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Orientador: Luiz Carlos de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O concreto de ultra-alto desempenho (CUAD) é uma nova geração de concreto que possui alta resistência à compressão, superior a 120 MPa, e maior durabilidade. Sua dosagem se baseia na utilização de materiais com granulometrias finas (tipicamente entre 0.20 e 600 ?m) e de técnicas de empacotamento das partículas, para minimizar a porosidade e obter uma microestrutura densa. Pode ser aplicado em reforço de estruturas, elementos arquitetônicos, torres eólicas, obras marítimas, e, principalmente, em obras de infraestrutura. Uma das principais vantagens do uso do CUAD é possibilitar a redução das dimensões dos elementos estruturais, o tempo de execução de estruturas e o custo (dependendo da estrutura). Apesar de ao longo da história ter sido produzido com alto teor de cimento, a utilização de materiais cimentícios, como metacaulim e resíduos industriais (sílica ativa, cinza volante, escória de alto forno) para substituir parte do cimento tem sido estudada para reduzir o impacto ambiental e o custo do concreto. As fibras confere alta ductilidade e tenacidade ao concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras (CUADRF). Normalmente, apenas um tipo de fibra é adicionado em sua composição, sendo a fibra de aço a mais utilizada por ter alta resistência e alto módulo de elasticidade. Porém, a combinação de fibras de diferentes tipos, formatos, propriedades ou funcionalidades tem sido investigada, pois o desempenho de um concreto híbrido tende a ser superior ao desempenho de um concreto composto com apenas uma fibra. O objetivo da pesquisa foi desenvolver um traço de CUADRF híbrido utilizando fibras de aço de 13 mm de comprimento e 0.20 mm de diâmetro e fibras de álcool polivinílico de 6 mm de comprimento e 0.20 mm de diâmetro. Foram utilizados materiais disponíveis no mercado brasileiro, exceto as fibras de aço, com o intuito de auxiliar e incentivar a aplicação desse concreto na infraestrutura do país e contribuir para a elaboração de normas e recomendações nacionais. A primeira etapa do trabalho experimental consistiu na caracterização dos materiais (morfologia, densidade, granulometria e componentes químicos). Na segunda etapa, através do empacotamento de partículas produziu-se diferentes traços de CUAD que foram avaliados quanto à fluidez, porosidade e resistência à compressão. Esses traços foram separados em três combinações de materiais, diferenciando-se pelo uso de pó de quartzo, cinza volante e metacaulim. Na terceira etapa, o traço de melhor desempenho produzido na etapa anterior foi analisado com fibras. Nesta etapa, parte da água de amassamento foi substituída por gelo para melhorar a fluidez e o tempo de pega. Foram desenvolvidos três traços, sendo um sem fibras (CUAD referência), e dois CUADRF, sendo um com apenas fibras de aço (volume de 2%) e outro híbrido (volume de 1.5% de fibras de aço e 0.50% de fibras de álcool polivinílico). Os traços de CUAD compostos com cinza volante e metacaulim obtiveram resistência à compressão superior aos traços de CUAD com pó de quartzo, porque são pozolanas de alta reatividade. Verificou-se que adição do superplastificante em duas etapas favoreceu a fluidez. Devido as partículas da cinza volante serem esféricas resultou no aumento da fluidez e redução da relação água/aglomerante. Para a idade de 140 dias, o traço de CUADRF com 2% de fibras de aço obteve 146.01 MPa de resistência à compressão e o traço de CUADRF híbrido obteve 123.94 MPa. A adição de fibras ao CUAD aumentou significativamente a resistência à tração na flexão. O uso de fibras retas de aço com tratamento na superfície permitiu a obtenção de uma alta aderência entre fibra-matriz. Apesar da substituição de parte das fibras de aço por fibras de álcool polivinílico ter resultado na redução das resistências à compressão e à tração na flexão, a aplicação do CUADRF híbrido permite a construção de estruturas com menor probabilidade de corrosão, maior resistência ao incêndio e menor custo. Os resultados mostram um potencial para que o CUADRF seja produzido nacionalmente e com facilidade, devido a ampla variedade de matéria-prima disponível no Brasil, em condições de cura em temperatura ambiente e processos convencionais de moldagem. Adicionalmente, analisou-se analíticamente modelos inversos para obter as curvas de tensão de tração por abertura de fissuras. Essas curvas podem ser utilizadas em projetos e modelos de elementos finitos Abstract: Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is a new generation of concrete with high compressive strength, greater than 120 MPa, and high durability. The mix design is based on fine