A Scanning Transmission X-ray Microscopy Study of Cubic and Orthorhombic C₃A and Their Hydration Products in the Presence of Gypsum.

This paper shows the microstructural differences and phase characterization of pure phases and hydrated products of the cubic and orthorhombic (Na-doped) polymorphs of tricalcium aluminate (C₃A), which are commonly found in traditional Portland cements. Pure, anhydrous samples were characterized using scanning transmission X-ray microscopy (STXM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD) and demonstrated differences in the chemical and mineralogical composition as well as the morphology on a micro/nano-scale. C₃A/gypsum blends with mass ratios of 0.2 and 1.9 were hydrated using a water/C₃A ratio of 1.2, and the products obtained after three days were assessed using STXM. The hydration process and subsequent formation of calcium sulfate in the C₃A/gypsum systems were identified through the changes in the LIII edge fine structure for Calcium. The results also show greater Ca LII binding energies between hydrated samples with different gypsum contents. Conversely, the hydrated samples from the cubic and orthorhombic C₃A at the same amount of gypsum exhibited strong morphological differences but similar chemical environments

Comparison and analysis of product stage and service life uncertainties in life cycle assessment of building elements

Life cycle assessment (LCA) has the potential to inform building decisions from the planning process to conceptual design. As such, there is intrinsic uncertainty that needs to be explored further to allow for proper decisions to be made. These uncertainties may be related to parameter definition, such as life cycle inventory or model as service life definition. This paper aims to analyze the influence of two recognized sources of uncertainties in LCA of buildings: product stage uncertainties and uncertainties from SL during the use stage. The Monte Carlo simulation method is applied to conduct uncertainty analysis of the LCA results of four building elements, namely, external cement plaster, external clay brick wall, external painting and internal painting. The functional unit is 1 m2 of each building element. Three different building reference study periods are considered: 50, 120 and 500 years. A global warming potential impact category is chosen since it is one of the most significant indicators for climate change mitigation strategies. Results indicate that SL uncertainties are greater than product stage uncertainties for the four building elements analyzed. Furthermore, based on the findings from this study, distribution choice influences the uncertainty analysis results in Monte Carlo simulation. Standardizing modeling of SL in the LCA of buildings could guide building LCA practitioners and researchers and lead to more comparable results

Shear bond strength device for mortar coatings: development and validation

O estudo da aderência de argamassas de revestimento torna-se importante quando se verifica a grande quantidade de manifestações patológicas presentes nas edificações devido aos descolamentos e desplacamentos. As principais propriedades que exercem influência no desenvolvimento da aderência são a resistência de aderência à tração, a resistência de aderência ao cisalhamento e a extensão de aderência, contudo a maioria dos estudos tem como foco apenas a resistência de aderência à tração. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta um dispositivo desenvolvido para a realização de ensaios de resistência de aderência ao cisalhamento, que pode ser acoplado em um aderímetro comumente utilizado em ensaios de resistência de aderência à tração. Para a validação do dispositivo realizaram-se ensaios de resistência de aderência ao cisalhamento em três argamassas com diferentes teores de ar incorporado, aplicadas sobre substratos de concreto. Os resultados demonstram que o dispositivo desenvolvido é eficiente, de fácil utilização e reprodução, apresentando resultados de resistência de aderência ao cisalhamento coerentes e com baixos valores de coeficiente de variação, podendo tornar-se um importante equipamento para análise comparativa de argamassas.The high incidence of building pathologies resulting from the lack of adherence of mortar coatings evidences the importance of conducting studies focusing on this problem. The main properties that influence adherence are tensile bond strength, shear bond strength and adherence extension or real interfacial contact area. However, most studies in this area focus only on tensile bond strength. In order to understand the properties that influence bond strength, it is essential to carry out interfacial mortar/substrate studies. Hence, this paper presentes an investigation of shear bond strength, the main property influencing the coating bond on mortars. A device to test shear bond strength was developed and tested. This tool can be fitted to a pull-off device that is commonly used and meets the Brazilian standards for tensile strength tests. In order to validate the proposed device, three different mortars with air-entraining admixture applied on concrete substrates were tested. The results showed that the device is effective and also easy to use and reproduce. The shear bond strength results were coherent and presented low variation coeficiente values, showing great potential for use in the comparative analysis of mortars

Efflorescence of alkali-activated cements (geopolymers) and the impacts on material structures : a critical analysis

