ASSESSMENT OF THE MECHANICAL AND ENVIRONMENTAL PROPERTIES OF CONCRETES WITH HIGH LEVELS OF LIME FILLER AND FLY ASH

AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E AMBIENTAIS DE CONCRETOS COM ALTOS TEORES DE FILER CALCÁRIO E CINZA VOLANTE

Authors

  • Silvane Santos da Silva UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA
  • André Lübeck UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA
  • Geraldo Cechella Isaia UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA
  • Gustavo Aguiar Isaia UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA
  • Almir Barros da Silva Santos Neto UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n3.195-211

Keywords:

Sustainability; High strength concrete; Limestone filler; Fly ash; high strength concrete.

Abstract

This study evaluated the possibility of producing high strength concrete (HSC) by replacing Portland cement (PC) with high levels of limestone filler (LF) in binary mixtures and ternary mixtures of PC, LF and fly ash (FA) in contents varying from 50 % to 80 %, with the objective of reducing CO2 emissions during manufacture. Parameters evaluated were axial compression strength, CO2 emissions of the constituent materials and cost per m³ of concrete with focus on reductions in environmental impact. Results indicated the possibility of producing HSC with high LF and FA contents, reduced water/binder content (w/b = 0.25) and workability of 100 mm ± 20 mm through particle packaging and the use of a superplasticizer additive. The resulting concrete had axial compression strength of 51.8 MPa at 91 days with 77 kgco2/m3 of concrete for a mixture with 80 % of PC replaced with 70 % LF and 10 % FA. These amounts corresponded to the use of only 97 kg/m3 of PC (87 kg/m3 of clinker) and 104 L/m3 of water. Thus, it was demonstrated to be possible to obtain a HSC with fck of up to 80 MPa and low CO2 emissions.

Author Biographies

Silvane Santos da Silva, UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Maria.Mestra em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Maria.Bacharel em Engenharia Civil pela URI - Santo Ângelo.Engenheira Civil no Escritório Gilbert Bonotto.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/1015995413129280

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5169-735X

André Lübeck, UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Maria (2006), mestrado (2008) e doutorado (2016) pela mesma universidade. É professor adjunto no Departamento de Estruturas e Construção Civil da Universidade Federal de Santa Maria.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7511022637484145

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5772-9933

Geraldo Cechella Isaia, UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1965), mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1990) e doutorado em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (1995). É professor Titular aposentado (em 1995) e como professor Associado (2013) pela Universidade Federal de Santa Maria e professor permanente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, fazendo parte atualmente deste programa como Professor Voluntário. É ex-membro comitê assessor engenharias da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, consultor da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) e CNPq, membro do conselho editorial da Revista IBRACON de Materiais, da revista E-Mat (Porto Alegre) e revisor dos periódicos Ambiente Construído (ANTAC), Construction & Building Materials, Cement Concrete & Composites, Computers and Concrete, Journal of Civil Engineering and Construction Technology, entre outros. É senior member da Réunion Internationale Des Laboratoires Dessais Et de Recherches Sur Les Matériaux (RILEM) e, ainda membro da Fédération International du Béton (Fib) e do American Concrete Institute (ACI). 

LATTES: http://lattes.cnpq.br/8260652949733370

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0653-1227

Gustavo Aguiar Isaia, UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Graduado em engenharia civil pela escola de engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS - 1990), possui especialização, mestrado e doutorado pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Na FEA - FUMEC, em Belo Horizonte, foi coordenador dos cursos de engenharia bioenergética, engenharia química e coordenador adjunto do curso de engenharia civil. Foi professor substituto no departamento de estruturas e construção da UFSM. Foi coordenador do curso de engenharia civil da UniRitter em Porto Alegre, onde reconheceu o curso com nota 5 no MEC e professor e coordenador do curso de engenharia civil da FACENS em Sorocaba/SP, onde ministrou disciplinas nos cursos de arquitetura e urbanismo, engenharia civil e pós graduação em projetos arquitetônicos. É doutor em engenharia civil pela Universidade Federal de Santa Maria na área de construção civil e preservação ambiental.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/0229089430229451

ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8536-61051

Almir Barros da Silva Santos Neto, UFSM - UNIVERSIDADADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Possui graduação em Engenharia Civil pela UFSM (1996), mestrado em Engenharia Civil pela UFSC (1999) e doutorado em Engenharia Civil pela UFSC (2006), na área de Engenharia de Estruturas. Atualmente é Professor Titular da UFSM. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Estruturas de Concreto Armado e Concreto Protendido, atuando nos seguintes temas: mecânica das estruturas, modelagem de estruturas, materiais compósitos avançados, experimentação e análise numérica de estruturas.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/5418069223727965

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7306-5313

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Published

2024-08-19

How to Cite

Santos da Silva, S., Lübeck, A., Cechella Isaia, G. ., Aguiar Isaia, G., & Santos Neto, A. B. da S. (2024). ASSESSMENT OF THE MECHANICAL AND ENVIRONMENTAL PROPERTIES OF CONCRETES WITH HIGH LEVELS OF LIME FILLER AND FLY ASH: AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E AMBIENTAIS DE CONCRETOS COM ALTOS TEORES DE FILER CALCÁRIO E CINZA VOLANTE. ix Sustentável, 10(3), 195–211. https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n3.195-211

Issue

Vol. 10 No. 3 (2024): Edição regular

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Científica

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Copyright (c) 2024 Silvane Santos da Silva, André Lübeck, Geraldo Cechella Isaia, Gustavo Aguiar Isaia, Almir Barros da Silva Santos Neto

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