granulometry materials (between 0.20 and 600 ?m) and particle packing techniques, minimizing porosity and obtaining a dense microstructure. UHPFRC can be applied in retrofit structures, architectural elements, wind towers, maritime works, and more specifically, for infrastructure works. One of the main advantages of using UHPC is the possibility to reduce the dimensions of structural elements, the execution time of structures, and the cost (depending on the structure). Although it has been produced with a high cement content over the years, cementitious materials, such as metakaolin and industrial waste (silica fume, fly ash, blast furnace slag) can replace part of the cement to reduce environmental impact and concrete cost. The fibers provide high ductility and toughness to ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC). Usually, only one type of fiber is added in its composition, which steel fiber being the most used because it has high strength and a high modulus of elasticity. However, the combination of fibers of different types, shapes, properties, or functionalities has been investigated, as the performance of a hybrid concrete tends to be superior to the performance of a concrete with only one fiber. The research aimed to develop a hybrid UHPFRC blending steel fibers 13 mm long and 0.20 mm in diameter and polyvinyl alcohol fibers 6 mm long and 0.20 mm in diameter. Materials available in the Brazilian market were used, except for steel fibers, to help and encourage the application of this concrete in the country's infrastructure and contribute to the elaboration of national standards and recommendations. The first stage of the experimental work consisted of the materials' characterization (morphology, density, granulometry, and chemical components). In the second stage, different UHPC mixes were produced by the particle packing and were evaluated in terms of fluidity, porosity, and compressive strength. These mixes were separated into three material combinations, distinguished by using quartz powder, fly ash, and metakaolin. In the third step, the best performance mix produced in the previous step was analyzed with fibers. In this step, part of the kneading water was replaced by ice to improve fluidity and set time. Three mixes were developed, one without fibers (reference UHPC), and two UHPFRC, one with only steel fibers (volume of 2%) and another hybrid (volume of 1.5% of steel fibers and 0.50% of polyvinyl alcohol fibers). The UHPC mixes composed of fly ash and metakaolin obtained higher compressive strength than the UHPC mixes with quartz powder because they are pozzolans with high reactivity. The addition of the superplasticizer in two stages favored fluidity. Because the fly ash particles are spherical, it resulted in an increase in fluidity and a reduction in the water/binder ratio. At the age of 140 days, the UHPFRC mix with 2% steel fibers obtained 146.01 MPa of compressive strength, and the hybrid UHPFRC mix obtained 123.94 MPa. The addition of fibers to UHPC significantly increased the flexural tensile strength. Straight steel fibers with surface treatment allowed obtaining a high adhesion between fiber-matrix. Although the substitution of part of the steel fibers for polyvinyl alcohol fibers has resulted in the reduction of the compressive and tensile strengths in bending, the application of the hybrid UHPFRC allows the construction of structures with less probability of corrosion, higher resistance to fire, and less cost. The results show potential for UHPFRC to be produced nationally and efficiently, due to the wide variety of raw materials available in Brazil, under curing conditions at room temperature and conventional molding processes. Additionally, inverse models were analyzed analytically to obtain the curves of tensile stress-opening cracks. These curves can be used in designs and finite element models Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestra em Engenharia Civil CAPES 88887.597172/2021-00

Orientador: Carlos Eduardo Marmorato Gomes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O concreto autoadensável (CAA) deve conter, em sua dosagem, um elevado teor de componentes finos, de modo a garantir sua estabilidade na condição fresca e, ao mesmo tempo, assegurar suas propriedades no estado endurecido. Nesse sentido surge a sílica da casca de arroz (SCA), uma pozolana proveniente da queima controlada da casca de arroz em sistema via leito fluidizado, tratando-se de um material amorfo, com qualidade constante e elevada área superficial específica, características que a tornam apropriada para aplicação em concreto. Entretanto, ainda que apresente respostas satisfatórias quando empregada em concreto convencional e de alto