Abstract Self-compacting concretes (SCCs) are considered promising materials in the civil engineering field. Their main characteristic is the ability to compact only through gravitational force. Mineral additions such as rice husk ash (RHA) and fly ash (FA) are recommended to be used in SCCs during their mix designing, in order to increase fluidity and mechanical strength. These materials are also considered wastes from industry, without a certain destination, which contributes to environmental pollution. In this study, four mixtures of SCC were tested using RHA and FA with two different types of Portland cement, CEM CP IV and white CEM. For the fresh state tests, all of the SCCs mixtures showed satisfactory results. The SCCs with white CEM showed higher mechanical strength at 7 days than CEM CP IV. Analyzing the mineral additions, their use improved the mechanical strength of SCCs at 28 days, there is also observed a higher pozzolanic effect to RHA.

ABSTRACT Cellular concrete has a porous structure and low density, resulting from a mixture of binders, fine aggregates and air pores. One way of inserting the air pores is through a preformed foam. The foam is composed of air bubbles, which influence the behaviour of cellular concrete both in the fresh and hardened state. Recent studies have proposed the use of xanthan gum (XG) as a foam thickening agent, which increases the foam stability and improves the performance of cellular concrete in the hardened state. However, the functioning of XG and the use of different contents is still unclear. Thus, this work presents a study of the influence of xanthan gum on the quality of preformed foam, as well as on the physical and mechanical properties of cellular concrete. Samples with two different densities (800 Kg/m3 and 1200 Kg/m3) were evaluated. The content that provided better foam quality was 2% of XG. In cellular concrete, the addition of XG proved to be more efficient for foamed concrete with a target density of 800 Kg/m3, since decreases the void ratio, as well as the interconnectivity between pores. Likewise, xanthan gum promoted an increase in compressive strength.

RESUMO O concreto celular é um material cimentício de estrutura porosa e com baixa densidade, resultante do endurecimento de uma mistura constituída por aglomerantes, agregados miúdos e poros de ar. Uma das formas de inserҫão dos poros de ar é através de uma espuma pré-formada, composta por bolhas de ar, as quais influenciam o comportamento do concreto celular no estado fresco e endurecido. Trabalhos recentes propuseram a utilizaҫão de pequenas quantidades Goma Xantana (XG) como agente espessante da espuma, e verificaram que XG aumentou a estabilidade da mesma e proporcionou melhor desempenho ao concreto celular no estado endurecido. No entanto, o funcionamento da XG em diferentes teores ainda não está esclarecido. Assim, este artigo apresenta um estudo da influência de XG na qualidade da espuma pré-formada, como também nas propriedades físicas e mecânicas do concreto celular. Foram avaliadas amostras com duas densidades diferentes, 800 Kg/m3 e 1200 Kg/m3. A composiҫão que proporcionou melhor qualidade da espuma foi 2% de XG. No concreto celular, a adiҫão de XG mostrou-se mais eficiente para as amostras com densidade alvo de 800 Kg/m3, pois proporcionou uma diminuiҫão do índice de vazios e da interconectividade entre poros, além de maior resistência á compressão.

RESUMO A casca do arroz aparece como um subproduto de grande importância para a geração de energia devido ao seu elevado poder calorífico, assim como as cinzas resultantes do processo de queima que são ricas em sílica. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os efeitos da incorporação da cinza da casca de arroz e da alumina calcinada nas propriedades físicas e térmicas de cerâmicas refratárias. As matérias-primas foram caracterizadas quanto à composição química pela Fluorescência de Raios-X e composição de fases por Difração de Raios-X. As propriedades físicas investigadas foram porosidade aparente, absorção de água, densidade aparente, retração linear e variação de massa. As propriedades térmicas avaliadas foram resistência ao choque térmico à temperatura de 500 ºC e a condutividade térmica. A cinza da casca de arroz empregada nesta pesquisa confirmou seu potencial como precursor cerâmico no desenvolvimento de refratários silicosos. Após a sinterização observou-se a presença das fases cristobalita, alumina-α, mulita e quartzo. Com a adição de 10 % de cinza de casca de arroz observou-se um aumento da retração linear das cerâmicas. A porosidade aparente, a absorção de água, a condutividade térmica e a resistência ao choque térmico aumentaram com a adição de alumina calcinada, em particular no percentual de 30 %. As modificações nas propriedades podem ser explicadas pelo aumento da porosidade e pelas fases, em especial alumina-α. A resistência ao choque térmico e condutividade térmica apresentaram valores aceitáveis para o uso na indústria siderúrgica.

