Resumo em Português:

Resumo Este estudo tem como objetivo avaliar as propriedades físicas, hidráulicas, mecânicas e térmicas do concreto permeável (CP) incorporando Resíduos de Tijolo Vermelho (RTV) como substituto parcial do cimento. O programa experimental envolveu a avaliação das características físicas (densidade e porosidade), comportamento hidráulico (permeabilidade), desempenho mecânico (resistência à compressão e na tração à flexão) e desempenho térmico (refletância solar) em termos da variação no teor de substituição de cimento por RTV no concreto permeável. Além disso, análises de regressão linear foram realizadas para avaliar a porcentagem ideal de substituição de RTV no concreto permeável para um bom desempenho mecânico e térmico para aplicação em pavimentação. A abordagem experimental foi dividida em seis etapas: preparação do resíduo, caracterização dos materiais, projeto e produção do concreto permeável, caracterização das misturas de concreto, análise estatística e análise de regressão linear. A análise de variância - ANOVA confirmou que o RTV interferiu em todas as propriedades avaliadas das misturas de concreto permeável. A uma taxa de substituição de 5% de cimento por RBW na dosagem do CP, a porosidade e a permeabilidade apresentaram os menores valores e a densidade apresentou o maior valor. O percentual de 5% de RTV promoveu as maiores resistências à compressão e à flexão para o CP. O uso de RTV contribuiu para o aumento da refletância solar do CP. Como todas as propriedades avaliadas do concreto permeável dosado com 5% de RTV atenderam aos requisitos mínimos das normas brasileiras para aplicação em pavimentação, concluiu-se que esta é a substituição ideal para o bom desempenho do concreto permeável com esse tipo de resíduo.

Resumo em Inglês:

Abstract This study evaluated the physical, hydraulic, mechanical, and thermal properties of pervious concrete (PC) incorporating Red Brick Waste (RBW) as partial cement replacement. The experimental program involved evaluating physical characteristics (density and porosity), hydraulic behavior (permeability), mechanical performance (compressive, tensile, and flexural strength), and thermal performance (solar reflectance) in relation to the variation in the content of cement replacement by RBW in pervious concrete. In addition, regression analyses were performed to evaluate the ideal percentage of RBW replacement in the pervious concrete to improve its mechanical and thermal performance for pavement applications. The experimental approach was divided into six stages: waste preparation, materials characterization, pervious concrete design and production, concrete mixture characterization, statistical analysis, and regression analysis. The ANOVA one-way confirmed that the RBW generated interference in all the evaluated properties of the pervious concrete mixtures. At a 5% replacement rate of cement by RBW in the PC mixture, porosity and permeability were lowest, and density was highest. The percentage of 5% of RBW promoted the highest compressive and flexural strengths for PC. The use of RBW contributed to increasing the solar reflectance of PC. Since all evaluated properties of the pervious concrete designed with 5% RBW met the minimum requirements of Brazilian standards for pavement applications, it was concluded that this replacement rate is ideal for the good performance of the pervious concrete dosed with this type of waste.

Resumo em Português:

Resumo A resistência à abrasão de materiais cimentícios pode ser influenciada por diversos fatores, e a dureza é considerada um dos principais. Em concretos, a pasta de cimento costuma ter a menor resistência. Para reduzir custos e emissões de CO2, a indústria cimenteira incorpora materiais suplementares à composição do cimento. Quanto à sua composição química, o resíduo de bauxita (BR) apresenta-se como um material promissor para uso como fíler em materiais cimentícios. O Brasil gera anualmente entre 11 e 16,5 milhões de toneladas de BR, sendo o terceiro maior produtor de alumina do mundo. Embora se projete um acúmulo de 10 bilhões de toneladas de resíduos de bauxita até 2050, no máximo 5 milhões de toneladas desse resíduo são recicladas anualmente, principalmente devido aos riscos potenciais à saúde e aos impactos ambientais irreversíveis. Com o objetivo de verificar o efeito da inserção de BR em elementos cimentícios, este trabalho estudou a microdureza e sua relação com a resistência à abrasão de pastas de cimento com 15% e 30% de BR “in natura”, adicionado ou substituído. Uma vez que as propriedades mecânicas de pastas são fortemente influenciadas pelas relações água-cimento e água-sólidos, os resultados mostraram aumento nas propriedades estudadas quando o BR é adicionado às pastas e alguma redução quando o cimento é substituído por BR. Na substituição, entretanto, as propriedades não se reduziram na mesma proporção em que o cimento foi retirado da mistura. Por fim, é possível perceber que há correlação entre a microdureza e as resistências à compressão e à abrasão das pastas. Os resultados, tanto de substituição quanto de adição, evidenciam o potencial de aplicação do BR em componentes cimentícios.

