Study of high-performance concrete (HPC) dosage using rice husk silica and optimization of Portland cement consumption for application in pillars

Authors

DOI:

https://doi.org/10.14244/engurbdebate.v4i2.118

Keywords:

CAD, otimização do consumo, cimento Portland

Abstract

The present study aims to investigate the dosage of high-performance concrete using rice husk silica. Two types of superplasticizer additives were evaluated: additive A and additive B. The rice husk silica used was characterized through its
chemical composition by X-ray fluorescence and determination of performance index with Portland cement. The consistency of the concrete was verified through slump test. In the hardened state, tests were conducted for compressive strength,
water absorption, voids index, and specific mass. With the obtained results, a statistical analysis was developed including Bootstrap confidence interval and multivariate analysis of variance (MANOVA). Comparative structural calculations
were performed between the high-performance concrete with higher strength and a conventional concrete of 30 MPa, proving the viability of the produced material. Furthermore, a reduction in Portland cement consumption was observed when
comparing the studied concrete categories.

Author Biographies

Clóvis Batista das Mercês, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGEC

Engenheiro Civil pela Sociedade Educacional de Santa Catarina UNISOCIESC (02/2017 - 07/2022) - bolsista integral pelo programa Universidade para Todos - ProUni. Especialista em Engenharia Diagnóstica, Desempenho e Patologias das Construções pelo Centro Educacional BSSP (11/2021 - 05/2023). Mestrando em Engenharia Civil pela Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC (2023 - 2025), bolsista CAPES. Participou do projeto GECON - Grupo de estudo de concretos de alto desempenho - UNISOCIESC (07/2020 - 07/2021). Atualmente, é voluntário na Diretoria da organização Engenheiros Sem Fronteiras - Brasil, na função de Assessor de Relações Institucionais (04/2022 - 2023). Possui experiência profissional em Engenharia Civil, com 3,5 anos de atuação na área de Assistência Técnica em edificações residenciais.

Ruan Diego Neves, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Engenheiro Civil pela Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Débora Ganasini, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Mestra em engenharia civil pela Universidade do Estado de Santa Catarina, desenvolvendo projeto sobre concretos de alto desempenho reforçados com microfibras de polipropileno. Possui graduação em Engenharia Civil pela UDESC, na qual recebeu o mérito estudantil de melhor aluna dos cursos de engenharia - formandos 2017/2. Atualmente trabalha como engenheira civil no município de Pinheiro Preto, Santa Catarina. 

Carmeane Effting, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2002), mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2004) e doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Santa Catarina (2008). Atualmente é professor titular da Universidade do Estado de Santa Catarina. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Engenharia Civil, atuando principalmente nos seguintes temas: Reologia e Impressão 3D; Concretos e Argamassas Especiais/Sustentáveis (concreto de alto desempenho, concretos e argamassas autonivelantes, concretos e argamassas leves/isolantes e argamassas geopoliméricas), bioconcretos, avaliação do ciclo de vida e de manifestações patológicas de edificações. 

Adilson Schackow, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Doutor pelo Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Estado de Santa Catarina / Brasil e Universidade de Aveiro / Portugal (2015). Possui mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2011). E graduação em Engenharia de Produção e Sistemas pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2008) . É técnico universitário da mesma universidade desde 2004, atuando principalmente nos seguintes temas: materiais de construção sustentáveis, concreto autoadensável, concreto de altodesempenho, concreto leve, argamassa autonivelante, argamassa leve, argamassa isolante térmica, argamassa para impressão 3d, nanomateriais na construção civil, materiais cimentícios, resíduos pozolânicos e materiais cerâmicos em geral.

References

AÏTCIN, Pierre-Claude. Concreto de Alto Desempenho. São Paulo: Pini, 1998. 667 p. Tradução de Geraldo G. Serra.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR 12653: Materiais pozolânicos - Requisitos. Rio de Janeiro, 2014c.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR 12821: Preparação de concreto em laboratório- procedimentos. Rio de Janeiro, 2009.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR 16697: Cimento Portland – requisitos. Rio de Janeiro, 2018. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR NM 67: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998.

