mortar. The consistency index was not affected by the additions.