Tesi sul tema "Cimentous matrix"

Ces dernières années, l’extraction des matières premières a été considérable. En cause, l’augmentation des besoins mondiaux en matières premières ayant pour conséquence une diminution drastique de ces ressources non renouvelables. Parallèlement, d’une part selon l’ADEME (agence nationale de la transition écologique) 342 Mt de déchets sont produits par an dont 240 Mt provenant du BTP. D’autre part afin de maintenir les activités portuaires, maritimes et fluviales, 50 mm3 de sédiments sont dragués chaque année. La gestion à terre des sédiments est de plus en plus compliquée du fait de la saturation des espaces de stockage et de la présence de contaminants. Il est nécessaire de mettre en œuvre une stratégie nationale afin de préserver les matériaux de carrière et d’approvisionner au mieux notre territoire. Ainsi l’usage des granulats recyclés et des sédiments devient un impératif et peut constituer une ressource minérale qui peut permettre de limiter l’usage des ressources naturelles. L’objectif principal de ces travaux de thèse est la valorisation des sédiments et granulats de béton recyclés dans différentes application du génie civil. La première application vise la covalorisation des sédiments et des granulats recyclés en couche de forme. La seconde la valorisation des fines de béton recyclées en tant qu’addition minérale dans le ciment. Enfin la dernière la covalorsation des sédiments et du sable de béton recyclé dans le mortier en tant que substituant du sable
In the last years, the extraction of raw materials has been considerable. This is due to the increase in the world's need for raw materials, resulting in a drastic reduction in these non-renewable resources. At the same time, according to ADEME (Agence Nationale de la Transition Ecologique), 342 Mt of waste are produced every year, including 240 Mt from the construction industry. On the other hand, in order to maintain port, maritime and river activities, 50 Mm3 of sediment is dredged every year. Management of sediments on land is becoming more and more complicated due to the saturation of storage areas and the presence of contaminants. We need to implement a national strategy to preserve raw quarry materials and supply our territory as effectively as possible. The use of recycled aggregates and sediments is becoming an imperative and can provide a mineral resource that can help limit the use of natural resources. The main objective of this thesis work is the valorization of recycled sediments and concrete aggregates in various civil engineering applications. The first application is the covalorization of recycled sediments and aggregates in subgrades. The second is the valorization of recycled concrete fines as a mineral additive in cement. Finally, the covalorization of sediments and recycled concrete sand in mortar as a sand substitute

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Made available in DSpace on 2013-03-04T20:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304585.pdf: 5914184 bytes, checksum: e219e92366cff420384043d5de7dbabc (MD5)
A modificação do cimento Portland pela nanoengenharia é um campo em expansão. Por ser um material de importância econômica relevante, a melhoria nas características dos produtos a base de cimento Portland é de interesse da indústria e da sociedade. Sua estrutura complexa, o torna candidato natural para a nanomanipulação e,, a utilização de nanoobjetos é uma alternativa para o aprimoramento de suas características. Nanotubos de carbono, com suas características químicas e físicas singulares vem ganhando relevância na produção dos mais diversos tipos de compósitos. Estudou-se neste trabalho as modificações causadas pela presença de nanotubos de carbono na matriz de cimento. Foram estudadas também duas metodologias de funcionalização para melhorar a interação dos nanotubos com os hidratos presentes na pasta e aprimorar sua dispersão na matriz. Utilizaram-se quatro tipos de nanotubos e um tipo de nanofibra com os quais foram produzidas pastas de cimento de alta resistência. Avaliaram-se as características reológicas das pastas através do squeeze flow, e foi acompanhada a cinética de hidratação através de calorimetria por condução. A resistência mecânica foi medida através de ensaios de resistência à compressão e resistência à flexão e puderam ser estudados ainda os efeitos da presença dos nanotubos no comportamento termofísico das matrizes. Os processos de funcionalização mostraram-se capazes de alterar as características dos nanotubos, porém não foram eficientes em melhorar sua dispersão e a interação com a matriz de cimento. A resistência mecânica não foi afetada de forma significativa pelos nanotubos que modificaram a reologia das pastas provocando aumento da viscosidade e da tensão de escoamento para todas as misturas. As características termofísicas foram alteradas de forma bastante acentuada chegando a aumentos de 20 vezes na difusividade térmica de algumas composições. Os ensaios de difusividade térmica mostraram-se ainda uma potencial ferramenta para identificar o grau de dispersão dos nanotubos na matriz
The changing of nano-structure of Portland cement is a growing field. Due to their economic importance, the improvement of the characteristics of Portland cement-based products is highly interesting for the industry and society. Its complex structure, makes it a natural candidate for nanomanipulation and, the use of nano-objects is an alternative for the improvement of their characteristics. Carbon nanotubes, with their singular physical and chemical characteristics are gaining importance in the production of the most varied types of composites. The modifications caused by the presence of carbon nanotubes in the cement matrix were studied in this work. Two kind of functionalization were tested to improve nanotubes interaction with cement hydrates. Four types of nanotubes and one type nanofiber were used to produce high-strength cement pastes. The rheological characteristics of the pastes were assessed through the squeeze flow method, and cement hydration kinetics was followed by conduction calorimetry. Flexural and compressive strength and thermophysical properties were also assessed.. Results showed that although the functionalization processes were able to change the nanotubes characteristics, these treatments have not been effective in improving their dispersion and interaction with the cement matrix. Thus, mechanical strength was not significantly affected. However viscosity and yield stress were increased by carbon nanotubes for all mixtures. The thermophysical properties, as diffusivity, were highly affected by the presence of nanotubes: up to 20 times increase for some compositions. Thermal diffusivity also showed a potential tool to estimate the degree of dispersion of carbon nanotubes in the cement matrix

