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Sustentabilidade ambiental de diferentes dosagens de concreto em ambientes edificados

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Resumo

A escolha adequada do quantitativo dos materiais incorporados nas misturas de concreto ainda se revela como grande desafio para o projeto da sustentabilidade ambiental de dosagens. Assim, nesta extensa pesquisa, quatro distintas perspectivas foram desenvolvidas para explorar cientificamente a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de diferentes misturas de concreto. De forma geral, investigou-se o uso de modelagem híbrida ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) como ferramenta para predição do consumo energético incorporado de cada um dos componentes da produção de concretos convencionais (cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo) de uma edificação e para predição das emissões de dióxido de carbono (CO2) de concretos convencionais para construção de biodigestores na suinocultura. De outro modo, buscou-se avaliar a sustentabilidade ambiental de concretos autoadensáveis com incorporação de resíduo de louça sanitária (RLS). Ainda, procurou-se a avaliação das emissões de carbono e energia incorporada no delineamento de dosagens convencionais de concretos para uma habitação rural. Dessa forma, evidenciou-se bons resultados nas predições computacionais ANFIS, na Avaliação do Ciclo de Vida Energético (ACVE) e das Emissões de CO2 (ACVCO2), de concretos em ambientes edificados. Do ponto de vista da sustentabilidade, constatou-se a importância da mensuração assertiva dos montantes dos materiais necessários para produção de concretos ambientalmente mais sustentáveis. Averiguou-se que racionalizar as dosagens pode gerar uma redução da ordem de 24,77% na demanda energética e 31,41% nas emissões de CO2. Sobre o uso de RLS, identificou-se uma notável colaboração para o crescimento sustentável, gerada pela redução da disposição inadequada do RLS no meio ambiente e pelo incremento de vida útil para os resíduos, garantindo assim estratégias significativas para o projeto de dosagens de concretos. A despeito de possíveis implicações em larga escala, as propostas desta tese se demostram promissoras para o combate do impacto ambiental gerado pela indústria do concreto.

Abstract

The appropriate selection of material quantities integrated into concrete mixes remains a challenge in designing environmentally sustainable mix proportions. Consequently, this extensive study adopts four distinct perspectives to systematically explore the Life Cycle Assessment (LCA) of diverse concrete compositions. Specifically, the research delves into the application of hybrid ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) modeling as a predictive tool for quantifying the embodied energy consumption associated with each constituent in the production of conventional concretes (namely cement, water, fine aggregate, and coarse aggregate) utilized in a construction project. Additionally, the ANFIS model aids in forecasting carbon dioxide (CO2) emissions linked to conventional concrete employed in constructing biodigesters within pig farming facilities. Parallelly, an assessment is conducted on the environmental sustainability of self-compacting concretes featuring the integration of sanitary ware waste (SWW). Furthermore, the study examines carbon emissions and the embodied energy within the context of designing conventional concrete mixtures for rural residential structures. As a result of this investigation, the computational predictions generated by the ANFIS model exhibit commendable accuracy in relation to the Life Cycle Energy Assessment (LCEA) and the Life Cycle Carbon Emissions Assessment (LCCO2A) for concrete applications within built environments. From a sustainability standpoint, the study underscores the significance of precision in gauging the requisite material quantities for manufacturing environmentally more responsible concrete formulations. This meticulous approach to mix design has the potential to yield a substantial reduction of approximately 24.77% in energy demand, coupled with a noteworthy decline of 31.41% in CO2 emissions. Pertaining to the incorporation of SWW, the study illuminates its profound contribution to sustainable development, manifesting through the curtailment of improper waste disposal in the environment and the extension of the useful life of such waste. This, in turn, fosters strategic pathways for optimizing concrete mix designs. Despite the potential ramifications when applied on a broader scale, the propositions advanced in this thesis exhibit promising prospects in addressing the environmental impact wrought by the concrete industry.

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SOUZA, R. M. Sustentabilidade ambiental de diferentes dosagens de concreto em ambientes edificados. 2023. [108] p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.

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