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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2017 O concreto de autoadensável de alto desempenho (CAAAD) é tipo de concreto que tem sido desenvolvido para apresentar elevada fluidez e estabilidade e, ao mesmo tempo, elevada resistência mecânica e durabilidade. Entretanto, em decorrência de grandes quantidades de cimento Portland, aditivo superplastificante e adições minerais, junto com uma baixa relação água/aglomerante empregada, essas misturas se tornam vulneráveis aos fenômenos autógenos de retração. Com o objetivo de mitigar os efeitos da retração autógena, este trabalho estudou composições de CAAAD com os aditivos redutor de retração nos teores 0,5; 1,0 e 1,5% e compensador de retração para os teores de 5, 10 e 15% em composições com relações água/aglomerante de 0,25 e 0,32. No estado fresco foi avaliado o comportamento reológico das misturas, por meio de um reômetro de concreto, para os intervalos de 10, 25, 40, 60 e 90 minutos. Os ensaios de espalhamento, funil V, anel J e segregação também foram realizados. No estado endurecido, foram avaliadas as propriedades mecânicas, retração autógena livre e restringida pelo anel de restrição. Em pastas, foram realizados ensaios de calorimetria de condução isotérmica e ensaios reológicos, para os mesmos teores de aditivos mitigadores de retração empregados nos concretos. De posse dos resultados, pôde-se observar que todos os concretos com os aditivos redutor e compensador de retração puderam ser classificados como CAA aos 10 minutos, com valores de espalhamento variando entre 650 e 710 mm. As misturas com aditivo compensador de retração apresentaram os maiores consumos de aditivo superplastificante e as maiores perdas de fluidez, ao contrário das misturas com aditivo redutor de retração que apresentaram as menores reduções. Pôde-se perceber que todas as composições com aditivos mitigadores de retração geraram os menores valores de retrações autógena livres até os 7 dias de hidratação e não apresentaram fissuras no ensaio retração autógena restringida para o mesmo período. As composições com aditivos compensadores (10 e 15%) e relação água/aglomerante 0,32 apresentaram expansão aos 7 dias de hidratação. As propriedades mecânicas não foram comprometidas pelo uso dos aditivos redutor e compensador de retração, exceto para a composições com 15% de aditivo compensador de retração. Abstract: High performance self-compacting concrete (HPSCC) is a type of concrete that has been developed to exhibit high flowability and mix stability and, at the same time, high strength and durability. However higher amounts of Portland cement, superplasticizer, and mineral admixtures, together with low water/binder ratios are used to produce these concretes. Thus, these mixtures became susceptible the autogenous shrinkage. Shrinkage-reducing admixture (SRA) and compensating admixture (SCA) were used in high performance self-compacting concrete (HPSCC) to mitigate autogenous shrinkage. The mixtures were designed with a water/binder ratio of 0.25 and 0.32. Three different dosages of SRA (0.5%, 1.0%, and 1.5%) and SCA (5%, 10%, and 15%) were used. In the fresh state, the rheological behavior of each concrete was obtained at 10, 25, 40, 60 and 90 min after mixing begins. The slump flow diameter, J-ring diameter and V-funnel flow time tests were conducted simultaneously. In the hard state, mechanical properties, autogenous shrinkage and shrinkage-restrained ring were evaluated. Conduction calorimetry and rheological tests were carried out on pastes with the same contents of shrinkage-reducing and shrinkage-compensating admixture used in concretes. Based on the results, it was observed that concretes with the shrinkage-reducing and shrinkage-compensating admixture could be classified as SCC (10 minutes after the start of the mixture) with slump flow between 650 and 710 mm. The mixtures with shrinkage-compensating admixture required the highest superplasticizer content and had the highest losses of fluidity, in contrast to the mixtures with shrinkage-reducing admixture that showed the highest workability retention. All compositions with shrinkage mitigation admixtures presented the lowest autogenous shrinkage values up to 7 days of hydration and they did not show cracks in the restrained shrinkage study for the same period. The mixtures with shrinkage-compensating admixture (10 and 15%) and water/binder ratio 0.32 showed expansion at 7 days of hydration. The use of shrinkage-reducing admixture and shrinkage-compensating admixture were not effect on mechanical properties of concretes, except for compositions with 15% shrinkage-compensating admixture.