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da incorporação de diferentes tipos e concentrações de fibras sintéticas em matriz à base de pasta de cimento Portland avaliando-se o comportamento físico-mecânico após diferentes condições de exposição: cura ao ar e envelhecimento cíclico acelerado. Quinze formulações foram preparadas com diferentes concentrações de fibras sintéticas (1,8-3,7% em fração volumétrica do compósito). As amostras foram produzidas em laboratório pela mistura das matérias-primas em solução aquosa (20% de sólidos) seguido pela drenagem do excesso de água sob vácuo e prensagem das placas (3,2 MPa). Dez amostras de cada formulação foram submetidas a cura úmida por sete dias e cura ao ar até completar vinte e oito dias quando as propriedades mecânicas e físicas foram determinadas. Outras vinte amostras para cada formulação foram expostas ao ensaio de envelhecimento acelerado. Os compósitos reforçados com fibras de álcool polivinílico (PVA) e de poliacrilonitrila (PAN) apresentaram módulo de ruptura (MOR) superiores aos compósitos reforçados com fibras de polipropileno (PP). As fibras de PVA aderem à matriz de cimento Portland devido à sua natureza hidrofílica e suas características geométricas. Os resultados mostraram que as formulações reforçadas com de fibras de PP apresentaram tenacidade superior após os ciclos de envelhecimento o que está associado com a facilidade de escorregamento desta fibra na matriz cimentícia. Em relação ao parâmetro concentração volumétrica, concluiu-se que, após os ciclos de envelhecimento as formulações reforçadas com concentrações menores de fibras sintéticas (1,8 e 2,3%) apresentaram maior degradação do desempenho mecânico - MOR e tenacidade.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2015-06-23T17:59:08Z No. of bitstreams: 1 Franciéli Mantovani..pdf: 7765122 bytes, checksum: 82188db720f66cecd4ec2033f19918df (MD5)
Made available in DSpace on 2015-06-23T17:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franciéli Mantovani..pdf: 7765122 bytes, checksum: 82188db720f66cecd4ec2033f19918df (MD5) Previous issue date: 2014-04-04
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul
FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos
PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares
O desenvolvimento de materiais com tecnologia avançada faz parte do processo de modernização em que se encontra a construção civil. O aperfeiçoamento de concretos coloridos produzidos com pigmentos merece atenção especial por suas propriedades físicas e químicas aliadas às questões estéticas, o qual permite o uso de elementos de concreto aparentes suscetíveis à ação das intempéries. A incorporação de pigmentos resistentes e com alto poder de coloração possibilita o uso do concreto colorido aparente, eliminando-se gastos com revestimento e manutenção excessiva. O emprego de cinza volante (CV) pode trazer melhorias nas propriedades do concreto além de, a partir da substituição do cimento, aumentar a sustentabilidade e ecoeficiência da edificação. Muitos dos pigmentos empregados na produção destes concretos originam-se de óxidos metálicos, em particular de óxidos de ferro. Alguns resíduos contém ferro em sua composição, como é o caso do lodo de fosfatização (LF), um resíduo da indústria metal mecânica, gerado no tratamento de efluentes do processo de revestimento fosfático do aço. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa é avaliar a viabilidade do uso do resíduo lodo de fosfatização como pigmento em matriz de cimento Portland branco e cinza volante. Como é a argamassa do concreto que proporciona coloração na face aparente dos mesmos, o programa experimental empregou esta fração como matriz para conduzir os ensaios, com uma única proporção de cimento e areia e relação água/aglomerante de 0,40. Para efeitos de comparação trabalhou-se com um pigmento inorgânico, de cor alaranjada, disponível comercialmente. Conforme a prática corrente na produção de concretos pigmentados, e de acordo com a indicação do fabricante, os teores utilizados foram de 0%, 1% e 5%, em relação à massa de cimento, substituindo o agregado natural em volume. Da mesma forma, o lodo de fosfatização foi utilizado nos teores de 0%, 5%, 10% e 20%. Pesquisou-se também a influência da substituição do cimento Portland branco por cinza volante, com teores de 0%, 10% e 20%. Testou-se a resistência à compressão em corpos de prova cilíndricos aos 7 e 28 dias de idade e a resistência à tração na flexão, aos 28 dias, em corpos de prova prismáticos. Os ensaios de absorção de água por capilaridade e retração avaliaram o comportamento físico das argamassas. O controle cromático foi realizado pelo método espectrofotométrico, sendo monitorados os parâmetros L*a*b* e ∆E em corpos de prova submetidos a dois estados de exposição: testemunho e natural. Para a verificação de quais fatores exercem efeito significativo sobre as variáveis de resposta, todos os resultados experimentais foram analisados estatisticamente através de uma análise de variância (ANOVA). Os resultados mostram que, em média, a cinza volante trouxe benefícios para a maior parte das propriedades estudadas, representando um ganho ambiental por ser capaz de reduzir o consumo de cimento sem causar perdas em relação à durabilidade e resistência mecânica. Os teores de materiais pigmentantes estudados foram considerados significativos para quase todas as variáveis analisadas, representando uma diminuição nos valores para os ensaios de resistência à compressão conforme o aumento do teor. Entretanto, os dois tipos de pigmentos estudados trouxeram benefícios em relação à retração e taxa de absorção capilar. Quanto à cromacidade, a pigmentação com LF foi menos intensa do que a proporcionada pelo PG, entretanto apresentou valores de variação de cor semelhantes, o que pode indicar estabilidade na matriz cimentícia. Além disso, observou-se que a incorporação de CV não trouxe prejuízos à cor.
The development of materials with advanced technology is part of the modernization process that construction area is facing. The improvement of colored concrete produced with pigments deserves special attention for their physical and chemical properties allied to aesthetic issues, which allows the use of apparent colored concrete elements susceptible to weather attack. The incorporation of resistant and high power coloring pigments allows the use of colored apparent concrete, eliminating excessive expenses with maintenance coatings. The use of fly ash (FA) can bring improvements in the properties of concrete, as well as, from the replacement of cement, leads to increase the sustainability and eco-efficiency of the building. Many of the pigments used in the actual colored concrete production are originate from metal oxides, particularly iron oxides. Some wastes contain iron in its composition, such as phosphate sludge (FS), a waste of the metalworking industry generated by the treatment of effluents in the process of steel phosphate coating. In this context, the aim of this research is to evaluate the feasibility of using phosphate sludge as a pigment, combined with white Portland cement and fly ash. As the concrete mortar is responsible for the coloration of the face side of a concrete, this fraction was employed on this experimental program as a pattern to conduct the tests with a single cement and sand ratio and a water/binder ratio of 0.40. For comparison, an inorganic pigment, commercially available, was also used. According to current practice in the production of colored concrete, and according to the pigment manufacturer, the levels used were: 0 %, 1% and 5% by mass of cement, replacing natural aggregate by volume. Similarly, the phosphate sludge was used in concentrations of: 0 %, 5 %, 10% and 20%. The influence of white Portland cement replacement by fly ash, with levels of 0%, 10% and 20%, was also evaluated. The tests included compressive strength in cylindrical specimens at ages of 7 and 28 days and tensile strength in bending, at 28 days, in prismatic specimens. The tests of water absorption by capillarity and shrinkage, evaluated the physical behavior of mortars. The color control was performed by the spectrophotometric method, monitoring the parameters L*a*b* and ∆E in specimens submitted to two states of exposure: witnessing and natural. To investigate which factors have a significant effect on the response variables, all experimental results were statistically analyzed using an ANOVA. The results show that, on average, fly ash benefited most of the studied properties with also an environmental gain by being able to reduce the consumption of cement without causing losses in relation to the durability and the mechanical strength. The contents of pigments studied were considered significant for almost all variables, representing a decrease in values for tests of compressive strength while increasing its content. However, both types of the studied pigments brought benefits in relation to the rate of shrinkage and capillarity absorption. As for the chromaticity, the FS pigmentation was less intense than that provided by the inorganic pigment. Anyway, the values showed similar color variation, which can indicate some stability in the cementitious matrix. It was observed that the incorporation of FA not bring damage to color.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:36:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0
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Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:09:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDVR.pdf: 5488328 bytes, checksum: b0135acb3097c3d8a17382a983b83b7b (MD5) Previous issue date: 2006-08-04
In the present work, the magnesium phosphate cement use feasibility in the organic and inorganic hazardous industrial wastes encapsulation and the grinding dust of clutch discs influence (hazardous waste - classroom I) in the final properties of composites and mortars formed by this kind of cement was evaluated. The magnesium phosphate cements are material formed from the reaction between the magnesium oxide and soluble phosphates in water, such as the ammonium dihydrogen phosphate, which becomes solid at the ambient temperature from the formation of hydrated phases in the material. They are extreme-fast setting time cements, which acquire high mechanical resistance at early ages, comparing to the ordinary Portland cement. Initially, it was obtained the reference composition proportion constituents (without the waste and sand), adding, later, waste in 10% to 40% contents in relation to the cement mass. These compositions were analyzed comparatively with regard to the reference sample (0%) in regards to the physical and mechanical characteristics, setting time, analysis of the phases formed by DRX and the microstructure (MEV), choising of the 3 more promising compositions (with 10%, 20% and 30% of waste), that were evaluated by leaching/solubilization tests. After to be approved, mortar specimens with the wastes contents chosen in the previous stages were been molded and analyzed by mechanical tests (axial compression and traction by diametrical compression), water absorption by capillarity (NBR 9779) and comment of the microstructure (MEV). Finally, the compositions and mortars were submitted to an artificially-accelerated aging process corresponding to 1 year to the verification of this waste containing matrix durability with the presence of waste. The analyses of the results showed that the magnesium phosphate cement has the capacity to encapsulate the grinding dust, resulting in composites classroom II-A.
No presente trabalho, avaliou-se a viabilidade da utilização do cimento de fosfato de magnésio no encapsulamento/inertização de resíduos industriais perigosos orgânicos e inorgânicos e a influência da adição do pó de retífica dos discos de embreagem (resíduo perigoso - classe I) nas propriedades finais de compostos e argamassas formadas por este tipo de cimento. Os cimentos de fosfato de magnésio são materiais formados a partir da reação entre o óxido de magnésio e fosfatos solúveis em água, como o monofosfato dihidrogênio amônio, que se solidificam a temperatura ambiente a partir da formação de fases ligantes hidratadas no material. São cimentos de pega ultra-rápida que adquirem resistência mecânica elevada em um curto intervalo de tempo, se comparados ao cimento Portland comum. Inicialmente, obteve-se um traço para a composição de referência (sem as presenças de resíduo e areia), adicionando-se, a seguir, resíduo nos teores de 10% a 40% em relação à massa de cimento. Estas composições foram então analisadas comparativamente com relação à amostra de referência (0%) no tocante às características físicas e mecânicas, tempo de pega, análise das fases formadas por difração de raios X (DRX) e da microestrutura (MEV), com posterior escolha das 3 composições mais promissoras (contendo 10%, 20% e 30% de resíduo), que foram analisadas quanto à periculosidade (ensaios de lixiviação e solubilização). Após serem aprovados, foram moldados corpos-de-prova de argamassas com os teores de resíduos escolhidos nas etapas anteriores, que foram, então, analisados por ensaios mecânicos (compressão axial e tração por compressão diametral), absorção de água por capilaridade (NBR 9779) e microestrutura (MEV). Para finalizar, as composições e as argamassas passaram por um processo de envelhecimento acelerado artificialmente correspondente a 1 ano para a verificação da durabilidade desta matriz com a presença do resíduo. As análises dos resultados mostraram que o cimento de fosfato de magnésio tem a capacidade de encapsular o pó de retífica, resultando em compostos classe II-A.

Submitted by Maria Beatriz Beber Kamozaki null (maria.kamozaki@ict.unesp.br) on 2017-01-20T12:46:41Z No. of bitstreams: 1 Tese Final impressão.pdf: 5601023 bytes, checksum: c194d9b1ef2e3281f88141631e69352d (MD5)
Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-01-24T17:01:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kamozaki_mbb_dr_sjc.pdf: 5601023 bytes, checksum: c194d9b1ef2e3281f88141631e69352d (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
O objetivo deste trabalho, foi avaliar a influência de agentes antiproteolíticos, imediatamente e após 12 meses, na cimentação adesiva. Foram utilizadas as porções coronárias de 64 molares humanos hígidos. As amostras foram divididas aleatoriamente em 4 grupos, de acordo com o tratamento da dentina: CT (grupo controle); CXL (grupo clorexidina); EGCG (grupo epigalocatequina-3-galato); AT (grupo antocianina). Para a restauração, foram confeccionados cilindros em resina composta Filtek Z350 XT. Após o condicionamento ácido da dentina, as soluções antiproteolíticas foram aplicadas e mantidas sobre a superfície por 60 s, em seguida as restaurações foram cimentadas às amostras com o adesivo Adper Single Bond 2 + cimento resinoso Variolink II. Todos os grupos foram subdivididos de acordo com o tempo de armazenamento em água destilada para o ensaio mecânico: I (Imediato = após 24 h); A (Armazenado = após 12 meses). As amostras foram cortadas em palitos e submetidas ao teste de microtração. Os dados obtidos foram submetidos ao teste de ANOVA a 2 fatores, seguido do teste de Tukey (α=5%). Foram encontradas diferenças para os fatores Tratamento (p=0,03) e Armazenamento (p=0,00). Os valores em MPa de média e desvio padrão para interação entre os fatores Tratamento X Armazenamento, foram: CT.I: 42.56 (±7,60) A; EGCG.I: 39.6 (±8,99) A; CLX.I: 39.37 (±9,44) A; AT.I: 38.69 (±8,65) A; CT.A: 31.85 (±6,96) A; AT.A: 31.29 (±4,89) AB; EGCG.A: 30.94 (±9,91) AB; CLX.A: 18.68 (±4,53) B. Foram confeccionadas duas amostras adicionais de cada grupo para avaliação descritiva da microdureza knoop de subsuperfície e avaliação qualitativa da interface adesiva em MEV. Conclui-se que as soluções de EGCG e AT foram capazes de manter a estabilidade da resistência de união após 12 meses de armazenamento e que a solução de CLX afetou negativamente os valores de resistência de união comparado aos demais subgrupos.
The aim of this study was to evaluate immediately and longitunally the antiproteolytic agent influence to adhesive cementation. Were used 64 coronary portion of sound human molars. The samples were divided into 4 groups according to the dentin treatment: CG (Control group); CLX (chlorhexidine group); EGCG (epigallocatechin-3-gallate group); AT (anthocyanin group). Cylindrical composite blocks were prepared using a resin composite Filtek Supreme for the restorations. The solutions were applied on the acid-etched dentin and were kept for 60 s. The resin composite blocks were cemented with the adhesive system Adper Single Bond 2 + resin cement Variolink II. All groups were subdivided according to the storage time in distilled water for mechanical testing: I (Immediate = after 24 h); S (Stored = after 12 months). Samples were cut into beams and tested in a universal testing machine at a crosshead speed of 0.5 mm/min until failure. The data were submitted to two-way ANOVA, followed by the Tukey test (α = 5%). Significant differences were found for the Treatment factor (p = 0.03) and Storage factor (p = 0.00). The mean values and standard deviation for interaction between the factors Treatment X Storage, were CG.I: 42.56 (± 7.60) A; EGCG.I: 39.6 (± 8.99) A; CLX.I: 39.37 (± 9.44) A; AT.I: 38.69 (± 8.65) A; CG.S: 31.85 (± 6.96) A; AT.S: 31.29 (± 4.89) AB; EGCG.S: 30.94 (± 9.91) AB; CLX.S: 18.68 (± 4.53) B. Two additional samples from each group were confectioned to descriptive analyses of microhardness knoop of dentin subjacent to the bonding interface and a qualitative interface evaluation with SEM (scanning electron microscope). It can be conclude that EGCG and AT solutions were able to maintain the bond strength stability after 12 months of storage and CLX solution adversely affect the bond strength values compared to other subgroups.

