abstract Proper curing of concrete is one of the most important processes in the post-concreting period so that concrete can achieve the desired mechanical strength and durability. However, part of the construction works perform this procedure for inadequate periods or often do not perform it; as a result, surface characteristics are commonly affected, resulting in increased porosity and, consequently, increased permeability, cracking and carbonation. Materials that have water retention capacity and subsequent gradual release may be effective as internal curing agents. Superabsorbent polymers (PSA) are already used and widely studied for this purpose, but usually with commercial origin. The objective of this research is to evaluate different water absorption methods in industrial waste of superabsorbent polymer and cellulosic fiber (PSAR) for later use as an internal curing agent in Portland cement matrices. PSAR was homogenized by a process at two different times. The material in its natural state and homogenized had its absorption capacity evaluated using two methods: ISO 17190:2001 and sieve method. For the sieve method, the influence of hydration time on absorption was analyzed. The ISO 17190:2001 method did not show representativeness in the results due to the high absorption variation. The sieve method was more representative and demonstrated efficiency in the homogenization processes, reducing the coefficient of variation by up to 43%. The material with the highest potential for use was PSAR60, with an absorption value of 68.26 g of water per g of PSAR, since the absorption test showed the highest homogeneity and, from this absorption, no longer had significant variations.

Abstract The scarcity of high-purity limestone subjects the cement industry to consider alternative supplementary cementitious materials for cement production. This research aimed to investigate the mechanical properties and the hydration kinetics of cement pastes in the presence of high levels and different fineness of dolomite, especially the formation of thaumasite. A dolomite filler with 20% magnesium oxide, with average diameters of 10 µm, 6 µm and 4 µm was used as a partial replacement for Portland cement at 0%, 15% and 35% in cement pastes cured at 5 ºC and 20 ºC. The results of compressive strength showed similarities in all pastes analyzed, but the fineness of the dolomite showed a significant difference between the strengths obtained. The isothermal calorimetry indicated that the presence of dolomite had a nucleation and dilution effect. The thermogravimetry revealed that dependent of the substitution levels, the pastes with dolomite presented significant differences in the amount of ettringite and carbonate phases. The mineralogical analysis detected the presence of thaumasite only at the temperature of 20 ºC, which this mineral can also form at higher temperatures than those reported in the literature. Finally, we conclude positively about the possibility of using dolomite in cementitious matrices at levels up to 35%, regardless of fineness and curing temperature.

Resumo A escassez de calcário de alta pureza sujeita a indústria cimenteira a considerar materiais cimentícios suplementares alternativos para a produção de cimentos. Esta pesquisa buscou investigar a cinética de hidratação e as propriedades de pastas cimentícias na presença de elevados teores e diferentes finuras de dolomita, em especial à formação de taumasita. Adotou-se um fíler dolomítico com 20% de óxido de magnésio, de diâmetros médios de 10 µm, 6 µm e 4 µm como substituto parcial do cimento Portland nos teores 0%, 15% e 35% em pastas cimentícias curadas a 5 ºC e 20 ºC. Os resultados de resistência à compressão apresentaram semelhanças em todas as pastas analisadas, mas a finura da dolomita mostrou uma diferença significativa entre as médias de resistências obtidas. A calorimetria isotérmica apontou que a presença de dolomita apresentou efeito de nucleação e diluição. A termogravimetria revelou que dependente dos teores de substituição, as pastas com dolomita apresentaram diferenças significativas na quantidade de fases de etringita e carbonatos. A análise mineralógica detectou a presença de taumasita apenas na temperatura de 20 ºC, em que esse mineral também pode se formar em temperaturas mais elevadas do que as temperaturas relatadas na literatura. Por fim, conclui-se positivamente sobre a possibilidade de utilização de dolomita em matrizes cimentícias em teores de até 35%, independente da finura e da temperatura de cura.

