Avaliação ambiental do sistema construtivo de alvenaria de blocos de solo-cimento considerando diferentes especificações de projeto

This work aimed to evaluate the potential environmental impacts in the life cycle of different design specifications of the soil-cement block masonry system. The evaluated alternatives were compared with the ceramic and concrete structural masonry. We used the Life Cycle Assessment (LCA) methodology. Different types of soil-cement block production process were compared, considering manual and mechanized process. We also compared two types of cement, CP-II-E-40 and CP-V-ARI and different types of coatings used in a soil-cement block wall. The data used were collected primarily and from the Ecoinvent database, adapted to the Brazilian context. The modeling was performed in SimaPro software. The alternative with CP-II-E-40 cement and manual process was the most advantageous. The alternatives of soil-cement block masonry presented lower environmental impacts than the ceramic and concrete block masonry for most of the evaluated cases mainly when the acrylic resin coating is considered, with differences reaching 77% for the Global Warming Potential category. The research contributes to show, in a quantitative way, the environmental performance of different alternatives of the soil-cement block masonry system for the Brazilian context. The results presented, especially the environmental design guidelines, can help designers and builders of this building system.Este trabajo tuvo como objetivo evaluar los potenciales impactos ambientales en el ciclo de vida de diferentes especificaciones de diseño del sistema de albañilería estructural de bloques suelo-cemento. Las alternativas evaluadas se compararon con la albañilería estructural de bloques cerámicos y de hormigón. Se utilizó la metodología Evaluación del Ciclo de Vida (ECV) con el alcance de la cuna a la tumba. Se compararon diferentes tipos de proceso de producción de bloques suelo-cemento, considerando un proceso manual y uno mecanizado. También se compararon dos tipos de cemento, CP-II-E-40 y CP-V-ARI y diferentes tipos de revestimiento utilizados en una pared de bloques de suelo-cemento. La alternativa de albañilería con bloques de suelo-cemento mediante un proceso manual y con cemento CP-II-E-40 fue la más ventajosa. Las alternativas de albañilería de bloques suelo-cemento presentaron menores impactos ambientales que la mampostería estructural de bloques cerámicos y de hormigón para la mayoría de los casos evaluados principalmente cuando se considera el revestimiento de resina acrílica, con diferencias de hasta 77% para la categoría de Potencial de calentamiento global. La investigación contribuye mostrando, de manera cuantitativa, el desempeño ambiental de diferentes alternativas del sistema de albañilería de bloques suelo-cemento, para el contexto brasileño. Los resultados presentados, especialmente las pautas de diseño ambiental, pueden ayudar a los diseñadores y constructores de este sistema de construcción.Este trabalho teve o objetivo de avaliar os potenciais impactos ambientais no ciclo de vida de diferentes especificações de projeto do sistema de alvenaria estrutural de blocos de solo-cimento. As alternativas avaliadas foram comparadas com a alvenaria estrutural de blocos cerâmicos e de concreto. Foi utilizada a metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Foram comparados diferentes tipos de processo de produção de blocos de solo-cimento, considerando um processo manual e outro mecanizado. Foram também comparados dois tipos de cimento, CP-II-E-40 e CP-V-ARI e diferentes tipos de revestimento utilizados em uma parede de blocos de solo-cimento. A alternativa de alvenaria com blocos de solo-cimento com processo manual e com cimento CP-II-E-40 foi a mais vantajosa. As alternativas de alvenaria de blocos de solo-cimento apresentaram menores impactos ambientais que a alvenaria estrutural de blocos cerâmicos e de concreto para a maioria dos casos avaliados principalmente quando o revestimento de resina acrílica é considerado, com diferenças de até 77% para a categoria de Potencial de Aquecimento Global. A pesquisa contribui por mostrar, de forma quantitativa, o desempenho ambiental de diferentes alternativas do sistema de alvenaria de blocos de solo-cimento, para o contexto brasileiro. Os resultados apresentados, especialmente as diretrizes ambientais de projeto, podem auxiliar projetistas e construtores desse sistema construtiv

Study of the changes in urban mobility of the Brazilian middle class, brought about by the population's increased income, and the ensuing impact on urban mass transit

Since 2003, Brazil has shown strong economic growth, accompanied by improved income distribution. This has brought changes in consumption patterns and within the country's different production chains, with considerable impact on urban mobility. The economic boom led to increased travel and the enhanced ability to purchase consumer durables brought changes in the way people traveled. The result has been the adoption of an unsustainable consumption pattern, with a reduction in public transport usage and increased automobile use. Reversing this trend will mean identifying the population groups that would be most likely to go back to using public transport, following the implementation of suitable public policies. The purpose of this article is to identify and define this population segment and then to look into what the most suitable measures and policies would be for reversing the present trend and ensuring the sustainability of urban travel.Peer ReviewedPostprint (published version