ABSTRACT The rice husk appears as a by-product of great importance for energy generation due to its high calorific value, as well as the ashes resulting from the burning process which are rich in silica. The main objective of this assignment was to evaluate the effects of the incorporation of rice husk ash and calcined alumina on the physical and thermal properties of refractory ceramics. The raw-materials were characterized in terms of chemical composition by X-Ray Fluorescence, phase composition, by X-Ray Diffraction. The physical properties investigated were apparent porosity, water absorption, bulk density, linear retraction and mass variation. The thermal properties evaluated were thermal shock resistance at 500 ºC and thermal conductivity. The rice husk ash used in this research confirmed its potential as a ceramic precursor in the development of silicate refractories. After sintering, the presence of the cristobalite, alumina-α, mullite and quartz phases was observed. With the addition of 10 % of rice husk ash, there was an increase in the linear retraction of the ceramics. The apparent porosity, water absorption, thermal conductivity and thermal shock resistance increased with the addition of calcined alumina, in particular in the percentage of 30 %. The modifications in properties can be explained by the increase in porosity and the phases, in particular alumina-α. Resistance to thermal shock and thermal conductivity showed acceptable values for use in the steelworks industry.

RESUMO O principal objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da incorporação de cinza da casca de arroz e microfibras de wollastonita, adicionadas por substituição parcial de argila, nas propriedades físicas e térmicas de compósitos cerâmicos refratários. As matérias-primas foram caracterizadas quanto à composição química (FRX), composição de fases (DRX) e granulometria por laser. Os compósitos foram avaliados pelas propriedades físicas - porosidade aparente, densidade aparente, absorção de água, retração linear após sinterização e variação de massa - e propriedades térmicas - condutividade térmica e choque térmico. A cinza da casca de arroz utilizada no presente trabalho provou ter potencial como precursor cerâmico no desenvolvimento de refratários. A substituição da argila pela cinza e pelos diferentes percentuais de microfibra resultou em um aumento da absorção de água e da porosidade aparente e uma redução na retração linear de queima. O aumento da porosidade sugere que a reação de mulitização foi insuficiente. No que concerne o desempenho térmico, a condutividade térmica foi inversamente proporcional à porosidade e ao percentual de microfibra. Ademais, quanto maior foi o gradiente de temperatura de choque-térmico menor foi o número de ciclos resistidos pelos compósitos.

ABSTRACT The main objective of this work was to evaluate the effects of rice husk ash and wollastonite microfibers incorporation, added per clay partial substituition, on physical and thermal properties of refractory ceramic composites. The raw materials characterization occurred with respect to their chemical composition (XRF), phase composition (XRD) and granulometry by laser. The composites were avaluated by physical properties - apparent porosity, bulk density, water absorption, linear retraction after sinterization and mass variation - and thermal properties - thermal conductivity and thermal shock. The rice husk ash used in the present work proved to have potential as a ceramic precursor in the development of refractories. The clay substitution per ash and the microfiber different percentages resulted in an increase in water absorption and apparent porosity and a reduction in the linear retraction. The increase in porosity suggests that the mullitization was insufficient. Regarding the thermal performance, the thermal conductivity was inversely proportional to the porosity and the microfiber percentage. In addition, the higher the thermal-shock temperature gradient the lower was the number of cycles resisted by the composites.

RESUMO: Neste trabalho apresenta-se um estudo experimental da variação espacial da dureza ou resistência à indentação de um concreto autoadensável. Inicialmente é apresentada a comparação da metodologia utilizada com os valores obtidos por simulação numérica com o intuito de validação da mesma. O comprimento de correlação (Lcor) obtido do semivariograma utilizando o modelo Gaussiano é próximo ao valor simulado numericamente, especialmente quando a distância entre os pontos medidos é menor que o Lcor procurado. Utilizando esclerometria foi possível concluir que para encontrar o valor do comprimento de correlação do concreto é necessário realizar medições em pontos próximos, na ordem de 2cm. Com esta metodologia, o valor de Lcor encontrado é próximo ao obtido utilizando macro-indentação, procedimento esse mais complexo e demorado. Assim, para o concreto autoadensável em estudo, encontrou-se o comprimento de correlação equivalente a um valor entre 5 a 6 vezes o tamanho máximo do agregado graúdo.

ABSTRACT: This paper presents an experimental study of spatial variation of hardness or indentation strength of a self-compacting concrete. With the pourpose of validation, the comparison between the used methodologies with the values obtained by numerical simulation is presented. The correlation length (Lcor) obtained on the semivariogram using a Gaussian model is similar to the numerically simulated value, especially when the distance between the measurements is less than the sought Lcor. Using sclerometry, it was possible to infer that to find the value of concrete correlation length it is necessary to measure nearby points, at ca. 2cm apart. With this scheme, the value of Lcor found is close to the obtained using macro-indentation, a more complex and time-consuming procedure. Finally, for the studied self-compacting concrete, the correlation length is equivalent to a value between 5 to 6 times the maximum aggregate size.