Even with the rapid development of the alkali-activated cement (AAC) technology in the past few years, some phenomena still needs to be better understood, that may alter the durability of the material. In many industrial uses and laboratory researches the formation of the salts on the surface alkali-activated type cements was observed, which was identified as efflorescence. This occurs due to the presence of an alkali transported in contact with the humidity and CO2 environment. It may present externally from the formation of salts on the surface and internally with the carbonation of the alkalis in capillary pores. The effects of efflorescence on the material in use, as well as all factors that can influence its formation are not yet fully understood or reported. The search for papers was conducted using the search words efflorescence and geopolymer/alkali-activated, combined in the electronic data base. Due to the limited quantity of papers published related to efflorescence in geopolymers, the review was complemented using papers that discuss this behavior in Portland cement (PC) and based on the main properties that can influence the formation of efflorescence. In this paper, to understand the nature of efflorescence, upon which proper methods of minimizing of this issue can be based, the following aspects are discussed and re-examined: (1) the development of efflorescence’s in PC concrete, (2) the role of alkalis in AACs, (3) efflorescence in AACs, and (4) effect from a physical and microstructural point of view of efflorescence’s on the ACCs. This paper highlights that the nature of the pore structure and the design parameters (such as alkali concentration, presence of soluble silicates, and water content in the activator) are the two most important factors that control efflorescence rate and changes inmechanical behavior. However, the stability of the alkalis and their relationship with the formed gel, which are determining factors in the formation of efflorescence, remain not completely understood. In the same way, the effect of efflorescence in tensile strength and shrinkage needs to be evaluated

Dispositivo para ensaio de resistência de aderência ao cisalhamento em revestimentos: desenvolvimento e validação

O estudo da aderência de argamassas de revestimento torna-se importante quando se verifica a grande quantidade de manifestações patológicas presentes nas edificações devido aos descolamentos e desplacamentos. As principais propriedades que exercem influência no desenvolvimento da aderência são a resistência de aderência à tração, a resistência de aderência ao cisalhamento e a extensão de aderência, contudo a maioria dos estudos tem como foco apenas a resistência de aderência à tração. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta um dispositivo desenvolvido para a realização de ensaios de resistência de aderência ao cisalhamento, que pode ser acoplado em um aderímetro comumente utilizado em ensaios de resistência de aderência à tração. Para a validação do dispositivo realizaram-se ensaios de resistência de aderência ao cisalhamento em três argamassas com diferentes teores de ar incorporado, aplicadas sobre substratos de concreto. Os resultados demonstram que o dispositivo desenvolvido é eficiente, de fácil utilização e reprodução, apresentando resultados de resistência de aderência ao cisalhamento coerentes e com baixos valores de coeficiente de variação, podendo tornar-se um importante equipamento para análise comparativa de argamassas

Influência de aditivos superplastificantes a base de policarboxilato na resistência a compressão e propriedades no estado fresco de um cimento Portland tipo I

O cimento Portland (CP) tem uma produção mundial estimada em 12 bilhões t/ano, sendo uns dos materiais de maior consumo como consequência do aumento na população e crescimento urbano. Com o objetivo de melhorar o desempenho do concreto, os aditivos redutores de água e superplastificantes têm se convertido em um componente de elevada importância devido ao seus efeitos desde um ponto de vista técnico (trabalhabilidade e resistências mecânicas) e econômico. Estes aditivos permitem diminuir o consumo de CP nas dosagens de concreto e portanto reduzir custos de produção, assim como melhorar critérios de sustentabilidade. O clínquer de CP é um material composto por diferentes fases onde o aluminato tricálcico (C3A) afeta a trabalhabilidade antes do início de pega. No CP, os superplastificantes são adsorvidos nas partículas de cimento reduzindo a cinética de hidratação do C3A. Acerca disso, o presente artigo, apresenta as interações de um CP com dois tipos de superplastificantes a base policarboxilato com função de abertura (elevada fluidez) e manutenção (prolongado tempo de ação). A partir de dados gerados em calorimetria isotérmica, identificou-se, com a inserção de diferentes teores de aditivos, o deslocamento do pico de hidratação, com aumento no tempo de dormência, bem como um aumento na liberação de calor. Isso implica que as interações entre os aditivos e o cimento acontecem nas primeiras horas de hidratação e modificam as taxas de dissolução, nucleação e crescimento das fases, tendo um efeito na resistência. Em relação ao espalhamento e à perda de abatimento dos sistemas, os resultados indicaram aumento na fluidez com incorporação de aditivo, conforme esperado.Palavras-chave: Aditivo. Superplastificante. Policarboxilato.