Neste trabalho avalia-se a influência da incorporação de cinza pesada moída, obtida da combustão de carvão mineral, em pastas de cimento Portland. A cinza pesada foi incorporada as pastas de cimento em três distribuições granulométricas distintas e dosadas para teores de substituição ao cimento, em volume, de 10%, 30% e 50%. As pastas foram dosadas com duas relações água/aglomerante, em massa, de 0,35 e 0,40. As primeiras idades foram investigadas por calorimetria isotérmica. Após passarem por cura úmida, as pastas foram testadas por termogravimetria, resíduo insolúvel e resistência mecânica à compressão para as idades de 7, 28 e 91 dias de hidratação. Foi observado um aumento do grau de hidratação para as pastas produzidas com cinza pesada moída, independentemente da finura e do teor incorporado. O aumento de calor liberado e resistência à compressão, juntos com a redução do percentual de resíduo insolúvel, levaram a conclusão que cinza pesada moída apresentou, simultaneamente, atividade química e física junto a hidratação do cimento. Os resultados sugerem que a cinza pesada moída pode substituir em até 50% o volume do cimento Portland sem redução da resistência mecânica aos 91 dias de hidratação. In this study, the influence of adding ground coal bottom ash in Portland cement pastes was evaluated. Blended cements were prepared with ground bottom ash of three distinct particle size distributions and substitutions, by volume, of 10%, 30%, and 50%. For each blended cements, pastes were prepared with water to binder ratios of 0.35 and 0.40, by mass. Early age hydration was investigated by isothermal calorimetry. After being subject to wet curing, the pastes were tested for thermogravimetric analysis, insoluble residue content and compressive strength tests at 7, 28, and 91 days. Degree of hydration increased with the addition of ground bottom ash for all fineness and replacement contents. Increase in heat evolution and compressive strength, along with the decrease in the insoluble residue content, lead to the conclusion that the added ground bottom ash acted both chemically and physically in the hydration of the blended cements. The findings suggest that the ground bottom ash could replace up to 50% of the ordinary Portland cement without compromising compressive strength at 91 days of hydration

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil O uso de adições minerais finamente moídas em substituição parcial do clínquer é prática comum na produção de cimento Portland. Normalmente estas substituições estão amparadas por razões técnicas, econômicas e ambientais. Embora já se tenha conhecimento de uma vasta gama de materiais que possuem propriedades pozolânicas, ainda existem alguns com grande disponibilidade, porém com pouco estudo de seu comportamento como uma adição, como é o caso da cinza pesada gerada pela queima do carvão mineral nas usinas termoelétricas. Dentro deste contexto, este trabalho teve como escopo avaliar a pozolanicidade da cinza pesada moída em pastas de cimento Portland CP V ARI, para três granulometrias distintas, em teores de substituição ao cimento de 10, 30 e 50%. Todas as análises foram realizadas em pastas para as relações água/materiais secos de 0,35 e 0,40. Os ensaios realizados foram termogravimetria, calorimetria de condução, resistência mecânica, módulo estático de elasticidade à compressão e índice de atividade pozolânica pelo método Chapelle modificado. O presente estudo evidenciou o potencial da cinza pesada como uma adição ao clínquer Portland para composição dos cimentos pozolânicos, principalmente, referente à resistência mecânica aos 91 dias de hidratação. Os demais ensaios, apesar de não comprovarem a ação pozolânica, mostraram o aumento do grau de hidratação das pastas com a incorporação de cinza pesada moída aos 28 e 91 dias. It is a common practice in production of cement, the addition of finely ground minerals to partially replace clinquer in Portland cement. These additions are normally supported by technical, economic or even enviromental requirements. Although a wide variety of these materials having such characteristics has been known, there are some largely available materials not fully understood on their properties as admixture, like the botton ash generated as waste in Power Plants. Within this context, this study was aimed to evaluate the pozzolanic botton ash from Power Plants ground in Portland Cement CP V ARI pastes, for three different particle sizes, to replace 10, 30 and 50% cement content. All analyses were carried out in pastes for two water/dry materials rate of 0.35 and 0.40. The tests performed were: thermogravimetry, calorimetry conduction, mechanical strength and static modulus of elasticity to compression; and pozzolanic activity index by the modified Chapelle method. The present study showed the potential of the botton ash, as an admixture to Portland Cement clinker, in the pozzolanic cement composition, primarily with regard the mechanical strength on the 91 days of hydration. Although other tests did not verify the pozzolanic effect, they could demonstrate an increase on the degree of hidration of pastes incorporated with the ground ash, on their results at 28 and 91 days after casting.