desempenho, o conhecimento da atuação da SCA no CAA é incipiente, necessitando de mais pesquisas sobre a temática. Esta dissertação, portanto, demonstrou a aplicabilidade da pozolana como substituto parcial do cimento Portland para a formulação de concretos autoadensáveis. Para tanto, a primeira etapa do procedimento experimental consistiu em realizar ensaios em pastas a fim de definir o teor do aditivo superplastificante em combinação com o aditivo modificador de viscosidade, assim como as quantidades ideais de SCA para compor os concretos. Em seguida, de posse dos resultados observados na fase anterior e do estudo de dosagens extraídas da literatura, ocorreu o desenvolvimento dos traços dos CAA¿s a partir de distintos teores de substituição em massa (0%, 5%, 10% e 15%) do cimento pela pozolana. A caracterização do CAA no estado fresco, conduzida de acordo com as prescrições da ABNT NBR 15823:2017, revelou a influência positiva da SCA nas misturas, as quais atenderam aos critérios estabelecidos pelo documento normativo. Comparativamente ao concreto de referência, os CAA¿s com a incorporação da pozolana permaneceram com adequada capacidade de preenchimento e habilidade passante, apresentaram maior resistência à segregação e mostraram-se mais viscosos com o acréscimo do consumo de SCA. Quanto ao comportamento físico e mecânico, também averiguado por normas brasileiras, a presença da sílica novamente provocou alterações frente ao CAA de controle. Graças à evolução da reação pozolânica da SCA ao longo do tempo, houve um incremento máximo de 13% na resistência à compressão, 8% na resistência à tração por compressão diametral, 9% no módulo de deformação, além da redução de 19% e 17% nas análises da absorção e do índice de vazios, respectivamente. Dessa forma, os dados mostraram a viabilidade técnica da substituição do cimento pela SCA, especialmente no teor de 5%, levando em conta o custo das misturas Abstract: The self-compacting concrete (SCC) must contain, in its dosage, an elevated content of fine components in order to guarantee its stability in the fresh condition and, at the same time, maintain its properties in the hardened state. In this way the rice husk silica (RHS) emerges, a pozzolan originating from the controlled burning of the rice husk in a fluidized bed system, obtaining an amorphous material, with constant quality and elevated specific surface area, characteristics that make it appropriate for application in concrete. However, though RHS has been presented satisfactory behavior when employed in both conventional and high performance concrete, the knowledge of its effects in the SCC is incipient, needing more investigations on this topic. Therefore, the aim of this research was to demonstrate the applicability of such pozzolan as a partial replacement for Portland cement in self-compacting concretes. For this purpose, the first stage of the experimental procedure was carried out tests in pastes in order to define the content of superplasticizer admixture in combination with the viscosity modifying admixture, as well as the percentages of RHS to produce the mix proportions of concretes. Next, based on the results observed in the previous step and on the study of concrete mix designs extracted from literature the SCC was produced from different contents of cement replacement (0%, 5%, 10% e 15%) by pozzolan. The properties of concrete in the fresh state, assessed according to ABNT NBR 15823:2017, showed the influence of RHS in the mixtures, in which all of them satisfied the parameters present in that document. When it was compared to control concrete, SCC with RHS maintained both their filling and passing ability, showed better segregation resistance and there was increase in their viscosity with higher percentage of rice husk silica. In the hardened state, also verified by Brazilian standards, the RHS concretes presented some changes in comparison to control mix. As a result of pozzolanic reaction of RHS over time, there was a maximum increase about 13% in compressive strength, 8% in splitting tensile strength, 9% in modulus of elasticity, in addition a decrease around 19% in absorption and also 17% in porosity. Thus, the results showed the technical viability of cement replacement by RHS mainly in the SCC containing 5%, due to the economic evaluation Mestrado Construção Mestre em Engenharia Civil CAPES 05-P-04770-2018