A lower-alkalinity cement based on MgO and SiO2 blends is analysed to develop clinker-free Fibre Reinforced Cementitious Composites (FRCC) with cellulosic fibres in order to solve the durability problems of this type of fibres when used in FRCC with Portland cement. Hydration evolution from 7 to 28 days of different MgO-SiO2 formulations is assessed. The main hydration products are Mg(OH)2 and M-S-H gels for all the formulations studied regardless of age. Hardened pastes are obtained with pH values < 11 and good mechanical properties compared to conventional Portland cement. 60% MgO-40% SiO2 system is chosen as optimal for the development FRCC since is the most mechanical resistant and is less alkaline compared with 70% MgO-30% SiO2. FRCC based on magnesium oxide and silica (MgO-SiO2) cement with cellulose fibres are produced to study the durability of lignocellulosic fibres in a lower pH environment than the ordinary Portland cement (PC). Flexural performance and physical tests (apparent porosity, bulk density and water absorption) of samples at 28 days and after 200 accelerated ageing cycles (aac) are compared. Two types of vegetable fibres are utilised: eucalyptus and pine pulps. MgO-SiO2 cement preserves cellulosic fibres integrity after ageing, so composites made out of MgO-SiO2 exhibit significant higher performance after 200 cycles of accelerated ageing than Portland cement composites. High CO2 concentration environment is evaluated as a curing treatment in order to optimise MgO- SiO2 matrices in FRCC. Samples are cured under two different conditions: 1) steam water curing at 55°C and 2) a complementary high CO2 concentration (20% by volume). In carbonated samples, Mg(OH)2 content is clearly lowered while new crystals of hydromagnesite [Mg5 (CO3)4⋅(OH) 2⋅4H2O] are produced. After carbonation, M-S-H gel content is also reduced, suggesting that this phase is also carbonated. Carbonation affects positively to the composite mechanical strength and physical properties with no deleterious effects after ageing since it increases matrix rigidity. The addition of sepiolite in FRCC is studied as a possible additive constituent of the binding matrix. Small cement replacement (1 and 2% wt.) by sepiolite is introduced and studied in hardened cement pastes and, later, in FRCC systems. When used only in cement pastes, it improves Dynamic Modulus of Elasticity over time. Bending tests prove the outcome of this additive on the mechanical performance of the composite: it improves composite homogeneity. Ageing effects are reported after embedding sisal fibres in MgO-SiO2 and PC systems and submitting them to different ageing conditions. This comparative study of fibre degradation applied in different cementitious matrices reveals the real compatibility of lignocellulosic fibres and Mg-based cements. Sisal fibres, even after accelerated ageing, do neither suffer a significant reduction in cellulose content nor in cellulose crystallinity and crystallite size, when exposed to MgO-SiO2 cement. Fibre integrity is preserved and no deposition of cement phases is produced in MgO-SiO2 environment.
Um cimento de baixa alcalinidade à base de blendas de MgO e SiO2 é analisado para o desenvolvimento de Compósitos Cimentícios Reforçados com Fibras (CCRF) celulósicas sem clínquer para resolver os problemas de durabilidade de este tipo de fibras quando são usadas em CCRF com cimento Portland. A evolução da hidratação, desde 7 aos 28 dias, das diferentes formulações é avaliada. Os principais produtos hidratados são o Mg(OH)2 e o gel M-S-H para todas as formulações independentemente da idade estudada. As pastas endurecidas apresentam valores de pH < 11 e bom desempenho mecânico comparado com o cimento Portland convencional. O sistema 60% MgO-40% SiO2 é escolhido como a formulação ótima para o desenvolvimento de CCRF já que é a mais resistente e menos alcalina comparada com 70% MgO-30% SiO2. CCRF com cimento à base de óxido de magnésio e sílica (MgO-SiO2) e fibras celulósicas são produzidos para a análise da durabilidade das fibras lignocelulósicas em ambientes com valores de pH mais baixos comparados com o cimento Portland (PC). O desempenho mecânico a flexão e os ensaios físicos (porosidade aparente, densidade aparente e absorção de água) são comparados aos 28 dias e após de 200 ciclos de envelhecimento acelerado. O cimento à base de MgO-SiO2 preserva a integridade das fibras após o envelhecimento. Os compósitos produzidos com este cimento exibem melhores propriedades após 200 ciclos de envelhecimento acelerado que os compósitos produzidos com cimento Portland. Ambientes com alta concentração de CO2 são avaliados como tratamento de cura para otimizar as matrizes MgO- SiO2 nos CCRF. As amostras são curadas sob 2 condições diferençadas: 1) cura com vapor de água a 55oC e 2) cura com alta concentração de CO2 (20% do volume). As amostras carbonatadas apresentam teores reduzidos de Mg(OH)2 enquanto é produzida uma nova fase cristalina: hidromagnesita [Mg5 (CO3)4⋅(OH) 2⋅4H2O]. Após a carbonatação, o conteúdo de gel M-S-H é reduzido também, indicando uma carbonatação desta fase. A carbonatação aumenta a rigidez da matriz o que influi positivamente no desempenho mecânico e as propriedades físicas dos compósitos sem efeitos prejudiciais ao longo prazo. A adição de sepiolita em CCRF é estudada como possível adição na composição da matriz aglomerante. Baixos teores (1 e 2% em massa) de cimento são substituídos por sepiolita para o estudo das pastas de cimento hidratado e, posteriormente, dos compósitos. O Módulo Elástico Dinâmico das pastas é incrementado com o tempo pela adição de sepiolita. Os ensaios a flexão demostram que a adição de sepiolita melhora a homogeneidade dos compósitos. Reportam-se os efeitos das fibras de sisal após da exposição a sistemas MgO-SiO2 e PC e submetidas a diferentes condições de envelhecimento. Este estudo comparativo da degradação das fibras expostas a diferentes matrizes cimentícias mostra a compatibilidade das fibras lignocelulósicas com os cimentos à base de Mg. As fibras de sisal, inclusive após o envelhecimento acelerado, não apresentam nem redução significativa no conteúdo de celulose nem na cristalinidade da celulose assim como do tamanho de cristalito, quando expostas a cimentos MgO-SiO2.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2013.
Made available in DSpace on 2013-12-05T23:00:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321423.pdf: 4114215 bytes, checksum: 29426d238ea097e10d8d5b386204ac3c (MD5) Previous issue date: 2013
Esta pesquisa analisou a condutividade elétrica como alternativa à obtenção de parâmetros de lixiviação de metais pesados em materiais cimentícios. Utilizaram-se corpos de prova cilíndricos de argamassas produzidas nos moldes recomendados para ensaios de resistência do cimento (NBR 7215:1997). O cimento escolhido foi do Tipo V e o agregado miúdo foi areia padrão. A contaminação das amostras se deu a partir de nitratos de metal pesado, por esta ser uma forma mais solúvel e susceptível à lixiviação. Foram utilizados nitratos de cromo, chumbo e zinco nas dosagens de 250 mg/kg, 500 mg/kg, 750 mg/kg e 1000 mg/kg. Os testes de lixiviação foram realizados de acordo com os procedimentos da norma holandesa NEN 7375:2004, na sua versão mais recente, no qual o extrato utilizado é a água deionizada. Trabalhou-se com tempos de cura variando de 28, 60 e 100 dias, para averiguação dessa influência sobre as taxas de liberação. As medidas da condutividade elétrica da solução lixiviada fazem parte dos procedimentos normalizados e servem para indicação da presença de elementos solubilizados. A condutividade elétrica da amostra monolítica foi tomada nos intervalos da troca do extrato a partir de eletrodos de cobre pressionados nas extremidades do corpo cilíndrico. Os equipamentos elétricos utilizados para leitura da condutividade do material consistiram de um gerador de tensão alternada e um medidor de corrente, posicionados em série. A tensão gerada foi fixada em 30 V e a frequência de 60 Hz, conforme a rede local. Os resultados mostraram existir semelhanças no comportamento à lixiviação das espécies e a condutividade elétrica, medida tanto na solução quanto no sólido. As correlações observadas permitiram a estimativa da concentração máxima de uma espécie qualquer disponível para liberação e, também, do tempo máximo decorrido até o seu esgotamento. Este procedimento pode substituir a realização dos ensaios prévios para determinação da disponibilidade de elementos susceptíveis à lixiviação. Os resultados parecem indicar não haver alteração na cinética de transporte das espécies iônicas ao longo do tempo e nem influência da concentração nesse movimento.