Resumo Este estudo analisa, por meio do custo do ciclo de vida e da avaliação do ciclo de vida, a produção de misturas binárias de concreto constituídas por pozolanas artificiais e resíduos de demolição de concreto. Foram desenvolvidas dez formulações diferenciando-as quanto aos traços, conteúdo de ligantes e agregados, a fim de verificar o potencial emprego em pilares de concreto, tendo sido, portanto, adotado como sendo a unidade funcional do estudo. As devidas substituições foram de 25% de cimento Portland por cinza volante e cinza de casca de arroz, além de substituições de 15% e 30% de agregados graúdos naturais por resíduos de demolição de concreto. Os resultados evidenciam que as misturas com pozolanas e resíduos de demolição apresentaram uma maior resistência de penetração de cloretos, o menor custo de concreto foi alcançado na maior resistência característica de 35 MPa e que o concreto contendo 15% de substituição do agregado graúdo natural pelo agregado reciclado de concreto e substituição de 25% de cimento por cinza de casca de arroz pode ser classificado como o mais sustentável, principalmente em emissões de dióxido de carbono, dentre as misturas estudadas.

Abstract This study analyses, by means of lifespan cost and lifespan assessment, the production of binary concrete admixtures compound by artificial pozzolan and concrete demolition waste. Ten formulations were developed, differentiating them in terms of mixtures, binder and aggregate content, in order to verify their potential use in concrete columns. The replacements were 25% of Portland cement for fly ash and rice husk ash, 15% and 30% of natural coarse aggregates for concrete demolition waste. The results revealed that the mixtures with pozzolan and demolition waste showed higher resistance to chloride penetration. The lowest concrete cost was achieved in the highest compressive strength (35 MPa) and the concrete admixture containing 15% replacement of the natural coarse aggregate by the recycled concrete aggregate and 25% substitution of cement by rice husk ash can be classified as the most environmentally sustainable one, especially in carbon dioxide emissions, among the mixtures studied.

Resumo A presente investigação objetiva analisar a utilização de materiais pozolânicos e resíduos de demolição de concreto nas propriedades mecânicas e de durabilidade em concretos com misturas binárias. Foram produzidas dez formulações, distinguindo-as em diferentes traços com o uso de diferentes cimentos Portland, diferentes pozolanas e agregados graúdos da demolição de concretos, a fim de verificar suas particularidades através dos ensaios de resistência à compressão axial, módulo de elasticidade longitudinal e penetração de íons cloreto por imersão. As substituições de materiais se deram em 15 e 30% do agregado graúdo natural por resíduos de demolição de concreto e em substituições de 25% do aglomerante por cinza de casca de arroz e cinza volante para as misturas binárias. Os resultados evidenciaram que nos testes de resistências à compressão axial e módulo de elasticidade dos concretos, os valores finais foram afetados pelo uso dos resíduos de demolição, todavia balanceados com o uso dos materiais cimentícios suplementares. Quanto ao ensaio de durabilidade, verificou-se que os menores coeficientes ocorreram nos traços com a utilização do CP V-ARI, juntamente com as pozolanas, nas misturas com substituições parciais do agregado natural por agregado reciclado em 15%. Pôde-se concluir, contudo, a viabilidade da utilização de agregados reciclados em concretos, porém condicionados com o uso concomitante de materiais pozolânicos.

Abstract The objective of this study is to analyse the use of binary mixtures of pozzolanic materials and concrete demolition waste in concrete mixtures, especially the resulting mechanical properties and durability. A total of ten concrete formulations were produced distinguishing them in different types using different Portland cements, different artificial pozzolans and coarse aggregates from concrete demolition. The particular properties of each formulation were verified by testing the axial compressive strength, longitudinal modulus of elasticity and penetration of chloride under immersion. Substitutions were of 15% w.t. and 30% w.t. natural coarse aggregate substituted with concrete demolition waste and, in the case of binary mixtures, additional 25% w.t. of the binder agglomerate substituted with rice husk ash or fly ash. Results showed that the final strength to axial compression and modulus of elasticity of concrete mixtures were negatively affected by utilising demolition waste, but this effect was balanced by adding supplementary cementitious materials. Regarding the durability test, it was found that the lowest coefficients occurred in the mixtures using CP V-ARI, together with artificial pozzolans, in mixtures with 15% w.t. substitution of natural aggregate with recycled aggregate. It was concluded that using recycled aggregates in concrete is viable but conditioned to the concomitant use of pozzolanic materials.