NBR NM 79: Preparação de concreto em laboratório. Rio de Janeiro, 1996.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMA TÉCNICAS – ABNT.

NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeira, 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMA TÉCNICAS - ABNT.

NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpo-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2001b.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR 5752: Materiais pozolânicos – Determinação do índice de desempenho com cimento Portland aos 28 dias. Rio de Janeiro, 2014a.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014b.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT.

NBR 9778: Argamassa e concreto endurecido – Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 2009.

ASTM COMMITTEE C-09 ON CONCRETE AND CONCRETE

AGGREGATES. Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete. ASTM international, 2017.

DAL MOLIN, Denise Carpena Coitinho. Adições Minerais. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: IBRACON, 2011. Cap. 8. p. 261-305. 1v.

DI BELLA, C. WRYZKOWSKI, M.; LURA, P. Materials and

Structures, v. 50-52, 2016; p. 1-13.

IZQUIERDO, S. I.; RAMALHO, M. A. Use of residual powder obtained fromorganic waste to partially replace cement in concrete. Dyna, v. 83, n. 195, 2016; p. 147-155.

KASS, R. E.; EDEN, U. T.; BROWN, E. N. Analysis of neural data. New York: SPRIGER, 2014.

MEHTA, P. Kumar; MONTEIRO, Paulo J.

M. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 2. ed. São Paulo: IBRACON, 2014. 782 p.

R CORE TEAM R. A language and environment for statistical computing. Versão 3.4.2 R Foundation for Statistial Computing Vienna, Austria, 2010.

RAHAI, A.; DOLATI, A.; KAMEL, M. E. Studying the effect of various parameters on mechanical properties of lightweight aggregate concrete using MANOVA. Materials and Structures, v. 48, n. 1, 2015; p. 2353-2365.

RIBEIRO, Daniel Véras. Princípios da ciência dos materiais cimentícios: produção, reações, aplicações e avanços tecnológicos. Editora Appris, 2021.

ROSSIGNOLO, J. A. Avaliação da zona de transição interfacial pasta-agregado leve em concretos com sílica ativa e látex SBR. Revista Matéria, v. 12, n. 3, p. 532-540, 2007.

SENFF, L.; HOTZA, D.; REPETTE, W. L. Comportamento

reológico de pastas de cimento com adição de sílica ativa, nanossílica e dispersante policarboxílico. Revista Matéria, Florianópolis, v. 15, n. 1, p.012-020, 2010.

SJOSTROM, C. Durability and sustainable use of building materials. In: LLEWELLY, J. W.; DAVIES, H. LLEWELLY, J.

W.; DAVIES, H. Sustainable of materials. 1. Ed. Londres

(Inglaterra): RILEM. 1992. p.129-153.

TÉCHNE. Concreto de alto desempenho com adições minerais e químicas. Brasil: Pini, v. 1, n. 163, dez. 2010. Mensal.

TIBONI, R. A utilização da cinza da casca de arroz de termoelétrica como componente do aglomerante de compósitos a base de cimento Portland, São Paulo, 2007, Dissertação (mestrado) - Universidade de São Paulo, 196 p.

TUTIKIAN, Bernardo F.; ISAIA, Geraldo Cechella; HELENE, Paulo. Concreto de Alto e Ultra-Alto Desempenho. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: IBRACON, 2011. Cap. 36. p. 1282-1322. 2v.

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Published

2024-03-18

How to Cite

Batista das Mercês, C., Diego Neves, R. ., Ganasini, D., Effting, C. ., & Schackow, A. (2024). Study of high-performance concrete (HPC) dosage using rice husk silica and optimization of Portland cement consumption for application in pillars. Urban Engineering in Debate, 4(2), 69–83. https://doi.org/10.14244/engurbdebate.v4i2.118

Issue

Vol. 4 No. 2 (2023): Urban Space

Section

Geotecnia e Geoprocessamento

License

Copyright (c) 2023 Clóvis Batista das Mercês, Ruan Diego Neves, Débora Ganasini, Carmeane Effting, Adilson Schackow

Creative Commons License

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