Investigation of the properties of conventional concrete with the addition of bamboo fiber and the partial replacement of cement by Metakaolin

Authors

DOI:

https://doi.org/10.14295/holos.v22i2.12481

Keywords:

Concrete, Bamboo Fiber, Metakaline, Compressive strength, Modulus of Elasticity.

Abstract

The present work has as a general objective the investigation of the physical and mechanical properties of conventional concrete with metakaline substitution and addition of bamboo fiber. The use of bamboo by mankind is made since the beginnings being used on several occasions, from food use to the use of structural parts for housing constructions, and its addition in conventional concrete becomes a great attraction for researchers and engineers. Although the studies of the implementation of metholimine in concrete are today, in relation to the implementation of other mineral materials, its use as pozolanic material precedes the use of cement, currently with the development of humanity, the constructions have been growing every day and with larger characteristics, thus, the consumption of cement grows rigorously and the production of one ton of cement is generated around 0.8 tons of CO2 in the atmosphere. In recent years there has been a great effort in the area of characterization and development to offer more resistant and durable materials in the field of engineering, several reasons have motivated the demand for materials of pozolanic origin for the partial replacement of Portland cement in concrete production and metemolim represents an economically viable solution for partial or total replacement of cement in concrete making. The materials used to make the concrete were characterized to elaborate the traces by the ABCP-ACI method. The specimens are madeand tested with partial replacement of cement by metemolim and addition of bamboo and the results showed a significant decrease in the mechanical resistance of the concrete.

Author Biographies

Vander Alkmin dos Santos Ribeiro, Universidade Federal de Itajubá-UNIFEI, Brasil

O trabalho presente tem como um objetivo geral a investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição metacaulim e adição de fibra de bambu. O uso do bambu pela humanidade é feito desde os primórdios sendo utilizado em diversas ocasiões, desde uso alimentício até o uso de peças estruturais para construções de moradias, e sua adição no concreto convencional torna-se um grande atrativo para pesquisadores e engenheiros. Apesar dos estudos do implemento de metacaulim no concreto serem hodiernos, em relação ao implemento de outros materiais minerais, seu uso como material pozolânico antecede o uso de cimento, atualmente com o desenvolvimento da humanidade, as construções vêm crescendo a cada dia e com características de maior porte, assim, o consumo de cimento cresce rigorosamente e a produção de uma tonelada de cimento é gerada em torno de 0,8 toneladas de CO2 na atmosfera. Nos últimos anos os houve um grande esforço na área de caracterização e desenvolvimento para oferecer materiais mais resistentes e duráveis no campo da engenharia, várias razões têm motivado a procura por materiais, de origem pozolânica, para a substituição parcial do cimento Portland na produção de concreto e o metacaulim representa uma solução economicamente viável para a substituição parcial ou total do cimento na confecção de concreto. Os materiais utilizados para confecção do concreto foram caracterizados para elaboração dos traços pelo método ABCP-ACI.  Os corpos de prova foram confeccionados e ensaiados com substituição parcial de cimento por metacaulim e adição de bambu e os resultados mostraram uma queda significativa nas resistências mecânicas do concreto.

 