Resumo Pozolanas ricas em sílica, como a Cinza de Casca de Arroz (CCA), contribuem para o aumento da resistência à compressão, mas, ao mesmo tempo, podem contribuir para a ocorrência de reação álcali agregado (RAA). Por sua vez, as pozolanas que contêm aluminatos, como o Resíduo de Cerâmica Vermelha (RCV), podem ser eficientes para a mitigação da RAA, no entanto, há uma tendência à reduzir a velocidade de desenvolvimento da resistência à compressão. A assocoação de diferentes tipos de materiais pozolânicos, contudo, podem resultar em um efeito sinérgico, compensando deficiências individuais. Este artigo apresenta um estudo com CCA, RCV e o emprego combinado dos dois materiais, com o objetivo de obter melhorias tanto quanto ao comportamento mecânico quanto à durabilidade avaliada por RAA. Foi empregado um teor de substituição de 20% de cimento por material pozolânico. Os resultados do ensaio acelerado de RAA indicaram que a CCA é prejudicial para a RAA, mesmo quando empregada com agregado não reativo. Já o RCV é capaz de mitigar a RAA, mesmo quando empregado em conjunto com a CCA. Para oss resultados de resistência à compressão, a CCA pode compensar uma pequena perda de resistência associada ao uso de RCV.

Abstract Pozzolans rich in silica, such as Rice Husk Ash (RHA), contribute to compressive strength gain but at the same time might increase alkali-aggregate reaction (AAR) in mortar mixtures. Pozzolans that have aluminates, such as Fired Clay Brick Waste (FCW), can be efficient to mitigate AAR but tend to lead to a slower compressive strength development. The association of different types of pozzolans, however, may result in a synergistic effect, compensating individual deficiencies. This paper presents a study of mixtures containing RHA, FCW and these two materials combined, aiming to obtain benefits in the mechanical behavior and in the durability regarding AAR. A substitution rate of 20% Portland cement by pozzolanic material was used. Through accelerated AAR tests and compressive strength measurements, it was found that while RHA is considered harmful to AAR - even when using an innocuous aggregate - FCW presents benefits, also avoiding this deleterious effect when combined with RHA. The same occurs in the compressive strength development, where RHA compensates a small loss of compressive strength associated with the use of FWC alone.

Resumo O comportamento elástico do concreto é estimado a partir de sua resistência a compressão ou determinado por ensaios estáticos ou dinâmicos. Como a maioria das normas não consideram o teor de umidade interna do concreto e desconsideram o uso de agregados reciclados ao propor equações para a estimativa do módulo de elasticidade, é frequente se observar divergências entre os valores determinados. Nesse trabalho, a influência da umidade do exemplar e do uso de agregados reciclados no módulo de elasticidade dinâmico são avaliadas. Foram utilizados um agregado basaltico e dois agregados provenientes da cominuição de concreto, sendo produzidos concretos com resistência entre 25 MPa e 55 MPa. Os módulos de elasticidade dinâmicos dos exemplares foram determinados nos estados saturado e seco, variando entre 26 GPa e 46 GPa. Conclui-se que há sensíveis diferenças de módulo de elasticidade dinâmico entre o concreto seco e saturado e em função do tipo de agregado utilizado, sendo imprescindível que esses fatores sejam considerados nas equações propostas pelas normas para a estimativa do módulo de elasticidade.

Abstract The elastic behavior of the concrete is estimated from its strength or determined by static or dynamic tests. However, because the codes of practice do not standardize the internal moisture content of the concrete and disregard the use of recycled aggregates when proposing equations for the estimation of the modulus of elasticity, discrepancies between the values measured and estimated are frequent. The influence of the moisture content of concrete containing basaltic coarse aggregates and coarse recycled concrete aggregate in the dynamic modulus of elasticity is discussed in this paper. A basalt coarse aggregate and two recycled coarse aggregates where used. For each type of coarse aggregate, concrete with compression strength between 25 MPa and 55 MPa were produced. The dynamic modulus of elasticity of the saturated samples were determined and range from 26 GPa to 46 GPa. There is a significant difference in the value of the dynamic modulus of elasticity for dry concrete versus saturated concrete, also influenced by the type of aggregate. Estimations of the modulus of elasticity from the compressive strength equations proposed by the codes of practice must be improved considering its characteristics.