Abstract : This research examined the electrical conductivity as an alternative to obtaining parameters of metal leaching in cementitious materials. Cylindrical specimens of mortars produced in the manner recommended for testing the compressive strength of cement were used (NBR 7215:1997). The chosen cement was Type V, and the fine aggregate was default standard sand. The contamination of the samples occurred from heavy metal nitrates, as this is more soluble and susceptible form to leaching. Nitrates of chromium, lead and zinc in doses of 250 mg/kg, 500 mg/kg, 750 mg/kg and 1000 mg/kg were used. The leaching tests were performed according to standard procedures of the Dutch NEN 7375:2004, in its latest version, in which the liquid solvent used is deionized water. The cure times ranged from 28, 60 and 100 days to investigate its influence on rates of release. The measurements of the electrical conductivity of the leach solution are part of the standard procedures and serve to indicate the presence of solubilized elements. The electrical conductivity of monolithic sample was taken at the intervals of exchange of the liquid solvent from pressed copper electrodes at the ends of the cylindrical specimens. The electrical equipment used for reading the conductivity of the material consisted of an alternating voltage generator and a current meter positioned in series. The generated voltage was set at 30 V and the frequency of 60 Hz, according to the mains. The results showed similarities in the leaching behavior of the species and the electrical conductivity, measured both in solution and in the solid. The observed correlations allowed the estimation of the maximum concentration of any species available for release and also the maximum time elapsed until its exhaustion. This procedure can replace the prior tests for determining the availability of elements susceptible to leaching. The results seem to indicate there is neither change in the kinetics of transport of ionic species over time nor influence of the concentration in this movement.

Orientador: Clovis Pagani
Coorientadora: Anuradha Prakki
Banca: Eduardo Bresciani
Banca: Ricardo Amore
Banca: Eron Toshio Colauto Yamamoto
Banca: Graziela Ribeiro Batista
Resumo: O objetivo deste trabalho, foi avaliar a influência de agentes antiproteolíticos, imediatamente e após 12 meses, na cimentação adesiva. Foram utilizadas as porções coronárias de 64 molares humanos hígidos. As amostras foram divididas aleatoriamente em 4 grupos, de acordo com o tratamento da dentina: CT (grupo controle); CXL (grupo clorexidina); EGCG (grupo epigalocatequina-3-galato); AT (grupo antocianina). Para a restauração, foram confeccionados cilindros em resina composta Filtek Z350 XT. Após o condicionamento ácido da dentina, as soluções antiproteolíticas foram aplicadas e mantidas sobre a superfície por 60 s, em seguida as restaurações foram cimentadas às amostras com o adesivo Adper Single Bond 2 + cimento resinoso Variolink II. Todos os grupos foram subdivididos de acordo com o tempo de armazenamento em água destilada para o ensaio mecânico: I (Imediato = após 24 h); A (Armazenado = após 12 meses). As amostras foram cortadas em palitos e submetidas ao teste de microtração. Os dados obtidos foram submetidos ao teste de ANOVA a 2 fatores, seguido do teste de Tukey (α=5%). Foram encontradas diferenças para os fatores Tratamento (p=0,03) e Armazenamento (p=0,00). Os valores em MPa de média e desvio padrão para interação entre os fatores Tratamento X Armazenamento, foram: CT.I: 42.56 (±7,60) A; EGCG.I: 39.6 (±8,99) A; CLX.I: 39.37 (±9,44) A; AT.I: 38.69 (±8,65) A; CT.A: 31.85 (±6,96) A; AT.A: 31.29 (±4,89) AB; EGCG.A: 30.94 (±9,91) AB; CLX.A: 18.68 (±4,53) B. Foram confe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract : The aim of this study was to evaluate immediately and longitunally the antiproteolytic agent influence to adhesive cementation. Were used 64 coronary portion of sound human molars. The samples were divided into 4 groups according to the dentin treatment: CG (Control group); CLX (chlorhexidine group); EGCG (epigallocatechin-3- gallate group); AT (anthocyanin group). Cylindrical composite blocks were prepared using a resin composite Filtek Supreme for the restorations. The solutions were applied on the acid-etched dentin and were kept for 60 s. The resin composite blocks were cemented with the adhesive system Adper Single Bond 2 + resin cement Variolink II. All groups were subdivided according to the storage time in distilled water for mechanical testing: I (Immediate = after 24 h); S (Stored = after 12 months). Samples were cut into beams and tested in a universal testing machine at a crosshead speed of 0.5 mm/min until failure. The data were submitted to two-way ANOVA, followed by the Tukey test (α = 5%). Significant differences were found for the Treatment factor (p = 0.03) and Storage factor (p = 0.00). The mean values and standard deviation for interaction between the factors Treatment X Storage, were CG.I: 42.56 (± 7.60) A; EGCG.I: 39.6 (± 8.99) A; CLX.I: 39.37 (± 9.44) A; AT.I: 38.69 (± 8.65) A; CG.S: 31.85 (± 6.96) A; AT.S: 31.29 (± 4.89) AB; EGCG.S: 30.94 (± 9.91) AB; CLX.S: 18.68 (± 4.53) B. Two additional samples from each group were confectioned to descriptive analyses of microhardness knoop of dentin subjacent to the bonding interface and a qualitative interface evaluation with SEM (scanning electron microscope). It can be conclude that EGCG and AT solutions were able to maintain the bond strength stability after 12 months of storage and CLX solution adversely affect the bond strength values compared to other subgroups
Doutor

Orientador: Jose Antonio Malmonge
Resumo: O uso de materiais inteligentes tem sido cada vez mais utilizado pelo ramo de engenharia civil, devido à crescente demanda por construções que têm como função não só atenderem ao crescente aumento populacional, como agirem também como facilitadores da vida humana. Dentro dos estudos em desenvolvimento nesta área, o que vem ganhando destaque é o desenvolvimento de sensores compósitos de materiais piezoelétricos à base de cimento, que sejam capazes de atuar no monitoramento e detecção de possíveis falhas nas estruturas civis em tempo real e contínuo. Alguns dos grandes problemas encontrados no desenvolvimento de sensores piezoelétricos baseados em matrizes cimentícias, encontram se na degradação das propriedades dos sensores frente às condições ambientais em tempo contínuo a que estes são submetidos, bem como, a possibilidades de as fases de preenchimento interferirem diretamente no processo de cura da matriz, reduzindo suas propriedades mecânicas desejáveis. Buscando resolver tais problemas, o presente trabalho teve como objetivo a obtenção e caracterização de compósitos piezoelétricos utilizando como matriz o cimento modificado com borracha natural (BN) e titanato zirconato de chumbo (PZT) como fase piezoelétrica. O PZT foi escolhido como fase piezoelétrica devido seu alto valor do coeficiente piezoelétrico enquanto a inserção da BN buscou garantir aos compósitos, resistência à passagem de água, umidade e a resistência a soluções nocivas ao cimento, atuando no aumento da dura... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The use of intelligent materials has been increasingly used by the civil engineering industry, in response to the increasing demand for constructions that serve, not only to attend to the increasing population, but also to act as facilitators of human life. Within the studies under development in this area, the one that has being gaining prominence is the development of composite sensors of cement-based piezoelectric materials, that can act in the monitoring and detection of possible failures in civil structures in real and continuous time. Some of the major problems encountered in the development of piezoelectric sensors based on cementitious matrices lie in the degradation of the properties of the sensors, both as against the environmental conditions in continuous time to which they are subjected, as well as the possibility that filling phases interfere directly in the process of curing the matrix, reducing its desirable mechanical properties. In order to solve such problems, the present study aimed to obtain and characterize of a composite piezoelectric array of modified cement with natural rubber (NR) and lead zirconate titanate (PZT) as the piezoelectric layer. The PZT was chosen as the piezoelectric phase because of its high piezoelectric coefficient, while the BN insertion sought to guarantee the resistance of the composites to the passage of water, moisture and noxious solutions to the cement, in order to increase not only the durability, as well the piezoeletric prop... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

As argamassas e concretos de cimento Portland são materiais de construção duráveis, relativamente baratos que, embora apresentem boa rigidez e adequada resistência à compressão, têm outras propriedades deficientes, tais como: resistência à tração, ao impacto, à fadiga, além de baixa tenacidade e ductilidade. Uma considerável melhora destas propriedades pode ser obtida com adição de fibras, em quantidades adequadas, na composição destes materiais. A utilização de fibra de vidro convencional (tipo E) no reforço das argamassas de cimento Portland, pode ser viável uma vez contornado o ataque do meio alcalino à fibra, principalmente o hidróxido de cálcio Ca(OH)2, produzido na hidratação do cimento. No presente trabalho foi obtida uma menor intensidade de ataque alcalino às fibras de vidro E, por meio da modificação com látex Estireno Butadieno, da adição de sílica ativa em substituição ao cimento Portland e da utilização de ambos concomitantemente. Outro procedimento utilizado, visando uma maior durabilidade das fibras de vidro, foi a proteção da superfície desta fibra com uma película de látex Estireno Butadieno e de uma mistura deste látex e sílica ativa. A eficiência de um e outro procedimento foi verificada por meio da comparação dos resultados de ensaio à tração e flexão, em amostras submetidas a processo de hidratação convencional e acelerado e observações pro meio de microscopia óptica.
Portland cement mortar and concrete are durable building materials, relatively cheap and, despite they display a good rigidity and an adequate compressive strength, they have other deficient properties such as tensile strength, impact, fatigue, beyond low toughness and ductility. A considerable improvement of these properties can be obtained adding fibers, in adequate quantities, in the composition of the materials. The use of conventional glass fiber (E-glass) in the reinforcement of Portland cement mortar can be possible if the attack of the alkaline environment, produced by cement hydration (chiefly by calcium hydroxide), to the fiber is controlled. In this work, a lesser intensity of alkaline attack on the E-glass fibers was succeded through the modification of the Portland cement matrix by styrene butadiene latex, the addition of silica fume or through the utilization of both additives at the same time. Another proceeding, aiming at a greater durability of the E-glass, has been the protection of the fiber surface with a styrene butadiene latex coating or with a mixture of this same latex and silica fume. The efficiency of each proceeding was verified by the comparison of tensile strength and flexural strength in samples submitted to accelerate and conventional hydration processes and by the observation of the interface glass/matrix with optical microscopy.