A corrosão das armaduras é uma das manifestações patológicas mais frequentes nas estruturas de concreto. A velocidade de corrosão está diretamente relacionada à umidade no interior do concreto, à interligação dos poros e à movimentação e concentração de íons dentro do compósito cimentício. Essa mobilidade dos íons em solução aquosa pode modificar a resistência ôhmica do material e promover a aceleração do processo de corrosão da armadura. Neste contexto, a resistividade elétrica pode ser considerada um parâmetro importante para avaliar o risco da ocorrência de um processo corrosivo na armadura, além de avaliar a qualidade do concreto. Existem dois tipos de métodos utilizados para a medição da resistividade elétrica do concreto: o volumétrico e o superficial. A resistividade elétrica do compósito cimentício, seja volumétrica ou superficial, depende da composição química, da massa específica, da porosidade, da presença de umidade, da temperatura do concreto, dentre outros aspectos. A resistividade elétrica superficial, empregada como um indicador do risco de corrosão da armadura, é assunto de diversos trabalhos científicos atuais, enquanto são poucos os estudos sobre o uso da resistividade elétrica volumétrica para avaliação da qualidade do concreto. Dessa forma, este trabalho se propõe a avaliar a influência da natureza das adições minerais e da dimensão dos corpos de prova nos dois tipos de resistividade elétrica. Foram utilizadas adições minerais com características de fíler (fíler calcário e lama vermelha) e pozolana (cinza de casca de arroz e metacaulim). As adições minerais foram avaliadas quanto a sua composição química e seu nível de atividade pozolânica, para posteriormente serem adicionadas ao concreto em substituição a 10% da massa do cimento. Os concretos formados foram caracterizados quanto à resistividade elétrica volumétrica e superficial, à absorção por imersão e índices de vazios, ao módulo de elasticidade (estático e dinâmico) e à resistência à compressão. Os resultados obtidos indicaram que as dimensões dos corpos de prova não influenciam na resistividade elétrica volumétrica e confirmaram que interferem na resistividade elétrica superficial, devido à relação entre a altura dos corpos de prova e o distanciamento dos quatro eletrodos usados no equipamento de medição. Além disso, pode-se concluir que os compósitos cimentícios com adições minerais pozolânicas e fíleres apresentaram valores superiores de resistividade elétrica, tanto volumétrica quanto superficial. A resistência à compressão dos concretos com a adição das pozolanas apresentou um aumento significativo quando comparado com o concreto de referência. Por outro lado, o mesmo comportamento não foi observado nos concretos com a adição dos fíleres, uma vez que esses concretos apresentaram uma pequena redução nos resultados de resistência à compressão em relação ao concreto de referência. No módulo de elasticidade por frequência ressonante, dinâmico, e no módulo estático as adições minerais proporcionaram alterações significativas nos resultados obtidos quando comparados com o concreto de referência. Em função dos valores de resistividade obtidos, o risco de corrosão da armadura, empregando-se o concreto de referência, foi classificado como “de alto risco”. As substituições de 10% do cimento Portland pelas adições minerais pozolânicas e fíleres estudadas promoveram uma diminuição do risco de corrosão dos concretos devido a melhora na qualidade dos materiais. Reinforcement corrosion is one of the most frequent pathological manifestations in concrete structures. The corrosion rate is directly related to the moisture inside the concrete, the interconnection of the pores and the movement and concentration of ions within the cementitious composite. This mobility of ions in aqueous solution can modify the ohmic resistance of the material and promote the acceleration of the corrosion process of the reinforcement. In this context, electrical resistivity can be considered an important parameter to assess the risk of the occurrence of a corrosive process in the reinforcement, in addition to assessing the quality of the concrete. There are two types of methods used to measure the electrical resistivity of concrete: bulk and superficial. The electrical resistivity of the cementitious composite, whether bulk or superficial, it depends on the chemical composition, the specific mass, the porosity, the presence of moisture, the temperature of the concrete, among other aspects. The surface electrical resistivity, used as an indicator of the risk of reinforcement corrosion, is the subject of several current scientific studies, while there are few studies on the use of bulk electrical resistivity to evaluate the quality of concrete. Thus, this work proposes to evaluate the influence of the nature of mineral additions and the dimension of the specimens in the two types of electrical resistivity. Mineral additions with characteristics of filler (limestone filler and red mud) and pozzolan (rice husk ash and metakaolin) were used. Mineral additions