Uso de metacaulinita para incremento da durabilidade de compósitos à base de cimento reforçados com fibras de sisal

Cement based matrix was developed in this work incorporing metakaolin with the objective to improve the durability of sisal fiber reinforced composites. To evaluate the degree of hydration and content of calcium hydroxide (CH) with the time, thermogravimetric (TG) and differential thermal analysis (DTA) were carried out in cement-metakaolin pastes with substitution rate of 30%. The use of metakaolin resulted in reduction of CH content, increase of compressive strength and reduction of apparent porosity. Composites reinforced with 1% (by volume content) of long sisal fibre were submitted to 12 and 25 wetting-drying cycles and flexural tests. The results demonstrated that composites of cement presented a total reduction of toughness after 12 cycles of accelerated aged. However, the composite with metakaolin submitted to 25 cycles of aging presented maintenance of 86% of first crack strength after deflection of 6 mm.  Paulo Roberto Lopes Lima Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental Universidade Estadual de Feira de Santana BR 116, Campus Universitário, Área de Estruturas Feira de Santana – BA - Brasil CEP 44031-460 Tel.: (75) 3224-8375 E-mail: [email protected]     Romildo Dias Toledo Filho Programa de Engenharia Civil Universidade Federal do Rio de Janeiro Cidade Universitária, CT, Bloco B, Caixa postal 68506, Ilha do Fundão Rio de Janeiro – RJ - Brasil CEP 21945-970 Tel.: (21) 2562-8479 E-mail: [email protected]     Recebido em 27/11/07 Aceito em 07/12/08     Matrizes à base de cimento foram desenvolvidas com a incorporação de metacaulinita, com o objetivo de melhorar o desempenho de compósitos reforçados com fibras de sisal. Para avaliar o grau de hidratação e o teor de hidróxido de cálcio, ensaios termogravimétricos foram realizados em pastas de cimento-metacaulinita com teor de substituição de 30%, em massa. A utilização de metacaulinita resultou em redução do teor de hidróxido de cálcio, aumento da resistência à compressão e redução da porosidade. Compósitos reforçados com 1% de fibras de sisal, em volume, foram submetidos a ensaios de envelhecimento acelerado, com 12 e 25 ciclos de molhagem e secagem, e avaliados mecanicamente sob flexão. Os resultados demonstram que, com a adição de metacaulinita, os compósitos sob flexão mantêm 86% da resistência de primeira fissura para deslocamentos de até 6 mm, mesmo após 25 ciclos de envelhecimento acelerado, enquanto os compósitos com matriz sem adições tornam-se frágeis, sem resistência pós-fissuração, após 12 ciclos

Advances in Natural Fiber Cement Composites: A Material for the Sustainable Construction Industry

The need for economical, sustainable, safe, and secure shelter is an inherent global problem and numerous challenges remain in order to produce environmentally friendly construction products which are structurally safe and durable. The use of sisal, a natural fiber with enhanced mechanical performance, as reinforcement in a cement based matrix has shown to be a promising opportunity. This work addresses the development and advances of strain hardening cement composites using sisal fiber as reinforcement. Sisal fibers were used as a fabric to reinforce a multi-layer cementitious composite with a low content of Portland cement. Monotonic direct tensile tests were performed in the composites. The crack spacing during tension was measured by image analysis and correlated to strain. Local and global deformation was addressed. To demonstrate the high performance of the developed composite in long term applications, its resistance to tensile fatigue cycles was investigated. The composites were subjected to tensile fatigue load with maximum stresses ranging from 4 to 9.6 MPa at a frequency of 2 Hz. The composites did not fatigue below a maximum fatigue level of 6 MPa up to 106 cycles. Monotonic tensile testing was performed for composites that survived 106 cycles to determine its residual strength

Effect of plain and carboxylated styrene-butadiene rubber on the rheological behavior of silica fume-class G Portland cement slurries

The incorpation of a high pozzolan content in cement systems enables an enhanced thermal stability. In an even harsh condition, where imposed deformations occur in addition to high temperatures, it is desirable that cementitious systems present high ductility, which can be achieved for example by adding polymers. The aim of this paper, is to better understand the rheological behavior of ductile cement slurries, designed for oil wells subjected to cyclic steam stimulation. The studied cement formulations contain Silica Fume and two different copolymers (Styrene-Butadiene and its carboxylated version). The influence of each copolymer content on the rheological parameters was investigated. Isothermal calorimetry was used to measure the induction period to guarantee that rheological parameters were carried out in the same hydration period. As the rheometer test was carried out in a non-isothermal condition together with a vane applied shear rate, increased reaction rates are expected. However, it is plausible to assume that the pastes remained in the induction period otherwise they would be in the acceleratory period where pastes start to set. Attempts have been made to correlate properties found by rheometry in the mini-slump test. It was observed that the XSBR delays and decreases the ettringite formation in the first hours of cement hydration, leading to lower yield stress values and increased viscosity and thixotropy. Good correlations were established between parameters measured by rheometry and mini-slump tests, which show promising results for potential use in on-site yield stress and plastic viscosity tests in Oil Well applications