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As fibras naturais, como reforço de matrizes frágeis à base de materiais cimentícios, têm despertado grande interesse nos países em desenvolvimento, por causa de seu baixo custo, disponibilidade, economia de energia. O emprego dos compósitos em placas, telhas de cobertura e componentes pré-fabricados, pode representar significativa contribuição para o rápido crescimento da infraestrutura de países em desenvolvimento. Dentre as fibras naturais, a fibra de curauá, Ananás erectifolius, vem ganhando destaque, devido a sua elevada resistência à tração. O principal objetivo deste trabalho é a utilização da fibra de curauá como reforço da matriz com cimento Portland, para o emprego em elementos estruturais como placas e telhas. Para este estudo, foram realizados ensaios de compressão e módulo de elasticidade em misturas com fração volumétrica de 1% e 2,5% e comprimento de fibra de 1 e 2 cm e na argamassa plena sem adição de fibras. A mistura que apresentou melhor resultado em termos de trabalhabilidade, foi a com fração volumétrica de 1% e comprimento de fibra de 1cm, sendo escolhida para a fabricação das telhas e placas de fibrocimento. Para a avaliação dos compósitos, foi realizado ensaio de resistência à tração na flexão nas placas e telhas com fibras de curauá e sem fibras, para comparação. Os resultados comprovaram a influência das fibras na capacidade de deformação dos compósitos, aumentando em 46% a resistência à tração na flexão da placa com fibra de curauá, em relação à placa sem fibra, e aumentou a carga de ruptura da telha em 49%, com relação a telha sem fibra.
Natural fibers such as reinforcing fragile matrices based on cementitious materials, have attracted great interest in developing countries, because of its low cost, availability, energy saving. The use of composites in plates, roof tiles and prefabricated components, can make a significant contribution to the rapid growth of infrastructure in developing countries. Among the natural fibers, curauá fiber, Ananas erectifolius, has gained prominence because of its high tensile strength. The main objective of this work is the use of curauá fiber as reinforcement matrix with Portland cement, for use in structural elements such as slabs and tiles. For this study, testing and compression modulus of elasticity in mixtures with a volume fraction of 1% and 2.5% and fiber length of 1 cm and 2 cm, and full mortar without fibers were performed. The mixture showed the best results in terms of workability, was the volumetric fraction of 1% and 1 cm fiber length, was chosen for the manufacture of cement tiles and plates. For the evaluation of composites was conducted tensile strength test in bending the plates and tiles with curauá fibers and no fibers, for comparison. The results confirmed the influence of the fibers on the composite deformation capacity increasing by 46% the tensile strength in plate bending with curauá fiber relative to the plate without fiber, and increased tile breaking load of 49% with respect to tile without fiber.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_12391_Dissertacao de mestrado - Carlos Magno Sossai Andrade.pdf: 9680890 bytes, checksum: 9ea1489ed8ce9de6e6d77cd7290340a8 (MD5) Previous issue date: 2018-04-16
Estradas e rodovias têm grande relevância no desenvolvimento do Brasil, pois o modal rodoviário é responsável pela maior parcela do transporte de cargas do país. Porém, apesar de sua importância, mais de três quartos da malha federal não apresenta vias pavimentadas. A trafegabilidade de uma via está relacionada a diversos fatores, como o dimensionamento e a utilização correta dos diversos materiais disponíveis para sua construção. Trabalhos recentes citam que as indústrias de aço passaram a incluir em suas plantas um processo de dessulfuração do ferro gusa líquido, conhecido como dessulfuração pelo Reator Kambara (KR). Esse processo gera o tipo de escória comumente chamado de escória do processo de dessulfuração do Reator Kambara (escória KR). Estudos nacionais e internacionais indicam que a escória de dessulfuração do aço, quando utilizadas em pó, pode desencadear reações pozolânicas conferindo certa qualidade como ligante, e também agregar outras propriedades mecânicas de resistência quando utilizada sem beneficiamento. Este trabalho tem por objetivo avaliar a incorporação da escória KR in natura nas proporções de 10, 20, 30 e 40% em Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC), material largamente utilizado em camadas de base de pavimentos no País. Foi desenvolvido um programa experimental para se determinar as características mecânicas por ensaio de compressão e módulo de resiliência, características mineralógicas por ensaio de difração de raios-X e características microestruturais desse novo material com ensaio de microscopia eletrônica de varredura. De forma que foi constatada a viabilidade técnica da utilização da escória KR com uma incorporação de 20% em misturas de BGTC para fins de pavimentação.

Cette recherche traite du renforcement d'une fomùation de ciment magnésien stable à l'eau, par des fibres de verre. La première partie est consacrée à l'étude bibliographique des ciments magnésiens, des fibres de verre, des composites ciment- verre et du renforcement des composites à l'aide de tissus. Nous vérifions ensuite, dans le premier chapitre expérimental, la stabilité à l'eau de notre formation de matrice magnésienne. Nous étudions également les propriétés physico-mécaniques et la durabilité de cette matrice renforcée de fibres de verre, que nous comparons avec celles d'un GRC de type Pilkington. Nous montrons enfin comment améliorer sensiblement les propriétés de la matrice par augmentation du rapport Magnésie/Solution de chlorure de magnésium, et utilisation d'un adjuvant fluidifiant de type organosilane. Pour conclure, nous analysons l'influence de cet adjuvant sur les propriétés de la matrice et du composite. Le second chapitre expérimental traite du renforcement de notre matrice par des tissus de verre E. Nous décrivons ainsi la réalisation de prototypes semi-industriels, puis leur caractérisàtion à l'aide d' essais mécaniques. Les résultats sont ensuite validé à l'aide de calculs relevant de la mécanique des matériaux composites
[This research deals with the reinforcement of a water-stable magnesia cement by glass fibres. A bibliographic study about magnesia cements, glass fibres, glass reinforced cement composites and reinforcement of composites by fabrics was first presented. In the. First experimental chapter, the water-stability of our magnesia cement composition was controlled. Then, the physico-mechanical properties and the durability of this matrix reinforced by E-glass fibres were studied and compared with those of a Pilkington GRC. At least, we showed that the increase of ''Magnesia/magnesium chloride brine » ratio and the use of a plasticizer admixture such as organosilicon obviosly improve the matrix properties. The influence of this admixture on the properties of the matrix and composite was also analysed. The second experimental chapter deals with the reinforcement of the magnesia matrix by E-glass fabrics. The fabrication of semi -industrial prototypes and their characterization by mechanical tests was described. The results were then proved by means of theoretical calculation from composite material mechanics. ]

O crescente emprego de compósitos fibrosos pela indústria da construção civil, nos últimos anos, comprova a eficiência da adoção de fibras como reforço de matrizes frágeis, a exemplo das pastas, argamassas e concreto de cimento Portland. Com o desenvolvimento de novas fibras sintéticas em suas propriedades, com custo similar ao das fibras comuns, faz-se supor que os produtos reforçados por essas fibras tenham grande avanço nos próximos anos. Especificamente em relação à fibra poliamida 6.6, constata-se que a mesma possui módulo de elasticidade menor em relação às matrizes de cimento Portland convencionais e pobre interface fibra/matriz. O incremento do módulo de elasticidade dessas fibras constitui grande desafio à industria têxtil devido às características de seu processo de fabricação, especificamente no que se refere à fiação, porém, isso não bastaria, havendo também a necessidade de aumentar sua aderência com as matrizes cimenticias. Dessa maneira, o presente trabalho buscou, pela adição de um copolímero redispersável (Va/VeoVa – vinil acetato/ vinil éster do ácido versático), tornar compatível o valor do módulo de elasticidade da matriz cimentícia ao das fibras de poliamida, além de proporcionar o desenvolvimento da zona de transição interfacial (ZTI), com melhor transferência de tensões entre a matriz de cimento modificada e as fibras de poliamida. Além desses objetivos, o emprego conjunto das tecnologias do cimento/concreto modificado com polímero (CMP) e do cimento/concreto reforçado com fibras (CRF) permitiu à presente pesquisa a exploração de sinergismos em xi propriedades como tenacidade, flexibilidade, resistência à tração e resistência ao impacto. Para caracterização desses compostos, foram realizados ensaios no estado fresco (mini-slump e tempo de pega), ensaios mecânicos (compressão axial, tração na flexão e impacto) e análises microscópicas, com intuito de analisar a interface fibra-matriz e a possível interação química entre o copolímero e a pasta de cimento Portland, por meio das técnicas de Termogravimetria (TG), Difratometria de Raios-X (DRX), Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (PIM), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com sistema de Espectroscopia por Dispersão de Energias (EDS) em amostras fraturadas e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) por imagem de elétrons retroespalhados (BSEI) em amostras polidas.
In the last years, the increasing employment of fiber reinforced composites by the building industry shows the efficiency of the fibers as reinforcement of brittle matrices such as the pastes, mortars and Portland cement concrete. The development of the synthetic fibers characteristics with costs that are compatible with other fibers allows us to preview the biggest improvement of the products reinforced by these fibers. In relation to polyamide 6.6 specifically, it is verified that its elasticity modulus is slower compared with the value of conventional Portland cement matrices and poor interface fiber/matrix. The increase of elasticity modulus of these fibers is the biggest challenge for the textile industry due to characteristics of their fabrication, specifically to cord production. But it is not sufficient, because the adherence between polyamide fiber and Portland cement matrices needs to be improved. In this way, the goals of this present research were to make the elasticity modulus of the Portland cement matrix compatible with the elasticity modulus of polyamide fibers and to allow the development of the interfacial transition zone (ITZ) by the addition of the redispersible copolymer Va/VeoVa (acetate-versatate). Moreover, the use of both technologies, fiber reinforcement and polymermodified cement, allowed the present work to reach synergism in several properties, such as toughness, flexibility, traction strength and impact strength. The composites characterization was realized by tests in the fresh state, mechanical tests and microscopic analyses (Thermogravimetric Analyses, X-Ray Diffraction, Fourier-Transform Infrared, Mercury Intrusion Porosity and Scanning Electronic xiii Microscopy), which also had, as goals, to verify possible chemical interaction between copolymer and Portland cement paste.