RESUMO Neste trabalho foi analisado experimentalmente a resistência à compressão axial, em corpos de prova cúbicos com 10 cm de lado, de três traços de concreto com resistências característica das classes de 30 MPa, 50 MPa e 65 MPa. No momento dos ensaios, os corpos de prova cúbicos foram carregados na mesma direção da moldagem, carregamento na direção do lançamento, ou foram girados 90º para caracterizar o carregamento normal à direção do lançamento. Assim, a direção de aplicação da carga de compressão para a análise da resistência à compressão foi realizada na direção paralela e perpendicular ao lançamento do concreto nos moldes. Também, foi analisado o modo de fratura das amostras quando modificadas as condições de contorno na execução dos ensaios de compressão axial. Na primeira condição de contorno foi usado graxa entre os corpos de prova e os pratos da máquina de ensaios para minimizar o atrito entre eles. Na segunda configuração, placas de aço de 3 mm de espessura foram coladas nas faces dos corpos de prova maximizando assim o atrito. Dentre as principais conclusões, percebe-se a variação da resistência de acordo com a direção do carregamento. Para o concreto de 50 MPa, quando aplicado o carregamento paralelo ao lançamento do concreto, as resistências à compressão foram, em média, 16% superiores comparado ao carregamento aplicado perpendicular ao lançamento. Em relação às condições de contorno, verifica-se que, quando os corpos de prova estão com suas faces restringidas, há um acréscimo significativo de resistência à compressão devido ao confinamento, independentemente da classe de concreto analisado. É possível verificar uma potencial contribuição ao desenvolvimento de projetos de concreto armado e análise estrutural desse material no ramo da construção civil.

ABSTRACT In this work the axial compression strength of 10 cm side cubic specimens of three concrete with characteristic strengths of 30 MPa, 50 MPa, and 65 MPa were analyzed experimentally. The compression load was applied in the same direction and perpendicular to the casting direction of the cubic specimens. The fracture mode was analyzed when the boundary conditions of the tests were modified. In the first boundary condition, grease was applied between the specimens and the machine’s plate to minimize friction. In the second boundary condition, 3 mm steel plates were glued to the sides of the specimens to maximize friction. One of the main results was that the strength change with the load direction. For the 50 MPa concrete, the compression strength was 16% higher when it was parallel to the casting direction than when it was perpendicular. With respect to the boundary conditions, it is found that when the specimen sides were restricted, there was an increase in the compression strength, independently of the concrete class. These results may be a potential contribution for the development of the reinforced concrete project and its structural analysis.

RESUMO Visando desenvolver um novo produto com bom desempenho térmico-acústico-mecânico para servir como alternativa aos materiais comumente utilizados para vedação, foi produzido um compósito a partir de uma matriz cimentícia leve e casca de arroz. A matriz cimentícia consistindo em uma pasta de cimento com ar incorporado, que é intitulada por vários pesquisadores como concreto celular, tem como características principais sua reduzida massa específica e o grande número de pequenos poros não interligados. Por sua vez, a casca de arroz é uma fibra vegetal oriunda da benfeitoria do arroz abundante no estado do Rio Grande do Sul, que é o maior produtor nacional do grão, e que não possui atualmente uma destinação adequada. O concreto celular e o compósito (concreto celular mais casca de arroz) foram testados quanto à resistência mecânica à compressão axial simples e quanto aos desempenhos acústico e térmico. Em relação à resistência à compressão, apesar de constatar-se que a casca de arroz influenciou negativamente no produto, ambos os materiais atingiram respectivamente as resistências mínimas de 1,20 MPa e 1,50 MPa estipuladas pelas NBR 13.438 e NBR 15.270, entretanto, somente a matriz atendeu aos 3,00 MPa exigidos pela NBR 6136. Na análise acústica, o compósito obteve um melhor desempenho quanto a absorção acústica, por outro lado, quanto ao isolamento acústico os materiais não apresentaram valores estatisticamente diferentes, impossibilitando afirmar qual produto é superior. No que concerne a condutividade térmica, o compósito com casca de arroz apresentou desempenho inferior à matriz, fato atribuído à elevada quantidade de matéria orgânica presente nas fibras.

ABSTRACT Aiming to develop a new product with good thermal-acoustic-mechanical performance to serve as an alternative to the materials commonly used for sealing, a composite was fabricated from a light cementitious matrix and rice husk. The cement matrix consisting in a cement paste with incorporated air, titled by several researchers as cellular concrete, presents main characteristics such as low specific mass and the large number of non-interconnected small pores. In turn, the rice husk is a vegetal fiber derived from the residue of rice production abundant in the Rio Grande do Sul state, the largest national producer of the grain. The cellular concrete and the composite (cellular concrete plus rice husk) were tested for mechanical resistance by single axial compression and by acoustic and thermal performance. Regarding the compressive strength, although the rice husk had a negative influence on the product, the both materials reached respectively the minimum strengths of 1.20 MPa and 1.50 MPa stipulated by NBR 13.438 and NBR 15.270, however, only the matrix (cellular concrete) hit the 3.00 MPa required by the NBR 6136. For the acoustic test, the composite obtained a better performance in acoustic absorption; on the other hand, concerned with the acoustic insulation the two materials did not present statistically difference, thus, one is impossible to affirm which one is better. About, the thermal conductivity, the composite with rice husk presented inferior performance to the matrix, which would be attributed to the high organic matter content present in the fibers.