Resumo em Inglês:

Abstract The abrasion resistance of cementitious materials can be influenced by many factors, and hardness is one of the main ones. In concrete, the cement matrix usually has the lowest resistance when compared with that of the aggregates. To reduce costs and CO2 emissions, the cement industry usually includes supplementary materials in the cement composition. Bauxite residue (BR) emerges as a promising material for use as a filler in cementitious materials due to its chemical composition. Brazil annually generates between 11 and 16.5 million tons of BR, being the third-largest alumina producer in the world. While a projection of 10 billion tons of BR may have been accumulated by 2050, a maximum of 5 million tons of bauxite residue is recycled each year, mainly due to potential health risks and irreversible environmental impacts. With the aim of understanding the effect of BR insertion in cementitious elements, this study investigated the microhardness and its relationship with the abrasion resistance of cement matrices with insertion (as addition or replacement of the cement) of 15% and 30% g/g of BR “in natura”. Since the water-to-cement and water-to-solids ratios strongly influence the cement matrix properties, the results showed an increase in the studied properties when BR is inserted as an addition to the pastes, and some reduction when BR replaces cement. In the replacement, however, the properties did not reduce in the same proportion as the cement was removed from the mixture. Finally, it is possible to observe that there is a correlation between microhardness and the compressive and the abrasion resistance of the cement matrices. Therefore, the results of both the replacement and addition of BR in cement show potential applications of BR in cementitious components.

Resumo em Português:

Resumo O presente estudo avaliou os impactos micro-estruturais e mecânicos da incorporação de resíduos da indústria moveleira (cinza de eucalipto e lama de estação de tratamento de esgoto) como substitutos parciais de cimento Portland. Pastas e argamassas foram preparadas com 5%, 10%, 25% e 50% de substituição de cada resíduo. Uma metodologia compreeensiva foi aplicada, correlacionando desempenho macroscópico (trabalhabilidade, resistência à compressão) e evolução micro-estrutural (MEV, DRX, FTIR). Os resultados demonstraram que a substituição de 5% de cimento por cinza aumentou a resistência à compressão em até 28% em comparação com a série de referência, devido a um aumento na formação de C-S-H. No entanto, 50% de cinza resultou numa perda de resistência de 73%, principalmente devido ao efeito de diluição, visto que as partículas de cinza não são finas o suficiente para gerar um efeito de filler. Quanto à lama, baixos teores (até 10%) agiram como um retardador de pega sem prejudicar de forma significativa a hidratação. Por outro lado, teores altos (50%) resultaram em alta perda de trabalhabilidade e redução de 85% da resistência. A análise micro-estrutural revelou que a morfologia altamente porosa e o alto conteúdo orgânico das partículas de lama absorvem água livre, impedindo a hidratação do cimento.

Resumo em Inglês:

Abstract This study evaluated the microstructural and mechanical impacts of incorporating specific furniture industry wastes (Eucalyptus wood ash and sewage treatment plant sludge) as partial Portland cement replacements. Pastes and mortars were prepared with 5%, 10%, 25%, and 50% substitution levels of either residue. A comprehensive methodology was applied, correlating macroscopic performance (workability, compressive strength) with continuous hydration kinetics (calorimetry, Ultrasonic Pulse Velocity) and microstructural evolution (SEM, XRD, FTIR). Results demonstrated that replacing 5% of cement with wood ash increased compressive strength by up to 28% compared to the reference series, driven by enhanced C-S-H formation. However, 50% ash substitution caused a 73% strength reduction, primarily attributed to a dilution effect, as the ash particles lacked the fineness required for a physical filler effect. Regarding the sewage sludge, low dosages (up to 10%) acted as a set retarder without significantly hindering overall hydration. Conversely, high sludge levels (50%) led to a severe loss of workability and an 85% drop in strength. Microstructural analyses revealed that the sludge's highly porous morphology and elevated organic content absorbed free water, critically inhibiting cement hydration.

Resumo em Português:

Resumo Este estudo investiga a influência de agregados de concreto reciclado (RCA) no módulo de elasticidade do concreto, considerando misturas produzidas com níveis de substituição de 30%, 50% e 100% de agregados graúdos naturais. Além disso, fibras de aço foram incorporadas em uma dosagem constante para melhorar o comportamento pós-fissuração. O objetivo principal é avaliar a relação entre os módulos de elasticidade estático e dinâmico e verificar a aplicabilidade da formulação baseada em Popovics para estimar o módulo estático a partir de medições dinâmicas. Os resultados indicam que o aumento do teor de RCA leva a uma redução tanto na resistência à compressão quanto no módulo de elasticidade estático, além de um aumento na dispersão dos resultados. O modelo de Popovics subestimou sistematicamente o módulo estático, evidenciando a necessidade de calibração para materiais reciclados.

Resumo em Inglês:

Abstract This study investigates the influence of recycled concrete aggregates (RCA) on the elastic modulus of concrete, considering mixtures produced with 30%, 50%, and 100% replacement levels of natural coarse aggregates. In addition, steel fibers were incorporated at a constant dosage to improve post-cracking behavior. The main objective is to evaluate the relationship between static and dynamic moduli of elasticity and to assess the applicability of the Popovics-based formulation for estimating static modulus from dynamic measurements. Results indicate that increasing RCA content leads to a reduction in both compressive strength and static modulus of elasticity, as well as an increase in result dispersion due to material heterogeneity. The dynamic modulus showed lower sensitivity to replacement levels. The Popovics-based model systematically underestimated the static modulus, with discrepancies increasing for higher RCA contents. These findings highlight the need for calibration of empirical models when applied to recycled aggregate concretes.