The properties of peanut husk ashes as a potential supplementary material in cement mortars were studied in the laboratory. The ashes were prepared in an electric furnace at 500, 650 and 800 ºC during 180 minutes and used without further treatment. The characterization of ashes includes X-Ray fluorescence, X-Ray diffraction, SEM, and determination of pozzolanic activity by conductivity. The ashes were tested in mortars as partial substitute of Portland cement, in a rate of 15 % of substitution. The compression strength of mortars was evaluated between 7 and 120 days, for probes prepared using a proportion of cement:sand of 1:3 on weight with water/cement ratio of 0,5 v/v. It was observed that the calcinations conditions influenced the behavior of the ashes, giving better results the ashes obtained at 500 ºC. The compression tests showed values near to 70% at 7 days but higher than 80% after 28 days for mortars prepared with ashes, respect to the cement mortar reference.

Keywords: peanut husk ashes, supplementary materials for cement mortar.

Se estudiaron en el laboratorio las propiedades de las cenizas de cáscaras de maní como un potencial material suplementario para morteros de cemento. Las cenizas fueron preparadas en un horno eléctrico a 500, 650 y 800 °C durante 180 minutos y utilizadas sin ningún acondicionamiento posterior. La caracterización de las cenizas incluye Fluorescencia de Rayos-X, Difracción de Rayos-X, Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y determinación de la actividad puzolanica por conductimetria. Las cenizas fueron ensayadas en morteros reemplazando un 15% de este material por cemento Portland. Se prepararon probetas usando una proporción cemento:arena 1:3 en peso con una relación agua/cemento 0,5 v/v. Las probetas fueron ensayadas para determinar la resistencia a la compresión a edades entre 7 y 120 días. Se observó que las condiciones de calcinación de las cáscaras de maní influyen en el comportamiento de las cenizas, siendo 500 °C la temperatura óptima de calcinación. Los ensayos de resistencia a la compresión arrojaron valores cercanos al 70 % respecto del patrón a los 7 días y mayores al 80% luego de 28 días para morteros preparados con cenizas.

Palavras-chave: cenizas de cáscaras de maní, material suplementario para morteros de cemento.

It is common in coastal cities as Rio de Janeiro, that buildings located close to the shoreline have their basements below water table level. In most cases, the engineering solution for these buildings is to design a massive anti-flotation slab to satisfy, principally, the issues related to structural dimensioning and calculation hypothesis. On the other hand, the execution of this solution imply in significant construction problems related to reinforced concrete watertightness and durability. This paper presents a case study about challenges and solutions devised to execute an antiflotation, 1m thick, 1200m³ reinforced concrete slab for the new Museu de Imagem e Som (MIS) – Sound and Image Museum, located at 50m from the seashore, at Copacabana in Rio de Janeiro, RJ. The results show that concrete proportions, concreting plan and pouring method adopted were decisive in obtaining a watertight structure, avoiding thus the employment of traditional waterproofing alternatives.

Keywords: anti-flotation slab, watertight concrete, watertight concrete structures, concrete at seashore.

Tem sido comum em cidades litorâneas, como a do Rio de Janeiro, observar a construção de subsolos em edificações localizadas nas proximidades de orlas marítimas. Na maioria dos casos, a solução de engenharia envolvida nesses projetos é o uso de lajes de subpressão com o objetivo de garantir, principalmente, os aspectos relacionados com o dimensionamento estrutural e hipóteses de cálculo. No entanto, há complexidades significativas quanto à execução desse tipo de solução, no que tange aos aspectos de estanqueidade e durabilidade do concreto armado. Este artigo apresenta um estudo de caso sobre os desafios e as engenhosidades envolvidas para concretagem da laje de subpressão em concreto armado da nova sede do Museu de Imagem e do Som (MIS), com 1m de espessura e volume de 1200m³, situada a 50m da orla marítima, na região de Copacabana, Rio de Janeiro, RJ. Os resultados demonstraram que a composição do concreto, o plano de concretagem e os procedimentos executivos empregados foram decisivos para promover uma estrutura íntegra e com propriedades estanques, dispensando, nesse caso, alternativas tradicionais e convencionais de impermeabilização.

Palavras-chave: laje de subpressão, concreto estanque, estanqueidade estruturas de concreto, concreto em orla marítima.

Concrete, in its fresh state, has flow characteristics that are crucial to its proper launch and densification. These characteristics are usually measured through empirical testing as the slump test, but this test does not quantify completely the material behavior. Since this material is characterized as a Bingham fluid, it is essential the study of its rheological behavior to verify its properties even in fresh state. The use of classical rheology has been employed by the scientific community to obtain rheological parameters determinants to characterize this material, such as yield stress, plastic viscosity and evolution of shear stress to shear rate. Thus, this present study aims to determine the rheological behavior of different cement pastes produced with cement CP III 40 RS, varying between them the hydration periods (20 and 60 min), the water-cement ratio (0.40, 0.45 and 0.50) and the use or not of additive. Samples were assayed by flow test to determine the rheological parameters showing the effect of the variables mentioned above in these parameters.

Keywords: rheology, cement paste, viscosity, shear stress.

