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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40597| Título: | Avaliação da substituição parcial de agregado miúdo por resíduos cinza de classe a em concretos de ultra-alto desempenho reforçado com fibras metálicas |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of partial replacement of fine aggregate by class a gray waste in ultra high-performance concrete reinforced with metal fibers |
| Autor(es): | Gomes, Maria Eduarda Almeida |
| Orientador(es): | Jochem, Lidiane Fernanda |
| Palavras-chave: | Concreto de alta resistência Construção civil - Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Impacto ambiental Sustentabilidade Fibras High strength concrete Building - Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Environmental impact statements Sustainability Fibers |
| Data do documento: | 25-Mar-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | GOMES, Maria Eduarda Almeida. Avaliação da substituição parcial de agregado miúdo por resíduos cinza de classe a em concretos de ultra-alto desempenho reforçado com fibras metálicas. 2026. Dissertação (Mestrado em Programa de Pos-Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026. |
| Resumo: | A elevada geração de resíduos de construção civil (RCC) e a crescente pressão sobre a extração de agregados naturais representam um desafio ambiental associado à produção do concreto. Paralelamente, o concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras (CUADRF), embora apresente propriedades mecânicas superiores e elevada durabilidade, demanda de grande quantidade de materiais finos e agregados naturais, o que intensifica seu impacto ambiental. Nesse contexto, surge a incorporação de RCC como substituto parcial do agregado miúdo natural, como alternativa promissora para conciliar desempenho técnico e sustentabilidade. Esse trabalho avaliou a viabilidade técnica da utilização de RCC cinza de Classe A como substituição parcial de areia natural em matrizes cimentícias de CUADRF. Foram produzidas 4 séries experimentais: referência (REF) e misturas com 10%, 20% e 30% de RCC em substituição à areia. Os materiais constituintes foram caracterizados por meio de ensaios físicos, granulométricos e microestruturais, como microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de Raios X (DRX). No estado fresco, foram avaliados o índice de consistência, massa específica aparente, teor de ar aprisionado e calorimetria isotérmica. No estado endurecido, analisaram-se a massa específica, resistência à compressão, resistência à tração na flexão, limite de proporcionalidade (LOP), tenacidade e comportamento tensão × deformação aos 7, 28 e 90 dias de hidratação. Os resultados indicaram que a incorporação de RCC não comprometeu o desempenho mecânico do CUADRF. Em teores moderados (20%) verificou-se aumento do LOP e melhoria no comportamento pré-fissuração. Para teores elevados (30%), observou-se aumento da tenacidade e maior capacidade de sustentação de carga no regime pós-pico. Aos 90 dias, embora tenha sido verificada uma redução da resistência máxima à flexão em teores elevados de substituição, as séries com RCC mantiveram desempenho mecânico satisfatório e elevada capacidade de dissipação de energia. As análises microestruturais indicam que os efeitos iniciais associados à maior heterogeneidade e ao efeito de absorção do RCC foram mitigados com o avanço das reações de hidratação, devido à hidratação tardia da pasta residual aderida, ao refinamento microestrutral e à evolução da zona de transição interfacial. Dessa forma, conclui-se que a substituição parcial do agregado miúdo natural por RCC de Classe A em matrizes de CUADRF é tecnicamente viável, permitindo manter ou melhorar propriedades relacionadas ao comportamento pós-fissuração, além de contribuir para a redução da extração de recursos naturais e a destinação de resíduos, promovendo práticas mais sustentáveis na construção civil. |
| Abstract: | The high generation of construction and demolition waste (CDW) and the increasing pressure on natural aggregate extraction represent a significant environmental challenge associated with concrete production. At the same time, ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC), although presenting superior mechanical properties and high durability, requires large amounts of fine materials and natural aggregates, which intensifies its environmental impact. In this context, the incorporation of CDW as a partial replacement for natural fine aggregate emerges as a promising alternative to reconcile technical performance and sustainability. This study evaluated the technical feasibility of using gray Class A CDW as a partial replacement for natural sand in UHPFRC cementitious matrices. Four experimental series were produced: a reference mixture (REF) and mixtures with 10%, 20%, and 30% replacement of sand by CDW. The constituent materials were characterized through physical, granulometric, and microstructural tests, including scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). In the fresh state, consistency index, apparent density, entrapped air content, and isothermal calorimetry were evaluated. In the hardened state, density, compressive strength, flexural tensile strength, limit of proportionality (LOP), toughness, and stress–strain behavior were analyzed at 7, 28, and 90 days of curing. The results indicated that the incorporation of CDW did not compromise the mechanical performance of UHPFRC. At moderate replacement levels (20%), an increase in the LOP and an improvement in the pre-cracking behavior were observed. At higher replacement levels (30%), an increase in toughness and greater load-carrying capacity in the post-peak regime were observed. At 90 days, although a slight reduction in maximum flexural strength was verified at higher replacement levels, the mixtures containing CDW maintained satisfactory mechanical performance and a high energy dissipation capacity. Microstructural analyses indicated that the initial effects associated with increased heterogeneity and the dilution effect caused by CDW were mitigated with the advancement of hydration reactions, due to the late hydration of the residual adhered paste, microstructural refinement, and the evolution of the interfacial transition zone. Therefore, it can be concluded that the partial replacement of natural fine aggregate by Class A CDW in UHPFRC matrices is technically feasible, allowing the maintenance or even improvement of properties related to post-cracking behavior, while contributing to the reduction of natural resource extraction and to the proper management of construction waste, promoting more sustainable practices in the construction industry. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40597 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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