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Foundry slag, obtained by induction, is waste from the ferrous industry whose destination is landfills. Due to its huge production and the main materials used, concrete can be a very interesting solution to incorporate this residue, turning it into a by-product. However, there is a need for more durability research studies regarding alkali-silica reactions, resistance to sulphates and susceptibility to corrosion, which sometimes, in practice, can make some slags in concrete impracticable. This study aims to evaluate the possibilities of the effective incorporation of this slag in concrete mixtures as a substitute for fine aggregates. Within this context, an experimental programme was carried out in order to evaluate the performance of concrete mixtures incorporating grey cast iron furnace slag. Properties of fresh and hardened concrete were experimentally investigated. All the results of the performed tests indicate a better performance of mixtures containing this furnace slag compared with plain cement reference concrete in terms of mechanical properties and durability indicators, excluding the results of alkali-silica reaction. Regarding the accelerated test for alkali-silica reaction and the standards for this effect, the selected slag is classified as potentiality reactive, making this application in cementitious based materials unfeasible., Programa Operacional Regional, do Norte(NORTE2020), Portugal 2020, FEDER - “Sludge4Concrete Project", REF. NORTE-01-0247-FEDER-005534, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, Sendo originados por todas as atividades humanas, os resíduos, tanto em relação à sua composição como à quantidade produzida, variam em função das práticas de consumo e dos métodos de produção. As principais preocupações centram-se nas consequências dos seus efeitos no que concerne à saúde humana e ao meio ambiente, seguindo-se as questões de carácter social e económico. Os resíduos produzidos pela indústria são particularmente preocupantes, pois quando incorretamente orientados transformam-se numa grave ameaça. O aumento da produção destes resíduos tem exigido soluções eficazes e investimentos por parte das entidades gestoras. Além disso, a crescente industrialização nos países em desenvolvimento tem influência sobres estes resíduos, pois passam a ser produzidos em regiões nem sempre preparadas para processá-los ou, pelo menos, para armazená-los adequadamente. Até pouco tempo atrás, depositá-los em aterros industriais era a única maneira encontrada pelas empresas para dar destino a esses resíduos, porém, atualmente, a indústria da construção civil apresenta-se como grande potencial na solução desses problemas, através da sua incorporação nos materiais de construção. Assim, a substituição de parte da areia natural por areias e escórias de fundição em argamassas e betões pode vir a diminuir o custo da produção dos mesmos, e também vir a melhorar algumas das suas propriedades físicas e mecânicas. Diante deste contexto, o presente estudo tem como objetivo analisar o efeito da incorporação de areias e escórias de fundição em argamassas e betões, prevendo-se a sua aptidão para produtos de construção de matriz cimentícia, por intermédio da análise dos resultados duma campanha experimental entretanto realizada. Para o efeito, em argamassas e betões, fez-se variar a percentagem de substituição de areia por uma areia de fundição ou escória, e comparou-se o desempenho obtido com o de uma composição padrão, cujo fabrico não implicou o uso de resíduos. São assim comparados e analisados os resultados de ensaios de caracterização física e mecânica de argamassas produzidas com areia natural como agregado fino, com os correspondentes obtidos em argamassas em que se substituiu parcialmente a areia por areias e escórias do setor da fundição, nas percentagens de 25%, 50%, 75% e 100% em massa e, posteriormente, em betões cuja substituição da areia natural foi feita por uma escória de fundição. Relativamente aos ensaios, determinou-se a resistência à compressão aos 3, 7, 28, 56 e 90 dias, a absorção de água por capilaridade e por imersão aos 28 dias, a migração de cloretos também aos 28 dias, o coeficiente de carbonatação aos 7, 14, 21, 28, 35, 42, 56 e 90 dias e a suscetibilidade à reação álcalis-agregado. Foram também efetuados os ensaios de Los Angeles e de retração. Relativamente ao betão fresco, foram realizados ensaios de abaixamento e foram medidas a massa volúmica real e a massa volúmica aparente, absorção de água e baridade. Foram ainda realizadas análises granulométricas das várias composições., Being originated by all human activities, the waste, both in terms of its composition and quantity produced, they vary according to consumption practices and production methods. The main concerns are the consequences of their effects on human health and the environment, following social and economic issues. The waste produced by the industry is particularly worrying because when incorrectly targeted it becomes a serious threat. The increase in the production of these wastes has required effective solutions and investments by the managing entities. In addition, increasing industrialization in developing countries has an influence on these wastes, since they are produced in regions not always ready to process them or at least to store them properly. Until a short time ago, depositing them in industrial landfills was the only way found by companies to give them waste, but nowadays the construction industry presents itself as a great potential in solving these problems by incorporating them into the construction materials. Thus, replacing some of the natural sand with sands and slag casting in mortars and concrete may reduce the cost of producing them and also improve some of their physical and mechanical properties. In this context, the present study aims to analyze, through normative tests, the effect of the incorporation of sand and slag foundry in mortar and concrete, predicting its suitability for cement matrix construction products. For this purpose, the percentage of replacement of sand crushed by casting sand or slag and the standard composition was varied, and the standard composition, whose manufacture does not imply the use of waste. The results of the physical and mechanical characterization of mortars produced with natural sand as fine aggregate are compared and analysed, with the corresponding results obtained in mortars in which the sand was partially replaced by sands and slag in the foundry sector, in the percentages of 25%, 50%, 75% and 100% by mass, and later in concrete whose replacement of the natural sand is made by a foundry slag. For the tests, the compressive strength was carried out at 3, 7, 28, 56 and 90 days, water absorption by capillarity and by immersion at 28 days, migration of chlorides also at 28 days and determination of the carbonation coefficient at 7 , 14, 21, 28, 35, 42, 56 and 90 days, alkali-aggregate reaction, Los Angeles test and retraction assay. With respect to fresh concrete, lowering tests were carried out and the actual bulk density and bulk density, water absorption and apparent density were measured. Granulometric analyzes of the various compositions were also performed.