Luciano Floriano Barbosa, Centro Universitário de Itajubá-FEPI, Brasil

O trabalho presente tem como um objetivo geral a investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição metacaulim e adição de fibra de bambu. O uso do bambu pela humanidade é feito desde os primórdios sendo utilizado em diversas ocasiões, desde uso alimentício até o uso de peças estruturais para construções de moradias, e sua adição no concreto convencional torna-se um grande atrativo para pesquisadores e engenheiros. Apesar dos estudos do implemento de metacaulim no concreto serem hodiernos, em relação ao implemento de outros materiais minerais, seu uso como material pozolânico antecede o uso de cimento, atualmente com o desenvolvimento da humanidade, as construções vêm crescendo a cada dia e com características de maior porte, assim, o consumo de cimento cresce rigorosamente e a produção de uma tonelada de cimento é gerada em torno de 0,8 toneladas de CO2 na atmosfera. Nos últimos anos os houve um grande esforço na área de caracterização e desenvolvimento para oferecer materiais mais resistentes e duráveis no campo da engenharia, várias razões têm motivado a procura por materiais, de origem pozolânica, para a substituição parcial do cimento Portland na produção de concreto e o metacaulim representa uma solução economicamente viável para a substituição parcial ou total do cimento na confecção de concreto. Os materiais utilizados para confecção do concreto foram caracterizados para elaboração dos traços pelo método ABCP-ACI.  Os corpos de prova foram confeccionados e ensaiados com substituição parcial de cimento por metacaulim e adição de bambu e os resultados mostraram uma queda significativa nas resistências mecânicas do concreto.

 

Adhimar Flávio Oliveira, Universidade Federal de Itajubá-UNIFEI, Brasil

O trabalho presente tem como um objetivo geral a investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição metacaulim e adição de fibra de bambu. O uso do bambu pela humanidade é feito desde os primórdios sendo utilizado em diversas ocasiões, desde uso alimentício até o uso de peças estruturais para construções de moradias, e sua adição no concreto convencional torna-se um grande atrativo para pesquisadores e engenheiros. Apesar dos estudos do implemento de metacaulim no concreto serem hodiernos, em relação ao implemento de outros materiais minerais, seu uso como material pozolânico antecede o uso de cimento, atualmente com o desenvolvimento da humanidade, as construções vêm crescendo a cada dia e com características de maior porte, assim, o consumo de cimento cresce rigorosamente e a produção de uma tonelada de cimento é gerada em torno de 0,8 toneladas de CO2 na atmosfera. Nos últimos anos os houve um grande esforço na área de caracterização e desenvolvimento para oferecer materiais mais resistentes e duráveis no campo da engenharia, várias razões têm motivado a procura por materiais, de origem pozolânica, para a substituição parcial do cimento Portland na produção de concreto e o metacaulim representa uma solução economicamente viável para a substituição parcial ou total do cimento na confecção de concreto. Os materiais utilizados para confecção do concreto foram caracterizados para elaboração dos traços pelo método ABCP-ACI.  Os corpos de prova foram confeccionados e ensaiados com substituição parcial de cimento por metacaulim e adição de bambu e os resultados mostraram uma queda significativa nas resistências mecânicas do concreto.

 

Bruno Nannetti Dias Paiva, Centro Universitário de Itajubá-FEPI, Brasil

O trabalho presente tem como um objetivo geral a investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição metacaulim e adição de fibra de bambu. O uso do bambu pela humanidade é feito desde os primórdios sendo utilizado em diversas ocasiões, desde uso alimentício até o uso de peças estruturais para construções de moradias, e sua adição no concreto convencional torna-se um grande atrativo para pesquisadores e engenheiros. Apesar dos estudos do implemento de metacaulim no concreto serem hodiernos, em relação ao implemento de outros materiais minerais, seu uso como material pozolânico antecede o uso de cimento, atualmente com o desenvolvimento da humanidade, as construções vêm crescendo a cada dia e com características de maior porte, assim, o consumo de cimento cresce rigorosamente e a produção de uma tonelada de cimento é gerada em torno de 0,8 toneladas de CO2 na atmosfera. Nos últimos anos os houve um grande esforço na área de caracterização e desenvolvimento para oferecer materiais mais resistentes e duráveis no campo da engenharia, várias razões têm motivado a procura por materiais, de origem pozolânica, para a substituição parcial do cimento Portland na produção de concreto e o metacaulim representa uma solução economicamente viável para a substituição parcial ou total do cimento na confecção de concreto. Os materiais utilizados para confecção do concreto foram caracterizados para elaboração dos traços pelo método ABCP-ACI.  Os corpos de prova foram confeccionados e ensaiados com substituição parcial de cimento por metacaulim e adição de bambu e os resultados mostraram uma queda significativa nas resistências mecânicas do concreto.