were evaluated for their chemical composition and their level of pozzolanic activity, to later be added to the concrete to replace 10% of the cement mass. The concretes formed were characterized in terms of bulk and surface electrical resistivity, immersion absorption and void indices, elasticity module (static and dynamic) and compressive strength. The results obtained indicated that the dimensions of the specimens do not influence the bulk electrical resistivity, but confirmed that they interfere with the surface electrical resistivity, due to the relationship between the height of the specimens and the distance between the four electrodes used in the measurement equipment. In addition, it can be concluded that cementitious composites with pozzolanic mineral additions and fillers showed higher values of electrical resistivity, both bulk and superficial. The compressive strength of concretes with the addition of pozzolans showed a significant increase when compared to reference concrete. On the other hand, the same behavior wasn´t observed in concretes with the addition of fillers, since these concretes showed a small reduction in the results of compressive strength in relation to the reference concrete. In the elastic modulus by resonant frequency, dynamic, and in the static modulus, mineral additions provided significant changes in the results obtained when compared with the reference concrete. Due to the resistivity values obtained, the risk of reinforcement corrosion, using the reference concrete, was classified as “high risk”. The substitution of 10% of Portland cement by the studied pozzolanic and filler mineral additions promoted a reduction in the risk of corrosion of the concretes due to the improvement in the quality of the materials.

Quando um poço de petróleo atinge o final da sua vida útil, seja por baixo retorno econômico ou por falha de integridade, há a necessidade de instalar uma série de tampões para isolar as formações que apresentem potencial de fluxo para a superfície ou para outras formações adjacentes e, assim, garantir a selagem e o abandono definitivo. O presente trabalho tem como objetivo o uso da Cinza da Casca do Arroz (CCA) como material alternativo para compor sistemas de pastas de cimento para aplicação em tampão de abandono de poços petrolíferos. Amostras contendo CCA e amostras de referência foram submetidas durante sete dias a 40oC, 80 oC e 300 oC, respectivamente, de acordo com faixas de temperatura estabelecidas pela UK Guidelines. O desempenho destes sistemas de pastas foi avaliado quanto a resistência à compressão (RC) e permeabilidade como uma avaliação inicial dos critérios de aprovação de materiais, a base de cimento Portland, para tampões. Ensaios de TGA e DRX foram realizados para auxiliar no entendimento dos fenômenos observados. O material alternativo CCA conferiu resultados superiores ou equivalentes na resistência à compressão em todas as condições testadas. Outro fator positivo é que, pelas suas características físicas, foi possível alcançar tal desempenho com maior adição de água e menor densidade que as pastas usualmente utilizadas. Os sistemas contendo CCA apresentaram baixos valores de permeabilidade em sua matriz hidratada, em alguns casos, sendo inferior às pastas de referência. Os sistemas alternativos mostraram-se promissores para compor um conjunto solidário de barreira (WB - well barrier) necessário para garantir o correto abandono e a integridade do poço, mesmo após o final da vida útil. Os sistemas também se mostraram versáteis, pois possuem alto desempenho tanto em baixas, como em altíssimas temperaturas, enquanto que sistemas convencionais precisam de composições específicas para cada situação When an oil well reaches the end of life cycle, due to low economic return or failure of its mechanical integrity, a series of plugs are designed and placed inside the wellbore to isolate formations that have potential to flow to the surface or to adjacent formations and, thus, guarantee the sealing and permanent abandonment. The present work aims to use the Ash of the Rice Husk (RHA) as an alternative material to compose cement paste systems for application in oil well abandonment buffer. Samples containing RHA and reference samples were submitted for seven days at 40ºC, 60ºC, 80ºC, 110ºC and 300ºC, respectively, according to temperature ranges established by the UK Guidelines on Qualification of Materials for the Abandonment of Wells, Issue 2. Performance these paste systems were evaluated for compressive strength (RC) and gas permeability. These two parameters were chosen, due to the relevance they present in the approval of Portland cement-based materials, for plug and abandonment operations. TGA and XRD tests