Relação entre a performance de placas de concreto permeável com escória de aciaria e as propriedades de forma de agregados graúdos

Pimentel, Helano Wilson; Carvalho, Ivo de Castro; Silva, Webert Brasil Cirilo da; Chaves, André Rocha; Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 17 (5) • 2024 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952024000500001 copiar

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10.1590/S1983-41952024000500011

Relação entre a performance de placas de concreto permeável com escória de aciaria e as propriedades de forma de agregados graúdos

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

O crescimento das cidades afeta a sua superfície permeável, o que pode desequilibrar os ciclos hidrológicos. O concreto permeável pode ser uma solução viável para combater os impactos ambientais urbanos relacionados a esses problemas. Este tipo de concreto é caracterizado pela presença de poros interligados e pela sua alta capacidade de drenagem. Esta pesquisa visa analisar a relação entre a forma dos agregados, a resistência mecânica e a permeabilidade de placas de concreto permeáveis contendo escórias de aciaria. Utilizou-se um método baseado no Processamento Digital de Imagem (PDI) para avaliar as propriedades da forma do agregado. Foram testadas três misturas diferentes, utilizando três tipos de agregados graúdos (brita 12,5 mm, brita 9,5 mm, e escória grossa), e um tipo de agregado fino (escória fina), e foram obtidos valores resistência à flexão, fluxo e coeficientes de permeabilidade para as placas. Os resultados mostraram o potencial da utilização de escória de aciaria, com resultados de resistência à flexão elevados (4,61 MPa). Determinaram-se relações entre parâmetros de forma agregados e propriedades das placas, com um agregado mais polido, mais angular e mais esférico, resultando em valores de resistência à flexão mais elevados e coeficiente de permeabilidade mais baixos. Observou-se uma relação inversa entre os parâmetros de permeabilidade das lajes e a resistência à flexão.

Palavras-chave:
forma de agregados; resistência mecânica; permeabilidade; concreto permeável

Sieve (mm)	Accumulated retained percentage (%)
Sieve (mm)	9.5 mm steel slag	Coarse slag	Fine slag	12.5 mm gravel	9.5 mm gravel
19	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
12.5	2.40	4.50	0.00	2.90	0.00
9.5	3.61	6.75	0.00	25.29	3.80
6.3	10.32	19.32	0.00	76.69	56.12
4.75	18.34	34.33	0.00	92.41	86.40
2.4	53.41	100.00	0.00	99.47	99.75
1.2	83.37	100.00	64.30	99.97	99.75
0.6	94.89	100.00	89.03	99.98	99.75
0.3	98.30	100.00	96.34	99.99	99.75
0.15	99.20	100.00	98.28	100.00	99.75
Pan	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00

Sieve (mm)	9.5 mm steel slag		Coarse slag
Sieve (mm)	Δ A.R (%) from 12.5 mm gravel	Δ A.R (%) from 9.5 mm gravel	Δ A.R (%) from 12.5 mm gravel	Δ A.R (%) from 9.5 mm gravel
12.5	0.50	2.40	1.60	4.50
9.5	21.68	0.19	18.53	2.95
6.3	69.37	45.80	60.37	36.80
4.75	74.07	68.06	58.07	52.07
2.4	46.06	46.34	0.53	0.25
1.2	16.60	16.38	0.03	0.25
0.6	5.09	4.86	0.02	0.25
0.3	1.69	1.45	0.01	0.25
0.15	0.80	0.55	0.00	0.25
	Δ A.R. (%) average value = 23.44		Δ A.R. (%) average value = 13.15

Materials	NMS (mm)	Fineness modulus	Density (g/cm³)	Unit weight (kg/m³)	Void content (%)
12.5 mm gravel	12.5	6.17	2.51	1,370.54	45.4
9.5 mm gravel	9.5	5.89	2.55	1,380.00	45.9
9.5 mm steel slag (before the separation)	9.5	4.51	3.61	–	–
Coarse slag	12.5	5.41	3.61	1,770.00	51.0
Fine slag	2.4	3.48	3.61	1,850.00	48.8
Cement	–	–	3.13	–	–

Shape properties	Limit [⁴²42 D. S. Ibiapina, "Proposition of a classification system for the shape properties of aggregates characterized using Digital Image Processing for the selection of Brazilian materials," DSc. thesis, Fed. Univ. Ceara, Fortaleza, Brazil, 2018.]
Angularity	< 1,260	1,260 – 4,080	4,080 – 7,180	> 7,180	–
Angularity	Rounded	Sub-rounded	Sub-angular	Angular	–
Sphericity	< 0.5	0.5 – 0.7	0.7 – 0.9	> 0.9	–
Sphericity	Flat elongated	Low sphericity	Moderate sphericity	High sphericity	–
Texture	< 260	260 – 440	440 – 600	600 – 825	> 825
Texture	Polished	Smooth	Low roughness	Moderate roughness	High roughness

Aggregates	Shape properties	Highest percentage observed (zone limits)	Classification results
12.5 mm gravel	Angularity	88.7% (1,260.0 – 4,080.0)	Sub-rounded
	Sphericity	57.7% (0.5 – 0.7)	Low sphericity
	Texture	62.7% (260.0 – 440.0)	Smooth
Coarse slag	Angularity	62.0% (4,080.0 – 7,180.0)	Sub-angular
	Sphericity	86.0% (0.7 – 0.9)	Moderate sphericity
	Texture	64.0% (260.0 – 440.0)	Smooth
9.5 mm gravel	Angularity	94.0% (1,260.0 – 4,080.0)	Sub-rounded
	Sphericity	56.6% (0.5 – 0.7)	Low sphericity
	Texture	56.6% (< 260.0)	Polished

Concrete mixes	Unit weight (kg/m³)	Void content (%)	Consumption (kg/m³)				Materials proportions by weight
Concrete mixes	Unit weight (kg/m³)	Void content (%)	Cement	Fine aggregate (a)	Coarse aggregate (b)	Water (w/c)	1:a:b:w/c
Mix with fine slag and 12.5 mm gravel	1,575.50	37.38	329.89	330.41	807.23	107.92	1:1.00:2.45:0.33
Mix with fine and coarse slag	1,935.90	36.41	329.34	329.86	1,158.14	118.56	1:1.00:3.52:0.36
Mix with fine slag and 9.5 mm gravel	1,785.35	29.95	372.19	372.78	924.52	115.79	1:1.00:2.48:0.31

Properties		Relationships between properties			Mixes in each relationship
Properties		A	B	C	A	B	C
Aggregate shape	Angularity	X	O	X	1. Mix with fine slag and 9.5 mm gravel	1. Mix with fine slag and 12.5 mm gravel	1. Mix with fine slag and 9.5 mm gravel
	Sphericity	X	O	X	1. Mix with fine slag and 9.5 mm gravel	1. Mix with fine slag and 12.5 mm gravel	2. Mix with fine slag and 12.5 mm gravel
	Texture	O	X	X	2. Mix with fine slag and 12.5 mm gravel	2. Mix with fine slag and coarse slag	3. Mix with fine slag and coarse slag
Concrete slab	Flexural strength	O	O	O
	Permeability coefficient	O	O	O
	Flow coefficient	X	X	O

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[1] Corresponding author: Ivo de Castro Carvalho. E-mail: ivodecastro@alu.ufc.br