RESUMO Este trabalho teve como objetivo avaliar o aumento da reatividade da cinza volante (CV) através do método sonoquímico combinado ao processo de sifonação da CV, a fim de separar materiais constituintes por fases, sendo elas amorfas e cristalinas. Em seguida, foram realizados tratamentos sonoquímicos em dois tipos de equipamentos como forma de comparação. Os materiais tratados foram caracterizados pelas técnicas de tamanho de partícula, massa específica, área superficial, composição química e mineralógica, e por fim, moldados conforme a norma NBR 5752:2014. O método Chapelle modificado também foi aplicado para verificar o consumo de hidróxido de cálcio. Como estudo complementar, foram realizadas análises microestruturais da CV antes e depois da aplicação do método sonoquímico utilizando a microscopia eletrônica de varredura. Os resultados de resistência à compressão comprovaram que o método utilizado contribuiu para um aumento de 84 para 112,9% do índice de pozolanicidade do material associado à aplicação do ultrassom. As amostras CV NAT, CV ULT SP e CV ULT UNI foram capazes de fixar maior quantidade de cal do que a CV SIF. Entretanto, o índice de atividade pozolânica, por meio da hierarquização indireta indica um comportamento favorável com a possibilidade, inclusive, de desclassificar a CV como material pozolânico, caso ela não passe por um processo de beneficiamento. Nas imagens microestruturais verificou-se uma redução no tamanho das partículas, causado, provavelmente pela quebra das pleosferas da CV.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the increase of fly ash reactivity (CV) through the sonochemistry method combined with the CV siphoning process, in order to separate constituent materials by phases, being amorphous and crystalline. After that, sonochemistry treatments were performed in two types of equipment as a way of comparison. The treated materials were characterized by the techniques of particle size, specific mass, surface area, chemical and mineralogical composition, and, finally, molded according to the norm NBR 5752: 2014. The modified Chapelle method was also applied to verify the consumption of calcium hydroxide. As a complementary study, microstructural analysis of CV was performed before and after the application of the sonochemistry method using scanning electron microscopy. The results of compressive strength proved that the method used contributed to an increase from 84 to 112.9% of the pozzolanicity index of the material associated with the application of ultrasound. The samples CV NAT, CV ULT SP and CV ULT UNI were able to fix higher amount of lime than CV SIF. However, the index of pozzolanic activity, through indirect hierarchization indicates a favorable behavior with the possibility, even, of declassifying the CV as pozzolanic material, if it is not submitted to a beneficiation process.. In microstructural images there was a reduction in particle size, probably caused by the breakdown of the CV pleospheres.

