Influence of porosity on thermal conductivity, mechanical strength and permeability coefficient of pervious concrete

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.005.0041

Keywords:

Pervious concrete, Porosity, Thermal conductivity, Permeability, Mechanical resistance

Abstract

Aiming at the development of technologies for adaptation and mitigation of the effects of temperature increase in the civil construction sector, in order to promote better thermal-mechanical performance, this study aimed to evaluate the influence of porosity on the thermal conductivity of pervious concrete, evaluating its mechanical resistance and permeability coefficient. Pervious concrete was dosed by the method of Nguyen et al. (2014) with void rates of 15, 20, 25 and 30%. The permeability coefficient, the compressive strength and the flexural tensile strength were determined by Brazilian technical standards and their specific mass, total porosity and thermal conductivity by international standards. The statistical analysis of the results showed that only the tensile strength in flexion does not present a significant difference with the variation in porosity. The total porosity of the pervious concrete was 23.1, 28.9, 33.3 and 34.0%, respectively to the void indices used as an input parameter in the dosing method of 15, 20, 25 and 30%, whose specific masses ranged, respectively, from 2153 to 1857 kg.m-3. The two lower porosity strokes reached compressive strength above 20 MPa, and the tensile strength in flexion of the four strokes was above 4.0 MPa. The average permeability coefficient of pervious concretes assumed values ​​between 8.2 and 21.8 ms-1. The thermal conductivity and total porosity have an inversely linear relationship with excellent adjustment and their average values ​​decreased from 0.55 to 0.44 Wm-1.K-1 as the total porosity increased from 23.1 to 34.0%. In view of the above, it is considered that pervious concrete can be applied in civil construction as an alternative material for the purpose of improving thermal comfort, given its thermal conductivity, permeability coefficient and good mechanical performance, referring to the best performance feature, with voids index of 20% and total porosity of 23.1%.

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Author Biographies

Ivone Gohr Pinheiro, Universidade Regional de Blumenau

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina (1985) e doutorado em Physique et Chimie de L'environnement - Institut National Polytechnique de Toulouse (1996). É professora do quadro da Fundação Universidade Regional de Blumenau, atuando no ensino de graduação e de pós-graduação junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Neste além de ministrar as disciplinas de Metodologia da Pesquisa Científica e Gestão de resíduos sólidos, tem conduzido orientações de mestrado e doutorado com ênfase no tratamento e aproveitamento de resíduos sólidos, concreto permeável e qualidade da água percolada em pavimentos permeáveis, e tratamento e aproveitamento de água de chuva e água cinza. É editora da Revista de Estudos Ambientais. 

Leondiniz Gomes de Sousa Junior, Universidade Regional de Blumenau

Matheus Oliveira Ramos
Universidade Regional de Blumenau, Brasil
matheus.engcivil13@gmail.com

Ivone Gohr Pinheiro
Universidade Regional de Blumenau, Brasil
http://lattes.cnpq.br/6522200645618540
http://orcid.org/0000-0002-3552-4352
ivonegp@furb.br

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina (1985) e doutorado em Physique et Chimie de L'environnement - Institut National Polytechnique de Toulouse (1996). É professora do quadro da Fundação Universidade Regional de Blumenau, atuando no ensino de graduação e de pós-graduação junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Neste além de ministrar as disciplinas de Metodologia da Pesquisa Científica e Gestão de resíduos sólidos, tem conduzido orientações de mestrado e doutorado com ênfase no tratamento e aproveitamento de resíduos sólidos, concreto permeável e qualidade da água percolada em pavimentos permeáveis, e tratamento e aproveitamento de água de chuva e água cinza. É editora da Revista de Estudos Ambientais.

Leondiniz Gomes de Sousa Junior
Universidade Regional de Blumenau, Brasil
http://lattes.cnpq.br/9905871412046950
http://orcid.org/0000-0002-8095-516X
leonjuninhoceulp@gmail.com

Professor graduado em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA), com início em 2013/1 e conclusão em 2017/2, CREA-TO 311815/D. Pós-graduado em nível de Mestrado em 2018/2020 pelo PPGEA ? Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental, na Universidade Regional de Blumenau (FURB), na cidade de Blumenau ? SC. Para o desenvolvimento do mestrado foi contemplado com bolsa de estudos financiado pela CAPES, com título da dissertação: ?Influência da compactação na porosidade de placas pré-moldadas de concretos permeáveis?. Na Universidade Regional de Blumenau participou da Linha de Pesquisa: ?Resíduos e Água?, com foco em pavimentos de concretos permeáveis. Considerando sua formação, o professor tem como área principal de atuação em Estruturas e Pavimentos Permeáveis. Atualmente atua na docência do ensino superior, na Faculdade Guaraí desde 2021/01, lecionando as disciplinas de Estruturas Hiperestáticas, Estradas II, Hidráulica Aplicada, Saneamento I, Instalações Prediais Hidrossanitárias e de Gás e Instalações Elétricas e de Telecomunicações, no curso de Engenharia Civil e também é membro do Núcleo Docente Estruturante (NDE) do curso de Engenharia Civil na IESC/FAG. COMPETÊNCIA ALINHADA A FORMAÇÃO DOCENTE: Tornar profissionais aptos para atuarem na concepção, planejamento, projeto, construção, administração, operação e manutenção, nas diversas áreas da Engenharia Civil. Ministrando as disciplinas supracitadas, o professor tem por objetivo a contínua melhora na qualidade de ensino, tornando seus egressos profissionais conscientes das exigências éticas e da relevância pública e sociocultural dos conhecimentos, habilidades e valores adquiridos durante o curso de Engenharia Civil e de inseri-los em seus respectivos contextos profissionais de forma autônoma, solidária, crítica, reflexiva e comprometida com o desenvolvimento local, regional e nacional sustentáveis, objetivando a construção de uma sociedade justa e democrática. Formar um profissional com consciência de sua responsabilidade profissional, política e social, mantendo-se atualizado e contribuindo, efetivamente, em prol do desenvolvimento sustentável da sociedade em que vive. O professor tem experiência na docência e na pesquisa, adquiridos durante a realização de seu mestrado, com atuação na linha de pesquisa em concretos permeáveis e financiamentos para pesquisa, coordenação de projeto de Iniciação Científica junto aos acadêmicos do curso de Engenharia Civil na Universidade Regional de Blumenau (FURB).

Published

2021-03-28

Issue

Section

Desenvolvimento, Sustentabilidade e Meio Ambiente