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metadata.dc.type: Tese
Title: Dosagem e otimização de misturas de concreto permeável por controle de porosidade pelo método do grau de compactação.
metadata.dc.creator: Mikami, Rafael Jansen
metadata.dc.contributor.advisor1: Pereira, Eduardo
metadata.dc.contributor.referee1: Chinelatto, Adilson Luiz
metadata.dc.contributor.referee2: Pieralisi, Ricardo
metadata.dc.contributor.referee3: Gobbi, Andressa
metadata.dc.contributor.referee4: Pianaro, Sidnei Antonio
metadata.dc.description.resumo: O concreto permeável é um material com potencial aplicação em pavimentos permeáveis para a mitigação de inundações urbanas. A dosagem do concreto permeável é uma das etapas fundamentais para o desenvolvimento de misturas com propriedades adequadas a sua utilização. Métodos de dosagem já foram propostos na literatura, porém com aplicação ainda limitada. Neste estudo o objetivo principal foi propor uma metodologia de dosagem adaptável a diferentes distribuições granulométricas de agregado graúdo e energia de compactação variável. O método de dosagem proposto foi embasado no estado de compactação do agregado graúdo, permitindo o desenvolvimento de misturas com controle de porosidade pelo grau de compactação. Essa metodologia foi aplicada na elaboração de 48 misturas de concreto permeável com porosidades de 20, 25 e 30%, sendo avaliadas diferentes composições granulométricas do agregado graúdo, inclusão de agregado miúdo e utilização de aditivos superplastificantes. Por meio do método do grau de compactação foi possível sistematizar um processo de dosagem de concreto permeável para controlar as suas propriedades hidráulicas e mecânicas pelo controle de porosidade. Para aplicação da metodologia foram desenvolvidas misturas de concreto permeável com porosidade entre 15 e 30%. Modelos de resistência à compressão, condutividade hidráulica e consumo de cimento foram desenvolvidos em função da porosidade para permitir a dosagem de misturas. Para a faixa de porosidade analisada foi possível atingir resistências entre 9,5 e 29,4 MPa e condutividades hidráulicas entre 0,07 e 1,55 cm/s. Uma segunda etapa de dosagem foi proposta para otimizar as misturas de concreto permeável para uma porosidade fixa. Foram apresentadas metodologias para alterar a relação a/c e incluir agregado miúdo com o objetivo de aprimorar a resistência mecânica e reduzir o consumo de cimento do concreto permeável. A partir da redução da relação a/c de 0,28 para 0,20 foi possível obter acréscimos na resistência à compressão entre 17 e 37% sem ocasionar prejuízo ao desempenho hidráulico da mistura. A inclusão de 20% de agregado miúdo na mistura de concreto permeável possibilitou reduzir o consumo de cimento em aproximadamente 10%, havendo manutenção da resistência à compressão e condutividade hidráulica. Para misturas de 20% de porosidade a inclusão de 40% de agregado miúdo ainda proporcionaria uma redução de cimento de 17% sem prejudicar suas propriedades. Dessa forma, para os materiais avaliados neste estudo a metodologia de dosagem proposta permitiu o desenvolvimento de misturas com porosidade controlada, possibilitando também o controle de suas propriedades mecânicas e hidráulicas. O método proposto também possibilitou o controle da relação a/c e do teor de agregado miúdo na mistura, sendo possível ainda otimizar o concreto permeável visando uma maior eficiência no consumo de cimento.
Abstract: Pervious concrete is a material with potential application in pervious pavements to mitigate urban flooding. The mixture design of pervious concrete is one of the fundamental steps for the development of mixtures with properties suitable for its application. Mixture design methods have been proposed in the literature, but their application is still limited. In this study the main objective was to propose a mixture design method adaptable to different coarse aggregate gradations and variable compaction energy. The proposed mixture design method was based on the coarse aggregate compaction state, allowing the development of mixtures with porosity control by the degree of compaction. This methodology was applied in the development of 48 mixtures of pervious concrete with porosities of 20, 25 and 30%, evaluating different coarse aggregate gradations, inclusion of fine aggregate and use of superplasticizer admixtures. Based on the degree of compaction method, it was possible to systematize a design process for pervious concrete to control its hydraulic and mechanical properties by porosity control. To apply the methodology, pervious concrete mixtures with porosity between 15 and 30% were developed. Models of compressive strength, hydraulic conductivity and cement consumption were developed as a function of porosity to allow the design of mixtures. For the porosity range analyzed it was possible to achieve strengths between 9.5 and 29.4 MPa and hydraulic conductivities between 0.07 and 1.55 cm/s. A second stage in the mixture design was proposed to optimize the pervious concrete mixtures for a target porosity. Methodologies were presented to change the w/c ratio and include fine aggregate with the objective of improving the mechanical strength and reducing the cement consumption of pervious concrete. By reducing the w/c ratio from 0.28 to 0.20 it was possible to obtain increases in compressive strength between 17 and 37% without harming the hydraulic performance of the mixture. The inclusion of 20% fine aggregate in the pervious concrete mixture made it possible to reduce cement consumption by approximately 10%, while maintaining the compressive strength and hydraulic conductivity. For mixtures with 20% porosity, the inclusion of 40% fine aggregate would still provide a 17% cement reduction without affecting its properties. Thus, for the materials evaluated in this study, the proposed design method allowed the development of mixtures with controlled porosity, also enabling the control of their mechanical and hydraulic properties. The proposed method also allowed the control of the w/c ratio and fine aggregate content in the mixture, being also possible to optimize the pervious concrete aiming a higher efficiency in cement consumption.
Keywords: Dosagem
Pavimento Permeável
Compactação
Agregado
Pasta de Cimento
Mixture Design
Pervious Pavement
Compaction
Aggregate
Cement Paste
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Engenharia de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
Citation: MIKAMI, Rafael Jansen. Dosagem e otimização de misturas de concreto permeável por controle de porosidade pelo método do grau de compactação. 2022. Tese. (Doutorado em Engenharia e Ciências dos Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa. 2022.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3725
Issue Date: 13-Jun-2022
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