O desenvolvimento científico do cimento Portland é bastante difundido no Brasil e no mundo. Entretanto, o cimento sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), embora seja considerado de menor impacto ambiental, ainda têm como base estudos em fase relativamente precoce em relação aos já desenvolvidos para o cimento Portland mundialmente e com menor expressão ainda no âmbito nacional. Na produção do clínquer CSAB, produto base para a produção deste cimento, uma questão relevante está relacionada ao conteúdo de enxofre presente na farinha precursora, que é maior que no clínquer Portland. Materiais percursores a base de enxofre são necessários para formação de fases como a ye'elimita e anidrita, sendo que em quantidades inadequadas podem ser volatilizados subprodutos a base de enxofre que geram transtornos operacionais e ambientais. O excesso de enxofre na matéria-prima do cimento Portland pode ocasionar a elevação da emissão de SO2 com os gases de saída, abafando a suspensão do pré-aquecedor, além de provocar a formação de anéis de colagem no forno, escapando para atmosfera o SO2, o que pode contribuir para formação de chuvas ácidas. Além disso, a viabilização da produção do cimento CSAB depende da disponibilidade de matérias-primas a baixo custo, sendo o aproveitamento de resíduos industriais uma alternativa. Dentre os resíduos com potencial de uso em farinhas precursoras de clínquer CSAB destaca-se o lodo de anodização de alumínio, uma rica fonte de alumínio, elemento importante para formação desses cimentos. Assim, é importante avaliar o comportamento frente à perda de massa de farinhas precursoras de clínquer CSAB sintetizadas a partir de lodo de anodização do alumínio para verificar a influência do resíduo na decomposição de fases sulfatadas acima da temperatura de formação da ye'elimita (1250ºC). Foram compostas farinhas com reagentes químicos puros, com resíduo e com materiais convencionais. As matérias-primas foram proporcionadas por equações potenciais de formação de fases sintéticas a partir da composição de óxidos da farinha. Para verificação da perda de massa, foram realizadas análises termogravimétricas no intervalo de temperatura compreendido entre 30 e 1450ºC. O estudo comprovou a potencialidade no uso de resíduos do processamento de alumínio para produção de cimentos CSAB e se verificou que há um limite de temperatura próximo aos 1250ºC para evitar decomposição de fases sulfatadas e a consequente emissão de SO2.

Portland cement science is well established in Brazil and in the world; however, the development of calcium sulfoaluminate belite (CSAB) cements, considered a low-environmental impact material, is still in its initial stages relative to cement Portland abroad and there are even fewer studies nationally. One concern regarding the production of CSAB cements is the high amount of sulfur in the raw materials. Excess sulfur in the feed-stock of Portland cement causes the increase of SO2 emissions, a dampening the efficiency of the pre-heater in the clinker factory, in addition to causing the formation of bonding rings inside the kiln. The viability of the production of CSAB cement depends on the availability of raw materials at low cost, preferably with the use of an alternative industrial waste. Thus, the aim of this work is to analyze the mass loss of lab-made CSAB mixtures up to a temperature of 1450ºC, in order to verify the decomposition of sulfated compounds and to evaluate the possibility of replacing bauxite by an alternative source of Al2O3, namely by aluminum anodizing sludge (AAS) residue, which presents itself as an interesting raw-material for the production of CSAB clinker due to its high content of alumina. Mixtures made with pure chemicals, AAS residue and conventional materials were produced. Raw materials were proportioned based on equations formation of compounds synthetic from the mixture oxides composition. To check the mass loss, thermogravimetric analyzes were performed. It was concluded that the maximum temperature for CSAB clinker production should be close to 1250ºC to avoid decomposition of sulfur-containing phases and their related SO2 emissions.

Atualmente há um expressivo aumento no consumo de cimento, aliado à crescente preocupação ambiental inserida dentro do processo industrial. Com o intuito de amenizar impactos gerados pelo consumo de matéria-prima e emissão de CO2 para a atmosfera, foi realizado um estudo em laboratório no qual a escória do forno panela (EFP), um resíduo da indústria siderúrgica, foi empregada para fabricação do clínquer Portland. O objetivo é avaliar a qualidade do clínquer e a emissão de CO2 gerada ao adicionar esse subproduto na farinha do clínquer. Foram realizadas análises termogravimétricas para quantificar as emissões de CO2 por farinhas sem e com EFP, a partir da avaliação de sua decomposição em elevadas temperaturas. Os clínqueres produzidos foram avaliados qualitativamente por difração de raios X e microscopia óptica. Os resultados demonstram que o clínquer produzido com EFP tem uma emissão de CO2 16,51% mais baixa que o clínquer referência, produzido apenas com reagentes químicos puros. Os resultados dessa análise mineralógica por difração de raios X e microscopia óptica de luz refletida mostraram-se satisfatórios, observando-se uma melhor queimabilidade da farinha com EFP.