 

Valquíria Claret dos Santos, Universidade Federal de Itajubá-UNIFEI, Brasil

O trabalho presente tem como um objetivo geral a investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição metacaulim e adição de fibra de bambu. O uso do bambu pela humanidade é feito desde os primórdios sendo utilizado em diversas ocasiões, desde uso alimentício até o uso de peças estruturais para construções de moradias, e sua adição no concreto convencional torna-se um grande atrativo para pesquisadores e engenheiros. Apesar dos estudos do implemento de metacaulim no concreto serem hodiernos, em relação ao implemento de outros materiais minerais, seu uso como material pozolânico antecede o uso de cimento, atualmente com o desenvolvimento da humanidade, as construções vêm crescendo a cada dia e com características de maior porte, assim, o consumo de cimento cresce rigorosamente e a produção de uma tonelada de cimento é gerada em torno de 0,8 toneladas de CO2 na atmosfera. Nos últimos anos os houve um grande esforço na área de caracterização e desenvolvimento para oferecer materiais mais resistentes e duráveis no campo da engenharia, várias razões têm motivado a procura por materiais, de origem pozolânica, para a substituição parcial do cimento Portland na produção de concreto e o metacaulim representa uma solução economicamente viável para a substituição parcial ou total do cimento na confecção de concreto. Os materiais utilizados para confecção do concreto foram caracterizados para elaboração dos traços pelo método ABCP-ACI.  Os corpos de prova foram confeccionados e ensaiados com substituição parcial de cimento por metacaulim e adição de bambu e os resultados mostraram uma queda significativa nas resistências mecânicas do concreto.

 

João Lucas Pereira da Silva da Silva, Centro Universitário de Itajubá-FEPI, Brasil

O trabalho presente tem como um objetivo geral a investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição metacaulim e adição de fibra de bambu. O uso do bambu pela humanidade é feito desde os primórdios sendo utilizado em diversas ocasiões, desde uso alimentício até o uso de peças estruturais para construções de moradias, e sua adição no concreto convencional torna-se um grande atrativo para pesquisadores e engenheiros. Apesar dos estudos do implemento de metacaulim no concreto serem hodiernos, em relação ao implemento de outros materiais minerais, seu uso como material pozolânico antecede o uso de cimento, atualmente com o desenvolvimento da humanidade, as construções vêm crescendo a cada dia e com características de maior porte, assim, o consumo de cimento cresce rigorosamente e a produção de uma tonelada de cimento é gerada em torno de 0,8 toneladas de CO2 na atmosfera. Nos últimos anos os houve um grande esforço na área de caracterização e desenvolvimento para oferecer materiais mais resistentes e duráveis no campo da engenharia, várias razões têm motivado a procura por materiais, de origem pozolânica, para a substituição parcial do cimento Portland na produção de concreto e o metacaulim representa uma solução economicamente viável para a substituição parcial ou total do cimento na confecção de concreto. Os materiais utilizados para confecção do concreto foram caracterizados para elaboração dos traços pelo método ABCP-ACI.  Os corpos de prova foram confeccionados e ensaiados com substituição parcial de cimento por metacaulim e adição de bambu e os resultados mostraram uma queda significativa nas resistências mecânicas do concreto.

 

References

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15894-1 - Metacaulim para uso com cimento Portland em concreto, argamassa e pasta. Rio de Janeiro: ABNT, 2010.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16605. Cimento Portland e outros materiais em pó — Determinação da massa específica. Rio de Janeiro: ABNT, 2017.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16916. Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro: ABNT, 2021.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16917. Agregado graúdo - Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Concrete. Rio de Janeiro: ABNT, 2021.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16972. Agregados – Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro: ABNT, 2021.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738. Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro: ABNT, 2016.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto — Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2014.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7212. Execução de Concreto dosado em central - Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2021. .