O estudo reolÃgico do Cimento AsfÃltico de PetrÃleo (CAP) Ã de fundamental importÃncia para a determinaÃÃo de sua performance na fabricaÃÃo de estradas. Usualmente os parÃmetros reolÃgicos deste material sÃo obtidos por meio de ensaios dinÃmicos atravÃs de um reÃmetro de cisalhamento. O presente trabalho tem por objetivo estudar as propriedades microreolÃgicas do CAP atravÃs da tÃcnica de espectroscopia de forÃa utilizando um microscÃpio de forÃa atÃmica. A Microscopia de ForÃa AtÃmica mostra ser uma ferramenta Ãtil na investigaÃÃo de propriedades mecÃnicas de sistemas microscÃpicos. O principio bÃsico de atuaÃÃo do AFM Ã medir as forÃas micromecÃnicas entre a sonda do equipamento e a amostra analisada podendo-se obter nÃo apenas o mapa topogrÃfico da superfÃcie em anÃlise, mas tambÃm informaÃÃes a respeito das propriedades reolÃgicas do material tais como elasticidade, viscosidade, adesÃo do material, entre outras, assim como observar regiÃes onde essas propriedades diferem numa mesma amostra. Amostras de CAP puro 50/70, CAP envelhecido e aditivado com 2% de LCC e 1% de PPA foram analisadas. A partir dos dados das curvas de forÃa, com base em uma ferramenta computacional desenvolvida para esse tipo de anÃlise, foram obtidos o mÃdulo de Young, a viscosidade, a adesÃo, work difference e slope. Para cada tipo de amostra foram confeccionados 3 lamÃnulas, as quais seriam usadas para fazer as medidas no AFM, e cada lamÃnula, analisadas em 3 regiÃes diferentes de 50 Âm X 50 Âm. As identaÃÃes foram realizadas em 4 frequÃncias diferentes: 0,5 hz, 1 hz, 5 hz e 28 hz. AlÃm dessas medidas, foram obtidos imagens de fase, imagens topogrÃficas e imagens de friction para cada tipo de amostra.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-06T13:37:21Z No. of bitstreams: 1 Joice Brochier Schneider.pdf: 4213539 bytes, checksum: 49fa8f402cb598050e77b581c7d7d449 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-07-06T13:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joice Brochier Schneider.pdf: 4213539 bytes, checksum: 49fa8f402cb598050e77b581c7d7d449 (MD5) Previous issue date: 2012-08-21
FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul
Projeconsult Engenharia Ltda.
A ideia de se transformar resíduos em matéria prima tem produzido esforços no sentido de estudá-los e qualificá-los, já que o aproveitamento integral de resíduos é uma necessidade cada vez maior na indústria moderna, principalmente pela crescente escassez de recursos naturais não renováveis e a necessidade de preservação e recuperação do meio ambiente. O resíduo cinza de casca de arroz (CCA), resultante da queima da casca de arroz para geração de energia, vem sendo utilizado em diversos ramos industriais. Destaca-se sua aplicação na construção civil e também como material adsorvente. A CCA utilizada neste trabalho está misturada com carvão ativado (CA). Esta mistura é proveniente de filtros de adsorção de sistemas de remediação de áreas degradadas com hidrocarbonetos de petróleo. Com isto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a solidificação/estabilização de hidrocarbonetos de petróleo, em especial, benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX), contidos no adsorvente composto por CCA e CA, em matriz de cimento Portland. Para tal, foram confeccionadas argamassas com substituição do agregado natural, em volume, pelos seguintes materiais: resíduo, nos teores de 10% e 30%, adsorvente CCA/CA in natura no teor de 30% e adsorvente CA in natura, também no teor de 30%. Essas argamassas foram caracterizadas ambientalmente, através dos ensaios descritos nas Normas Brasileiras. Analisou-se também a influência dessa substituição, através da determinação de propriedades no estado fresco (evolução da temperatura semi-adiabática de hidratação, penetração de cone e tempo de pega), de propriedades mecânicas (resistência à tração na flexão e à compressão) e caracterização dos produtos de hidratação através das técnicas de difração de Raio-X e espectroscopia de infravermelho. A argamassa RESÍDUO 10% atingiu a maior temperatura e menor tempo entre o início e fim da evolução da temperatura devido à hidratação. Já a argamassa RESÍDUO 30%, ao contrário, apresentou o maior tempo, fato justificado pela ação do óleo, presente no resíduo incorporado, que impediu, em parte, a passagem da água, retardando o processo de hidratação. Todas as argamassas, em relação a REFERÊNCIA, apresentaram menor consistência, na penetração de cone, e menor tempo de início e fim de pega. Resultados estes que corroboram, para as argamassas RESÍDUO 10%, CCA/CA 30% e CA 30% com a evolução da temperatura semi-adiabática da temperatura. A incorporação do resíduo não interferiu na formação dos compostos de hidratação do cimento, porém, a hidratação, conforme os resultados obtidos na evolução da temperatura semi-adiabática, ocorreu mais lentamente com a substituição de 30% da areia natural pelo resíduo. Os resultados da espectroscopia de infravermelho sugerem a presença BTEX nas argamassas RESÍDUO 30% e RESÍDUO 10%. Carbonatos e silicatos também foram identificados em todas as argamassas. Quanto aos resultados de resistência mecânica, observou-se, na resistência à tração na flexão, que a diferença entre o maior e menor desempenho, entre as argamassas REFERÊNCIA, RESÍDUO 10% e RESÍDUO 30%, foi de 8,9% e 5,6% para 7 e 21 dias, respectivamente. Já na resistência à compressão, aos 7 dias, os resultados obtidos das argamassas RESÍDUO 10% e RESÍDUO 30% foram superiores ao de REFERÊNCIA. Aos 21 dias, a REFERÊNCIA apresentou o melhor desempenho, 31,7% e 52,5% superior à argamassa RESÍDUO 30% e RESÍDUO 10%, respectivamente. Com os resultados de resistência mecânica obtidos, não foi possível avaliar a melhoria de desempenho com relação à idade. Porém, observou-se que a contaminação presente contribuiu para a resistência das argamassas, quando comparadas a CCA/CA 30%. Logo, sugere-se que a presença do contaminante possivelmente contribuiu quanto à aderência entre as partículas da mistura. Na caracterização ambiental, as argamassas confeccionadas foram classificadas como Classe II A, resíduo não perigoso, não inerte. A análise do extrato lixiviado e solubilizado das argamassas RESÍDUO 30% e RESÍDUO 10% não identificou a presença de hidrocarbonetos de petróleo. Estes resultados, associados à espectroscopia de infravermelho, às propriedades mecânicas bem como ao odor característico dos corpos de prova, confirmam a s/s do contaminante na matriz de cimento Portland. Este resultado positivo representa um avanço na busca da viabilidade de se empregar o resíduo CCA/CA contaminado com hidrocarbonetos de petróleo, direta ou indiretamente, para algum fim comercial.
The idea of turning waste into raw material has made efforts to study them and qualify them as the full utilization of waste is an increasing need in modern industry, mainly by increasing scarcity of non-renewable natural resources and need for preservation and restoration of the environment. The residue of rice husk ash (RHA), resulting from the burning of rice husk for power generation, has been used in various industries. We highlight its application in construction and as adsorbent material. The CCA used in this work is mixed with activated carbon (AC). This mixture is from adsorption filter remediation systems of degraded with petroleum hydrocarbons. With this, the objective of this study was to evaluate the solidification / stabilization of petroleum hydrocarbons, in particular benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX), composed of adsorbent contained in CCA and CA, in Portland cement matrix. To this end, mortars were prepared with substitution of natural aggregate, by volume, of the following materials: residue, content of 10% and 30%, adsorbent CCA / CA in natura content of 30% and CA adsorbent in nature, also the content 30%. These environmentally mortars were characterized by the tests described in the Brazilian Standards. It was also analyzed the influence of substitution by determining the properties in the fresh state (temperature evolution semi-adiabatic hydration, penetration cone and setting time), mechanical properties (tensile strength in bending and compression), and characterization of the hydration products through the techniques of X-ray diffraction and infrared spectroscopy. The mortar RESIDUE 10% reached the highest temperature and shortest time between the beginning and end of the temperature due to hydration. Already 30% RESIDUE mortar, instead, showed the greatest time, which may be explained by the action of the oil present in the residue incorporated, which prevented partly the passage of water, slowing the hydration process. All mortars, for the reference, showed less consistency, cone penetration, and shorter start and end of the handle. These results corroborate that, for mortars RESIDUE 10% CCA/CA 30% CA and 30% with the temperature evolution of the semi-adiabatic temperature. The incorporation of the residue did not affect the formation of the compounds of the cement hydration, however, hydration, as the results in the evolution of semi-adiabatic temperature, was slower by replacing 30% of the natural sand residue. The results of infrared spectroscopy suggests the presence BTEX in mortars RESIDUE RESIDUE 30% and 10%. Silicates and carbonates have also been identified in all mortars. Regarding the results of mechanical strength was observed in tensile strength in bending, the difference between the highest and lowest performance among REFERENCE mortars, 10% Residue and Residue 30%, was 8.9% and 5 6% for 7 and 21 days, respectively. In the compressive strength after 7 days, the results of mortar RESIDUE RESIDUE 10% and 30% were higher than the reference. At 21 days, the REFERENCE showed the best performance, 31.7% and 52.5% higher than the mortar WASTE WASTE 30% and 10%, respectively. With the results obtained from mechanical strength, it was not possible to evaluate the performance improvement with respect to age. However, it was observed that this contributed to the contamination resistance of mortars, compared to CCA / CA 30%. Therefore, it is suggested that the presence of the contaminant as possibly contributing to adhesion between the particles of the mixture. In characterizing environmental mortars made were classified as Class II, non-hazardous waste, not inert. The analysis of the extract solubilized and leached mortar WASTE WASTE 30% and 10% failed 17 to identify the presence of petroleum hydrocarbons. These results, combined with the infrared spectroscopy, the mechanical properties and the odor of the specimens, confirm / s of the contaminant in the matrix of Portland cement. This result represents a breakthrough in the search for feasibility of employing the waste CCA/CA contaminated with petroleum hydrocarbons, directly or indirectly, for any commercial purpose.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-01-30Bitstream added on 2014-06-13T19:09:19Z : No. of bitstreams: 1 peron_ab_me_bauru.pdf: 1180628 bytes, checksum: fdf98821f4364d3799335a94a181838b (MD5)
As indústrias de processamento de couros, conhecidas como curtumes ou indústrias de acabamento de couro apresentam grandes problemas ambientais. A preocupação com o meio ambiente por parte dos órgãos de controle ambiental fez com que muitas indústrias implantassem sistemas de tratamentos e destinação final dos resíduos gerados por elas. Associados à necessidade de materiais compostos, impulsionada pela crescente necessidade de novas tecnologias, principalmente a que se refere às combinações entre materiais, há alternativa de incorporação do resíduo em materiais já utilizados. Entre as alternativas tem-se a incorporação do resíduo em matrizes de cimento. Neste trabalho, pretende-se encapsular o lodo residual como alternativa de co-disposição do resíduo, em matrizes de cimento, utilizando cimento CPIIIF-32, em substituição parcial do agregado miúdo. O material foi coletado em um curtume na região centro-oeste do estado de São Paulo e caractrização de todos os insumos de concreto. Para os estudos utilizou-se um corpo-de prova referência e diferentes traços de concreto com adições de lodo residual seco a uma temperatura de 150ºC, com variação de 2% a 8% de resíduo em relação a areia utilizada no traço referência. Realizou-se ensaios de resistência mecânica, lixiviação e solubilização. Após a análise dos resultados, constatou-se que o resíduo pode ser considerado um plastificante na trabalhabilidade do concreto, atendendo aos limites de lixiviação e solubilização estipulados pelas normas 10005/2004 e 10006/2004.
The industries of leathers processin, konown as tanneries or industries of leather's finish, present great environmental problems. The concern with environment on the part of the agencies of environmental control made with that a lot of industries implanted systems of treatments and final destination of the residues generated by them. Associates to the necessary of composed materials stimulated by the increasing necessity of new technologies, mainly the one thet if it relates to the combinations between materials, there are the residue incorporation in the used material. Between the alternatives we have the incorporation of the residue in cement head offices. In this work, it intends encapsulate the residual silt as alternative of codisposition of the residue in cement head offices, using cements CPIIIF-32 in partial substitution of the small aggregate. The material was collected in a tannery in the area centerwest of the state of São Paulo and characterization of all the inputs of the concrete. For the studies a test body it was used reference and traces of concret with additions of dry residual silt in a temperature of 150ºC, with variation of 2% to 8% of residue in relation to sand used in the trace reference. One the became fullfilled rehearsals of mechanical resistance, leaching and solubilization. After results of the analysis, it was verified that the residue com be considered plastificate in the management of the concrete, taking care of to the leaching and solubilization limits stipulated by norms 10005/2004 and 10006/2004.