PROJETAR PARA DESMONTAR: REVISÃO SOBRE A AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV) DE ESTRUTURAS DE CONCRETO: DESIGN FOR DISASSEMBLY: A REVIEW OF CONCRETE STRUCTURES LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA)

The construction sector has become one of the major reasons for environmental concern, especially when it comes to the emission of carbon dioxide and waste generation. One way to mitigate such impacts is to replace a linear system for a Circular Economy (CE) model. In this model, the recycling of Construction and Demolition Waste (CDW) is a practice that has been extensively studied for over 20 years, while research on the reuse of constructive elements from the Design for Deconstruction/Disassembly (DfD) perspective has gained prominence only in the last five years. Among such researches, the assessment of sustainability through environmental indicators is even more scarce. In this way, this article makes a systematic review of the literature, bringing together works that point out the main advances in DfD practice, focusing on concrete structures from the perspective of Life Cycle Assessment (LCA). Based on the articles analyzed, it was observed that, despite the absence of a unified method to quantify its benefits, the practice of DfD proved to be advantageous to mitigate the environmental impacts of the construction sector.El sector de la construcción se ha convertido en un importante motivo de preocupación medioambiental, sobre todo en lo que respecta a las emisiones de dióxido de carbono y la generación de residuos. Una forma de mitigar tales impactos es la sustitución de un sistema lineal por un modelo de Economía Circular (EC). En este modelo, el reciclaje de Residuos de Construcción y Demolición (RCD) es una práctica ampliamente estudiada desde hace más de 20 años, mientras que la investigación sobre la reutilización de elementos de construcción a partir de la metodología del diseño para la deconstrucción (DfD, Design for Deconstruction/Disassembly) sólo ha cobrado protagonismo en los últimos cinco años. Entre estas investigaciones, la evaluación de la sostenibilidad mediante indicadores medioambientales es aún más escasa. De esta forma, el presente artículo realiza una revisión sistemática de la literatura, reuniendo trabajos que abordan los principales avances de la práctica DfD, centrándose en estructuras de concreto armado bajo la perspectiva de la Evaluación del Ciclo de Vida (ACV). O setor da construção tem se tornado um dos grandes motivos de preocupação ambiental, principalmente quando se trata da emissão de dióxido de carbono e geração de resíduos. Uma forma de mitigar tais impactos consiste na substituição de um sistema linear para um modelo de Economia Circular (EC). Nesse modelo, a reciclagem de Resíduos de Construção e Demolição (RCD) consiste em uma prática bastante estudada há mais de 20 anos, enquanto pesquisas sobre o reuso de elementos construtivos a partir da metodologia de projetar para desconstrução (DfD, Design for Deconstruction/Disassembly) tem ganhado destaque apenas nos últimos cinco anos. Dentre tais pesquisas, a avaliação da sustentabilidade por meio de indicadores ambientais é ainda mais escassa. Desta forma, o presente artigo faz uma revisão sistemática da literatura, reunindo trabalhos que apontam os principais avanços da prática DfD, com foco em estruturas de concreto armado sob a perspectiva da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Com base nos artigos analisados, foi observado que, apesar da ausência de método unificado para quantificar seus benefícios, a prática de DfD se mostrou vantajosa para atenuar os impactos ambientais do setor da construção

Self-healing of slag-cement ultra-high performance steel fiber reinforced concrete (UHPFRC) containing sisal fibers as healing conveyor

This paper presents the results of a research on the influence of sisal fibers on the self-healing capacity of slag-cement UHPFRC reinforced with steel fibers. In order to evaluate the compos- ite healing capacity, specimens were submitted to pre-cracking by tensile test and then to a 3 months of wetting and drying cycles treatment. Treated specimens were resubmitted to tensile test and evaluated by Optical and Electronic microscopy and CT Scan. Results indicate that the sisal fiber works as a healing conveyor improving by about 20% and 15% the tensile stress and post cracking energy of treated specimens, respectively. Sisal fibers played a major role densifying the interface, working as a vehicle for the healing agents into small interface cracks. All specimens with cracks under 80 μm could completely self-seal mainly by calcium carbonate. Wider cracks could not be completely sealed, though the specimens exhibited a recovery of the mechanical behavior essentially due to late slag-cement hydration