Currently, there is a considerable increase in cement consumption, alongside a growing concern with environmental issues in the industrial process. In order to mitigate the impacts caused by the consumption of raw materials and CO2 emissions in the atmosphere, a laboratory study was conducted in which ladle furnace slag (LFS) from the steel industry was used in the manufacture of Portland cement clinker. The aim of this paper is to evaluate the quality of the clinker and CO2 emissions generated by adding ladle furnace slag (LFS) to the raw meal used in clinker production. Thermogravimetric analyses were performed to quantify the CO2 emissions generated by mixtures with and without LFS, based on the evaluation of their decomposition at increased temperatures. The clinkers produced were evaluated qualitatively by X-ray diffraction and optical microscopy. The results demonstrated that clinker produced with LFS had CO2 emissions 16,51% lower than those of the control clinker, made only with pure reagents. The results of the mineralogical analysis and optical microscopy in reflected light were satisfactory, showing evidence of improved raw mix burnability with LFS.

Objetivou-se avaliar dois níveis de concentrado (20 e 40% da matéria seca) e a presença ou ausência de extrato etanólico de própolis (EEP) na ração (30% p/v). Avaliaram-se o consumo e a digestibilidade aparente dos nutrientes, a produção e composição do leite, o peso vivo e a eficiência alimentar e de utilização do concentrado para produção de leite. Foram utilizadas oito vacas da raça Holandesa, distribuídas em dois quadrados latinos 4 × 4, com quatro períodos de 21 dias (14 dias de adaptação dos animais às rações e 7 para coleta de dados). As rações experimentais foram compostas de silagem de milho na proporção de 80 ou 60% e concentrados à base de fubá de milho e farelo de soja, com adição de 34 mL de EEP por dia quando os tratamentos assim requeriam. Os animais foram alojados em baias individuais, onde receberam alimentação à vontade e foram ordenhados duas vezes ao dia. Não houve interações entre níveis de concentrado e própolis em nenhum parâmetro avaliado. Não houve efeito de EEP para nenhum parâmetro avaliado. As rações com 40% de concentrado proporcionaram aumento nos consumos diários de matéria seca, concentrado e nutrientes digestíveis totais (NDT) e causaram decréscimo no consumo de volumoso em relação àquelas com 20% de concentrado. Os níveis de concentrado na ração não alteraram os coeficientes de digestibilidade aparente total. Houve maior produção de leite, produção de leite corrigida para 3,5% de gordura, teor de proteína e produção de gordura e proteína no leite quando fornecidas as rações com 40% de concentrado. Embora o nível de 40% de concentrado tenha proporcionado melhor desempenho produtivo, a eficiência obtida com esse nível foi de apenas 0,68 kg de leite/kg de concentrado. A adição de própolis não altera o consumo, a digestibilidade e o desempenho de vacas produzindo acima de 20 kg de leite/dia.

Two levels of concentrate (20 and 40% dry matter) and presence or absence of propolis ethanolic extract (PEE) in the diet at 30% w/v were evaluated in this study. The intake and apparent digestibility of nutrients, milk production and composition, live weight, feed efficiency and concentrate use for milk production were evaluated. Eight Holstein cows were distributed in two 4 × 4 Latin squares. The experiment was carried out in four 21-day periods, the first fourteen days were for the animals to adapt to the diets and the last seven days were for data collection. The experimental diets consisted of corn silage in the proportion of 80 or 60%, and concentrates based on corn and soybean meal, in addition to 34 mL PEE per day in the treatments that required this additive. The animals were housed in individual pens, fed ad libitum and milked twice a day. There was no interaction between concentrate levels and propolis, and there was no PEE effect for the evaluated parameters. The diets with 40% concentrate increased the daily dry matter, concentrate and TDN intakes, and caused reduction in forage intake in relation to diets with 20% concentrate. The total apparent digestibility coefficients did not change as a function of concentrate level in the ration. There was greater milk production, production of milk corrected to 3.5%, protein content and fat and protein production in milk in the diets with 40% concentrate. Although 40% concentrate diet allowed higher productive performance than 20% concentrate, the efficiency was only 0.68 kg milk/kg of concentrate. The addition of propolis does not alter the intake, digestibility and performance of cows producing above 20 kg of milk/day.