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq)
Atualmente, estima-se que a produ??o mundial de algod?o atinja uma marca superior a 26 milh?es de toneladas. Destas, cerca de 8% torna-se res?duo, o qual ? descartado de maneira inapropriada, resultando em problemas ambientais. Neste contexto, estudos visando o reaproveitamento destes res?duos, tornam-se vi?veis tanto no contexto ambiental, quanto no contexto econ?mico. Assim, o objetivo deste trabalho ? de avaliar a influ?ncia da adi??o de diferentes teores e tamanhos de res?duo de fibra de algod?o gerado a partir do processo de lixamento: res?duo cru e funcionalizado, como material de refor?o em matrizes de cimento CPP Classe Especial para po?os de petr?leo. A funcionaliza??o da fibra foi feita com o polieletr?lito poli dialil dimetil am?nio (PDDACl), atrav?s da imer??o desta em solu??o contendo 5% em massa de PDDACl com rela??o a massa do res?duo, a 70?C por 30 minutos. O material foi filtrado e secado em estufa. Foram realizados ensaios de TGA/DSC, FTIR, MEV e DRX para caracterizar a fibra crua e funcionalizada, al?m do emprego da t?cnica de colorimetria para aferir a efetiva funcionaliza??o da fibra. Avaliou-se tamb?m a resist?ncia da fibra ao meio alcalino simulando o pH da pasta de cimento. Testes de resist?ncia ? tra??o por compress?o diametral foram executados com o objetivo de avaliar a intera??o do res?duo com a matriz.Utilizou-se o ensaio de resist?ncia ? tra??o por compress?o diametral (TCD) para avaliar o efeito das fibras no comportamento mec?nico da matriz de cimento. Avaliou-se o tipo da fibra: crua ou funcionalizada; concentra??o: 0,5 e 1,0% e granulometria: grosso (retido em 14 mesh) e fino (passante em 28 mesh) em matrizes de cimento com 7 dias de cura. A caracteriza??o apontou que o res?duo ? constitu?do quase que exclusivamente por celulose, al?m de ser altamente resistente ao meio alcalino. An?lises colorim?tricas, ap?s tingimento e lavagem do res?duo, e Imagens SEM, demonstraram que o PDDACl aderiu-se de fato ? superf?cie do res?duo por adsor??o f?sica. Os resultados dos ensaios de TCD apontam que o ganho de resist?ncia ? proporcional a concentra??o de res?duo celul?sico utilizado. O res?duo de menor tamanho tamb?m apresentou melhores resultados. Para o res?duo funcionalizado, o teor de 0,5% resultou em perda das propriedades mec?nicas, em contrapartida, o uso de 1% do res?duo funcionalizado apresentou os melhores resultados.
Currently, is estimated that world?s cotton production reaches a top brand up to 26 million tons. Of these, about 8% becomes waste, which is disposed improperly, resulting in environmental problems. In this context, studies aiming the reutilization of this waste, become viable both in the environmental context as in economic context. So the aim of this study is to evaluate the influence of the addition of different contents and sizes of cotton fiber waste generated from the sanding process: raw and functionalized waste, as reinforcement material in cement matrices CPP Special Class for oil wells. The fiber functionalization was made with the polyelectrolyte poly diallyl dimethyl ammonium (PDDACl) by imer??o the waste in a solution containing 5% of PDDACl by mass of fiber, at 70 ?C, for 30 minutes. The material was filtered and dried in an oven. TGA/DSC, FTIR, SEM and DRX analysis were performed to characterize the raw and functionalized fiber. Colorimetry techinique was also employed for measuring the effective functionalization of the fiber. Also, the waste's resistance to alkaline medium was evaluated. The splitting tension test (TCD) was used to evaluate the effect of the fiber on the mechanical behavior of the cement matrix.Fiber type: raw and functionalized; concentration: 0,5 and 1% and particle size: large (retained in 14 mesh sieve) and thin (through 28 mesh sieve) were evaluated in cement matrices with 7 days of setting time. The characterization showed that the residue consists almost exclusively of cellulose, as well as being highly resistant to alkaline environment. Colorimetric analysis after dyeing and washing of the residue, and SEM images showed that the PDDACl indeed adhered to the surface of the residue by physical adsorption. The results of the TCD tests indicate that resistance increases is proportional to the concentration of cellulosic waste used. The smaller residue also showed better results. For the functionalized residue, content of 0.5% resulted in a reduction of the mechanical properties, however, the use of 1% of functionalized residue showed the best results. The functionalized cotton fiber waste originating from the sanding process shows great potential for application in cement pastes for wells cementing, in view of the significant increase in splitting tension strength, even with a low content of the waste.