Influência da substituição parcial de cimento por cinza ultrafina da casca de arroz com elevado teor de carbono nas propriedades do concreto

Este trabalho descreve o emprego de cinza ultrafina da casca de arroz com elevado teor de carbono em concretos de resistência convencional e de alta resistência. Estudou-se a influência do emprego da cinza ultrafina (10%, 15% e 20% de substituição de cimento, em massa) nas propriedades reológicas (tensão de escoamento e viscosidade plástica), na resistência à compressão (7, 28, 90 e 180 dias) e na penetração acelerada de íons cloreto. Além disso, a elevação adiabática da temperatura de um concreto convencional com 15% de cinza ultrafina foi comparada com a elevação de um concreto de referência. Os resultados indicaram que a cinza ultrafina produz melhorias significativas nas propriedades dos concretos para ambas as classes de resistência

ACV DE MATERIAIS CIMENTÍCIOS SUPLEMENTARES E AGREGADOS RECICLADOS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA: LCA OF SUPPLEMENTARY CEMENTITIOUS MATERIALS AND RECYCLED AGREGGATES: A SYSTEMATIC REVIEW

This study aims to carry out a Systematic Literature Review (SLR) on the assessment of environmental impacts resulting from the use of Supplementary Cement Materials (SCM) and Recycled Aggregate (RA) in construction materials, through the methodology of Evaluation of the Life Cycle (LCA). The methodology consisted of searching for scientific documents on LCA for the evaluation of concretes and mortars that use SCM and RA, in the Scopus and Web of Science databases, from 2015 to 2021. The results show that studies adopt a border of the cradle system to the gate, claiming that it is the most representative. To perform the LCA, secondary data are used, mainly databases (Ecoinvent and ELCD). Global Warming Potential is the common impact category, followed by Abiotic Depletion Potential and Acidification Potential. The methods used quantify only the intermediate effects of the impact categories; this step is preferably assisted by Simapro and OpenLCA programs. Studies have shown that the use of MCS and AR can reduce the environmental impacts of the evaluated concretes and mortars, but the reduction is greater when both are used at the same time than when used separately.Este estudio tiene como objetivo realizar una Revisión Sistemática de la Literatura (RSL) sobre la evaluación de impactos ambientales derivados del uso de Materiales Suplementarios de Cemento (MSC) y Agregado Reciclado (AR) en materiales de construcción, a través de la metodología de Evaluación del Ciclo de Vida (ECV). La metodología consistió en la búsqueda de documentos científicos sobre ECV para la evaluación de hormigones y morteros que utilizan MSC y AR, en las bases de datos Scopus y Web of Science, de 2015 a 2021. Los resultados muestran que los estudios adoptan una frontera del sistema cuna para la puerta, indicándose que es la más representativa. Para realizar la ECV se utilizan datos secundarios, principalmente bases de datos (Ecoinvent y ELCD). El Potencial de Calentamiento Global es la categoría de impacto común, seguida por el Potencial de Agotamiento Abiótico y el Potencial de Acidificación. Los métodos utilizados cuantifican únicamente los efectos intermedios de las categorías de impacto; este paso es asistido por los programas Simapro y OpenLCA, preferencialmente. Los estudios han demostrado que el uso de MSC y AR pueden reducir los impactos ambientales de los hormigones y morteros evaluados.O presente estudo tem como objetivo realizar uma Revisão Sistemática da Literatura (RSL) sobre a avaliação dos impactos ambientais por decorrentes do uso de Materiais Cimentícios Suplementares (MCS) e Agregado Reciclado (AR) em materiais de construção, por meio da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). A metodologia consistiu na busca de documentos científicos sobre ACV para a avaliação de concretos e argamassas que empregam MCS e AR, nas bases de dados Scopus e Web of Science, período de 2015 e 2021. Os resultados mostram que estudos adotam uma fronteira do sistema berço ao portão, atribuindo-se que é o mais representativo. Para realizar a ACV, dados secundários são utilizados, principalmente bancos de dados (Ecoinvent e ELCD). O Potencial de Aquecimento Global é a categoria de impacto comum, seguido por Potencial de Depleção Abiótica e Potencial de Acidificação. Os métodos utilizados quantificam apenas os efeitos intermediários das categorias de impacto; esta etapa é assistida pelos programas Simapro e OpenLCA, preferencialmente. Os estudos mostraram que o uso de MCS e AR conseguem reduzir os impactos ambientais dos concretos e argamassas avaliadas, mas a redução é maior quando ambos são usados ​​ao mesmo tempo do que quando usados ​​separadamente