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7222. Argamassa e concreto - Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8522. Concreto - Determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação à compressão. Rio de Janeiro: ABNT, 2021.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739. Concreto - Ensaio de compressao de corpos-de-prova cilindricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739. Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215. Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro: ABNT, 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778. Argamassa e concreto endurecidos - Determinacao da absorcao de água por imersao - Índice de vazios e massa especifica. ABNT. Rio de Janeiro: ABNT, 1987.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248. Agregados - Determinação da composição granulométrica. Test. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.

ALVES, L. de S., PEREIRA, F. T. M., PEREIRA, C. H. de A. F. Estudo da interferência de adição de fibras kraft em argamassas. Brazilian Journal of Development, v. 7, n. 3, p. 26259–26272, 2021. https://doi.org/10.34117/bjdv7n3-362

BALGOURINEJAD, N., HAGHIGHIFAR, M., MADANDOUST, R., et al. Experimental study on mechanical properties, microstructural of lightweight concrete incorporating polypropylene fibers and metakaolin at high temperatures. Journal of Materials Research and Technology, v. 18, p. 5238–5256, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.04.005

CHEN, Z., MA, R., DU, Y., et al. State-of-the-art review on research and application of original bamboo-based composite components in structural engineering. Structures, v. 35, p. 1010–1029, 2022. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.11.059

DEMIREL, B., GULTEKIN, E., ALYAMAC, K. E. Performance of structural lightweight concrete containing metakaolin after elevated temperature performance of structural lightweight concrete containing metakaolin after elevated temperature. July, 2019. https://doi.org/10.1007/s12205-019-1192-x

FERREIRA, G. M., FERNANDES, F. A. da S., CAVALCANTE, H. P. Characterization of the Mechanical Properties of Concrete with Addition of Bamboo Fiber - Porto Nacional/TO. International Journal of Advanced Engineering Research and Science, v. 6, n. 11, p. 209–216, 2019. https://doi.org/10.22161/ijaers.611.32

PORTELA, J. P; GANDIA, R. M.; ARAÚJO, B. L. O.; PEREIRA, R. A.; GOMES, F. C. Physical, mechanical and thermal behavior of concrete block stabilized with glass fiber reinforced polymer waste. Research, Society and Development, v. 9, n. 11, p. 1–33, 2020. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.9838

JAVADIAN, A., SMITH, I. F. C., HEBEL, D. E. Application of sustainable bamboo-based composite reinforcement in structural-concrete beams: design and evaluation. Materials, v. 13, n. 3, 2020. https://doi.org/10.3390/ma13030696

JAVADIAN, A., WIELOPOLSKI, M., SMITH, I. F. C. Bond-behavior study of newly developed bamboo-composite reinforcement in concrete. Construction and Building Materials, v. 122, p. 110–117, 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.084

KUMARASAMY, K., SHYAMALA, G., GEBREYOWHANSE, H. Strength properties of bamboo fiber reinforced concrete. Conference Series: Materials Science and Engineering, v. 981, n. 3, p. 32063, 2020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/981/3/032063

PAULA, A., NOGUEIRA, L. Analysis of concrete strength with addition of bamboo fiber. v. 3, p. 80–90, 2021.

RIBEIRO, V. A. DOS S.; WERDINE, D.; BARBOSA, L. F.; OLIVEIRA, A. F. ; BARBOSA, A. M. ; SILVA, L. R. R.;RIBEIRO, L. H. Investigação das propriedades físicas e mecânicas do concreto convencional com substituição parcial da areia pelas fibras de bambu. Research, Society and Development, v. 10, n. 12, p. 1–11, 2021. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i13.21092

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Published

2022-12-20

How to Cite

Ribeiro, V. A. dos S., Barbosa, L. F., Oliveira, A. F., Paiva, B. N. D., dos Santos, V. C., & Silva, J. L. P. da S. da. (2022). Investigation of the properties of conventional concrete with the addition of bamboo fiber and the partial replacement of cement by Metakaolin. Holos Environment, 22(2), 108–124. https://doi.org/10.14295/holos.v22i2.12481

Issue

Vol. 22 No. 2 (2022)

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Artigos

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