O concreto, em seu estado fresco, possui características de fluidez que são determinantes para seu correto lançamento e adensamento. Estas características são geralmente medidas através de ensaios empíricos como o abatimento de tronco de cone, porém este ensaio não quantifica totalmente o comportamento do material. Sendo o material caracterizado como fluido binghamiano, é fundamental o estudo de seu comportamento reológico para a verificação de suas propriedades ainda no estado fresco. O uso da reologia clássica tem sido empregado pela comunidade científica de forma a obter parâmetros reológicos determinantes na caracterização deste material, tais como a tensão de escoamento, viscosidade plástica e evolução da tensão de cisalhamento com a taxa de cisalhamento. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo verificar o comportamento reológico de diferentes pastas cimentícias produzidas com o cimento CP III 40 RS e variando-se entre elas o tempo de hidratação (20 e 60 min), a relação água-cimento (0,40; 0,45 e 0,50) e com e sem incorporação de aditivo. Amostras foram ensaiadas através de ensaios de fluxo para determinação dos parâmetros reológicos, mostrando o efeito das variáveis acima mencionadas nestes parâmetros.

Palavras-chave: reologia, pasta de cimento, viscosidade, tensão de cisalhamento

This work presents a model to predict the flexural behavior of reinforced concrete slabs, combining the Mazars damage model for simulation of the loss of stiffness of the concrete during the cracking process, the perfect elastoplastic model in consideration of yield and rupture reinforcing steel, and the Classical Theory of Laminates, to govern the bending of the structural element. A variational formulation based on the principle of virtual work was developed for the model, and then treated numerically according to the Finite Difference Method Energy, with the end result a program developed in Fortran. To validate the model thus proposed have been simulated with the program, some cases of slabs in flexure in the literature. The evaluation of the results obtained in this study demonstrated the capability of the model, in view of the good predictability of the behavior of slabs in flexure, sweeping the path of equilibrium to the rupture of the structural element. Besides the satisfactory prediction of the behavior observed as positive aspects of the model to its relative simplicity and reduced number of experimental parameters necessary for modeling.

Keywords: reinforced concrete slabs, damage mechanics, finite difference energy method.

Neste trabalho é apresentado um modelo para previsão do comportamento à flexão de lajes de concreto armado, combinando o modelo de dano de Mazars, para simulação da perda de rigidez do concreto durante o processo de fissuração e a Teoria Clássica de Laminados, para reger a flexão do elemento estrutural. Uma formulação variacional com base no princípio dos trabalhos virtuais foi desenvolvida para o modelo, sendo em seguida tratada numericamente segundo o Método das Diferenças Finitas Energéticas (MDFE), tendo como resultado final um programa desenvolvido em Fortran. Para validar o modelo proposto, foram simulados com o programa dois casos de lajes sob flexão, encontrados na literatura. A avaliação dos resultados obtidos nas análises demonstrou a potencialidade do modelo, tendo em vista a boa capacidade de previsão do comportamento de lajes sob flexão, varrendo a trajetória de equilíbrio até a ruptura do elemento estrutural. Além da satisfatória previsão do comportamento observou-se, como aspectos positivos do modelo, a sua relativa simplicidade e o número reduzido de parâmetros experimentais necessários à modelagem.

Palavras-chave: laje de concrero armado, mecânica do dano, método das diferenças finitas energéticas

Abstract

This study presents the development and behavior analysis of high performance fiber reinforced cement composites (HPFRCC). The described materials were specifically developed for application as a transition layer: a repair layer that constitutes the stressed chord of reinforced concrete beams strengthened in flexure with carbon fiber reinforced polymers (CFRP). Nineteen different composites were produced by the hybridization process, varying the conventional short steel fiber and steel microfiber (manufactured exclusively for this research) contents to modify the microstructure of the material, thus enhancing the stress transfer process from the cement matrix to the fibers. To analyze the response to flexural loading, the composites underwent three point bending tests in notched prism specimens. The response of the material was obtained considering strength and tenacity parameters (flexural and fracture). There was evidence of high performance by the composites with a pseudo-hardening behavior.

Keywords: higher performance fiber reinforced cement composite (HPFRCC), reinforced concrete beams, transition layer, steel microfiber.

Este estudo apresenta o desenvolvimento e a análise do comportamento de compósitos cimentícios de elevado desempenho armado com fibras. O material descrito foi especificamente desenvolvido para aplicação como um substrato de transição: uma camada de transição que forma o banzo tracionado de vigas de concreto armado reforçadas à flexão com polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC). Dezenove diferentes compósitos foram produzidos pelo processo de hibridização, variando o volume de fibras curtas convencionais de aço e microfibras de aço (produzidas especificamente para este estudo) para modificar a microestrutura do material numa tentativa de melhorar o processo de transferência das tensões da matriz para as fibras. Para analisar a resposta do material à flexão, os compósitos foram submetidos a ensaios de flexão em três pontos em corpos de prova prismáticos com entalhe central. A resposta do material foi obtida considerando-se parâmetros de resistência e de tenacidade (flexional e ao fraturamento). Ficou evidenciado o elevado desempenho dos compósitos com um comportamento de pseudo-encruamento.

Palavras-chave: compósitos cimentícios de elevado desempenho armados com fibras; vigas de concreto armado; substrato de transição, microfibras de aço