Aplicação da Avaliação do Ciclo de Vida na análise de impactos ambientais de materiais de construção inovadores: estudo de caso da pegada de carbono de clínqueres alternativos

O setor da construção civil é reconhecido como um grande consumidor de recursos, e responsável por diversas emissões que causam impactos substanciais ao ambiente. Muitos destes impactos estão diretamente relacionados à produção de materiais de construção. Por isso, mundialmente cresce a tendência de se propor o uso de materiais de construção inovadores, que considerem a mitigação de seus impactos ambientais no processo produtivo. Para avaliar todos os impactos ambientais relacionados a estes materiais, é necessário que se avalie todas as fases de seu ciclo de vida. Para isso, propõe-se a aplicação da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), metodologia internacionalmente consagrada na avaliação ambiental de produtos, processos e serviços, sendo também normatizada para o cálculo de declarações ambientais de produtos da construção civil. Sabe-se que a produção cimento emite quantidade pronunciadas de gases do efeito estufa. Por isso, neste trabalho, a ACV é aplicada para o cálculo da pegada de carbono de clínqueres alternativos produzidos em laboratório. Os resultados obtidos demonstram uma redução em 22% da pegada de carbono do clínquer alternativo em relação ao clínquer Portland, indicando as etapas do processo produtivo que mais colaboram para estes valores. Ainda, evidencia-se a ampla aplicabilidade da ferramenta ACV ao setor da construção

Proposta de modelagem da carbonatação de concretos de cimento portland branco

This paper describes an experimental program that aimed to assess the compressive strength and carbonation results of concrete specimens made with four types of white cement. The high early strength cement (CP-V) was taken as a reference for comparison. The influence of the water/cement ratio (0,4; 0,5 and 0,6) was also investigated. The results showed that the compressive strength of the concrete made with white Portland cement was equivalent to the reference concrete. Also, carbonation tests indicated that the concrete made with structural white cement presented a slightly improved behavior when compared to the reference concrete, except for one of the models. The experimental results were analyzed statistically presenting a coefficient of determination greater than 75%. In this case, to reach a better performance some adjustments in the physical and chemical composition would be necessary.Este trabalho descreve um estudo experimental cujo objetivo foi avaliar a resistência à compressão e à carbonatação de concretos moldados com quatro tipos de cimento Portland branco estrutural, comparando seus resultados com um concreto moldado com cimento Portland de alta resistência inicial (CPV), utilizado como referência. Investigouse, também, a relação água/cimento (0,4; 0,5; 0,6). Os resultados obtidos mostram que o desempenho dos concretos moldados com os cimentos Portland branco estudados equivalem ao dos moldados com CPV. Em termos de carbonatação, os resultados experimentais foram modelados estatisticamente e apresentaram coeficientes de determinação superiores a 75%. Os modelos obtidos revelam que, no que se refere à carbonatação, o desempenho dos concretos moldados com cimento branco foi geralmente superior ao dos moldados com cimento CPV, exceto para um deles. Nesse caso, seriam necessários ajustes em sua composição física e química, para que este tenha uma melhora em seu desempenho

Influência do uso de aditivo acelerador de resistência baseado em nitrato de cálcio no desempenho de argamassas de cimento Portland com adição de cinza volante

A construção civil tende a exigir a otimização dos processos, com prazos de entrega reduzidos. Logo, tornasenecessária a busca por alternativas que forneçam as propriedades necessárias ao concreto em períodos detempo mais curtos. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência de um aditivo acelerador de resistênciabaseado em nitrato de cálcio na resistência à compressão e em propriedades físicas de argamassas de cimentoPortland, com diferentes teores de cinza volante (CV), visando analisar se a incorporação do aditivo compensariaa baixa contribuição desta adição nas resistências nas primeiras idades. Foram realizados ensaios decalorimetria isotérmica, absorção de água por capilaridade, índice de consistência e resistência à compressãoem misturas com teores de aditivo de 0%, 0,33%, 0,66% e 1,00%. No que se refere ao tempo de pega final,nas amostras sem CV, o aditivo reduziu este período. Nas amostras com 40% e 60% de CV, verificou-se umaumento deste tempo. Para as resistências à compressão de 1 dia, o teor de aditivo que gerou os maiores valoresfoi de 1,00% para as argamassas com 0% e 40% CV, não existindo diferenças estatisticamente significativaspara os sistemas com 60%. Já em idades superiores, o aditivo ocasionou reduções na resistência dasamostras sem CV e aumentos proporcionais ao teor de aditivo nas amostras com 40% e 60% de CV. Constatou-se que as argamassas com aditivo e sem adição de CV apresentaram uma redução no índice de absorçãopor capilaridade. Já para as amostras com 40% e 60% de CV os menores índices de absorção foram obtidosnos traços sem aditivo. Portanto, é possível concluir que o aditivo avaliado nesta pesquisa acelerou as reaçõesde hidratação, gerando um aumento nas resistências em idades iniciais, mas com um acréscimo insuficientepara compensar a queda de resistência pela incorporação de CV na composição das amostras. Levando emconsideração as diferentes propriedades avaliadas, observou-se não ser possível estabelecer um teor ótimo deaditivo para cada teor de CV estabelecido. Sendo necessário avaliar qual propriedade é de maior interesse aousuário.Palavras-chave: Nitrato de cálcio, acelerador de resistência, cimento, cinza volante, hidrataçã