Pour des applications « grand public », correspondant à des besoins en matériaux susceptibles de présenter des performances thermomécaniques intéressantes à des températures de l’ordre de 1200°C, un programme de recherche a été entrepris pour appliquer la technique de coulage en bande à des matériaux de grande diffusion : les ciments alumineux (SECAR 71 – Lafarge-Alumitnates). L'objectif est de fabriquer des matériaux composites à matrice minérale de faible coût, renforcée avec des fibres en configuration 1D ou 2D à plis croisés, pouvant être utilisés en atmosphère oxydante. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible de réaliser, par la technique de coulage en bande, des composites à matrice à liaison hydraulique renforcée par des fibres céramiques, présentant un comportement non fragile et conservant un bon niveau de résistance à la rupture après déshydratation
For "large public" utilisation, corresponding to materials with good thermo-mechanical properties at temperatures about 1200°C, a research program was undertaken to apply the tape casting method in to great diffusion materials such as aluminous cements (SECAR 71 – Lafarge-Alumitnates). The object is to manufacture composite materials with low cost mineral matrix reinforced with fibres in 1D or 2D configuration, which can be used in oxidizing atmosphere. The results we have obtained, show that it is possible to make by tape casting, composites with hydraulic binder matrix reinforced by ceramic fibres, presenting a non-fragile behaviour and preserving a good level of rupture strength after dehydration

O uso de fibras lignocelulósicas em compósitos de cimento, aliados a cura em atmosferas com excesso de CO2 para promover processos de carbonatação acelerada são potenciais tecnologias para desenvolvimento de materiais sustentáveis que fixam CO2. O presente estudo avaliou o potencial da fibra de curauá para aplicação em compósitos, bem como comparou fibrocimento com reforço de curauá (FCR) com fibrocimento com reforço de polipropileno (FPP), e estudou os efeitos da cura térmica, da cura em atmosfera com excesso de CO2, e a durabilidade ao longo de 100 ciclos de envelhecimento acelerado nesses compósitos. Para avaliar o potencial da fibra, foi realizada a análise anatômica foliar com intuito de analisar o arranjo, as funções e a morfologia das fibras na folha. Também foram determinadas: influência de comprimentos 20 e 40 mm nas variáveis mecânicas; e propriedades de massa específica; teores químicos e análise térmicas da fibra. Para os fibrocimentos, foram quantificadas propriedades de densidade aparente, porosidade aparente e absorção de água e variáveis mecânica módulo de ruptura, módulo de elasticidade, limite de proporcionalidade e energia específica. Também foram feitas as caracterizações mineralógicas por meio do DRX e microestrutural por MEV. A análise foliar evidenciou três classes de estruturas fibrilares denominadas genericamente como \"fibras\", sendo fibras de reforço primário (FP), fibras de reforço secundário (FS) e fibras associadas aos feixes vasculares (FV). A fibra de 40 mm atingiu melhor comportamento mecânico em relação a 20 mm e os comprimentos influenciam os valores de módulo de Young e módulo de Weibull. A análise química das fibras indicou altos teores de alfacelulose (68%) e extrativos (3,8%) e baixos teores de hemicelulose (10%) e lignina (13%). A análise termogravimétrica demonstrou que as estruturas de hemiceluloses e celuloses iniciam a degradação acima de 200ºC. Os resultados dos fibrocimentos indicaram que a cura em atmosfera com excesso de CO2, proporcionou melhorias nas propriedades mecânicas e físicas em FCR e FPP em relação a cura térmica. O processo de envelhecimento acelerado de 100 ciclos melhorou as propriedades da matriz em FCR e FPP, em ambas as curas. Em FCR a carbonatação acelerada melhorou a durabilidade dos compósitos. A fibra de curauá tem potencial para ser utilizada como reforço de materiais cimentícios, embora apresente limitações por ser instável dimensionalmente, sendo necessários tratamentos adicionais para superar esse problema. A carbonatação acelerada promovida pela cura em atmosfera com excesso de CO2 melhorou a durabilidade e propriedades físicas e mecânicas dos fibrocimentos.
The use of lignocellulosic fibers in cement composites with curing to promote accelerated carbonation is a promising technology for the development of sustainable materials to fix CO2. The aim of this study was to evaluate the potential of curauá fiber for use in composites and to compare fiber cement composite reinforcing with curauá (FCR) and cement reinforcing with polypropylene (FPP). In addition, to study the effects of thermal curing, curing in an atmosphere of excess CO2 and the durability over 100 cycles of accelerated aging in these composites. The potential of the curauá fibers was evaluated by leaf anatomical analysis to characterize their arrangement, function and morphology of the fibers\' leaves. The influence of their length (20 and 40mm) were also determined by the mechanical tests, specific mass properties, chemical contents and thermal analysis of the fibers. In the analysis of the fiber cement the density properties, porosity, water absorption, modulus of rupture (MOR), the modulus of elasticity, the limit of proportionality (LOP) and specific energy were measured. The mineralogical and microstructural characterizations were also carried out by DRX and MEV respectively. Foliar analysis showed three classes of fibrillar structures called generically as \"fibers\", with primary reinforcing fibers (PF), secondary reinforcement fibers (FS) and fibers associated with vascular bundles (FV). The 40 mm fiber showed a better mechanical behavior compared to 20 mm fiber, and the length has influenced Young\'s modulus values and Weibull modulus. The chemical analysis of the fibers has demonstrated high levels of alfacellulose (68%) and extractives (3.8%), and low hemicellulose (10%) and lignin (13%) content. Thermogravimetric analysis showed that the structures of celluloses and hemicelluloses started the degradation above 200°C. The fiber cement curing in an atmosphere with excess of CO2 provided improvements in mechanical and physical properties and for FCR and FPP when compared to thermal curing. The accelerated aging test was performed with 100 soak & dry cycles and showed improved performance of the matrix and for both fibers thru pores refinement. The curauá fiber has potential to be used as reinforcement of cementitious materials, although it has some limitations because it is dimensionally unstable, requiring additional treatments to overcome this problem. Accelerated carbonation promoted by curing in an atmosphere of excess CO2 enhanced the physical durability and the mechanical properties of the fiber cements.

A maior parte das emissões de CO2 do concreto origina-se na produção do cimento. A estratégia tradicional de minimização da pegada de CO2 tem privilegiado o grau de substituição do clínquer. O trabalho examina o impacto dessa estratégia e também a influência da escolha do fornecedor de cimento sob a ótica de sua matriz energética, a variação do consumo de cimento para concretos de mesma resistência e do desvio padrão do processo produtivo de acordo com o controle do processo de produção do concreto. O método de trabalho inclui dados de revisão bibliográfica, normalização técnica e dados de central de concreto. A estratégia tradicional de escolha do tipo de cimento baseando-se em seu teor de clínquer mostra-se incompleta, pois há uma grande variação e sobreposição dos teores de clínquer permitidos nas normas técnicas brasileiras. No momento atual estima-se que a indústria cimenteira nacional utilize praticamente toda a escória de alto forno gerada no país e a quase totalidade das cinzas de melhor qualidade. Dessa forma, aumentando a demanda de cimento, a produção de clínquer aumenta, e o teor de adições no clínquer diminui dentro das extensas faixas permitidas pelas normas técnicas. Nesse cenário, a seleção de um tipo de cimento em detrimento de outro pode reduzir o impacto de uma obra específica, embora não traga necessariamente benefícios ambientais para o país. A troca da matriz energética por carvão vegetal de madeira de florestas plantadas pode minimizar a parcela de emissões provenientes de combustíveis do cimento, diminuindo a emissão de 350 kg para 10 kg de CO2 por tonelada de clínquer produzida. A eficiência do processo de formulação do concreto apresenta grande potencial para diminuir a quantidade de cimento utilizada no concreto, diminuindo, assim, as emissões totais de CO2 do concreto. Os dados levantados apontam uma variação de consumo de cimento de mais de 100% para concretos de mesma resistência. A influência do desvio padrão das condições de produção apresenta potencial menor para a diminuição das emissões, diminuindo no máximo 13% o consumo de cimento no concreto. A combinação das quatro estratégias estudadas demonstra a complexidade da emissão do concreto e o grande potencial para mitigar suas emissões de CO2. A necessidade de informações específicas sobre a emissão dos cimentos, seu teor de clínquer e sua matriz energética, uma técnica de dosagem otimizada e um controle das condições de produção do concreto demonstram que há, tanto para fornecedores de matérias primas do concreto quanto para os usuários e produtores do concreto, muito a ser feito para minimizar as emissões deste material tão consumido.
Most of concretes CO2 emissions originate from cement production. The traditional strategy for minimizing the CO2 footprint of concrete has favored the degree of clinker replacement. This paper examines the impact of this strategy and also the influence of the choice of the cement supplier based on the fuel composition in cement production, the variation of cement usage in concretes of the same strength and the standard deviation of the production process of concrete based on the control of its production process. The method of work uses data from literature, technical standards and data from a concrete central. The traditional strategy of the choice of cement type based on its clinker content is insufficient due to the extensive and overlapping clinker content range of different cement types allowed in Brazilian technical standards. At the present time, it is estimated that the cement industry utilizes all of the blast furnace slag generated in the country and nearly all quality fly ash. Consequently, if there is an increase in the demand for cement, there is an increase in clinker production, and the rate of additions to the clinker decreases, respecting the extensive limits permitted by technical standards. In this scenario, the selection of blast furnace slag cement and fly ash cement does not necessarily offer environmental benefits to the country as a whole and does not demonstrate a global impact, despite the possibility of benefiting specific construction sites. The substitution of the fuel mix for coal from planted forest wood can lower the portion of cement emissions due to fuel burning from 350 kg to 10 kg of CO2 per tonne of clinker produced. The efficiency of the concrete mix formulation shows great potential to lower the amount of cement usage in concrete, thus lowering the total CO2 emissions of concrete. The data presented point to a variation of more than 100% of cement content in concretes of the same strength. The influence of the standard deviation of the production process shows smaller impact on lowering concrete CO2 emissions shows that there is a maximum potential of 13% of lowering cement content in concrete. The combination of the four strategies studied demonstrates the complexity of concretes emissions and the great potential for mitigating its CO2 emissions. The need for information on cements specific emissions, its clinker content and fuel mix, the concrete mix formulation and the variability of the production process of concrete show that there is, for concrete raw material suppliers as well as concrete producers and users, a lot to be done to minimize the emissions of this widely consumed material.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Materiais e Processos de Fabrico, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutores Paulo Tavares de Castro e António Torres Marques

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Materiais e Processos de Fabrico, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutores Paulo Tavares de Castro e António Torres Marques