were performed to assist in understanding the observed phenomena. The alternative material RHA gave superior or equivalent results in compressive strength in all conditions tested. Another positive factor observed was that, due to the physical characteristics of the mixtures containing RHA, good performances were obtained in cases where more water has been added, with less consumption of Portland cement and lighter pastes, when compared to the usual systems. The systems containing RHA showed low permeability values in their hydrated matrix, in some cases, being inferior to the reference pastes. Due to the possibility of composing lighter paste systems, but without compromising resistance, the pastes are also suitable for work in depleted wells. The alternative systems have shown promise to compose well barriers (WB) necessary to guarantee the correct plug and abandonment and well integrity, even at the end of life cycle. The systems also proved to be versatile, as they have high performance, both at low and at very high temperatures, while conventional systems need specific compositions for each situation 2021-04-17

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais Geopolímeros são materiais álcali-ativados com baixo teor de cálcio e pesquisados como alternativa ao cimento Portland em algumas aplicações na construção civil. Muitos dos precursores de geopolímeros, como metacaulins, também são materiais pozolânicos ou fíler em compostos cimentícios. Isto poderia sugerir alguma correlação entre pozolanicidade e geopolimerização. Neste contexto, o objetivo deste estudo é analisar a influência da pozolanicidade na ativação alcalina de precursores constituídos por metacaulim e materiais com alto teor de sílica e diferentes pozolanicidades. Metacaulim, sílica ativa, cinza de casca de arroz, vidro soda-cal âmbar e areia quartzosa fina foram caracterizados quanto à superfície específica BET, granulometria e análise de difração de raios X/refinamento de Rietveld. A atividade pozolânica foi avaliada por meio do ensaio Chapelle Modificado e termogravimetria em pastas de cimento. Em função desses resultados, foram sintetizados geopolímeros com e sem substituição de metacaulim por 15% de cinza de casca de arroz e areia quartzosa fina. O ativador alcalino foi uma mistura de NaOH 8 mol/L e silicato de sódio. Ensaios de resistência à compressão e análises de difração de raios X, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e microscopia eletrônica de transmissão foram empregados para avaliar a geopolimerização. Os resultados indicam que o metacaulim e sílica ativa possuíram maiores valores de superfície específica e teor de cal fixada na análise de TGA. Contudo, a cinza de casca arroz obteve maior pozolanicidade no ensaio Chapelle Modificado. A areia quartzosa fina, por sua vez, apresentou comportamento não pozolânico. Isto indica que a pozolanicidade dos materiais em pasta de cimento aumentou em função da superfície específica BET e que, no ensaio Chapelle Modificado, a aglomeração de partículas finas pode subestimar a atividade pozolânica. Entretanto, as diferenças de pozolanicidade entre metacaulim, cinza de casca de arroz e areia quartzosa pouco influenciaram na resistência à compressão dos geopolímeros produzidos. Isto estaria relacionado à elevada reatividade do silicato de sódio, que poderia mitigar o efeito da pozolanicidade dos materiais usados nos precursores. Além disto, o efeito fíler do quartzo e cinza de casca de arroz parece ter sido importante para a densificação da microestrutura dos geopolímeros. Os espectros de difração de raios X e espectroscopia no infravermelho mostram a formação de novas estruturas pela ativação alcalina. Também, imagens de microscopia eletrônica de transmissão e difração de elétrons revelaram a formação de estruturas amorfas e particuladas típicas de N-A-S-H gel. Isto indica que as estruturas formadas pela ativação alcalina são devidas à geopolimerização do metacaulim e que o efeito fíler favoreceu o desempenho mecânico dos geopolímeros. Geopolymers are low calcium alkali-activated materials. These materials are studiedas an alternative tocement in some civil construction applications. Many geopolymer precursors, such as metakaolin,also are pozzolanic or fillers materials incementitious composites. It suggests a possible correlation between pozzolanicity and geopolymerization. Then, this paper aims to analysethe influence of the pozzolanicity on the alkali activation of precursors constituted by metakaolin and different high silica materials. Metakaolin, silica fume, rice ash husk, amber soda-lime glass and quartz sand were analyzed by means BET specific surface, granulometric curves, and XRD/Rietveld refinement analysis. Thepozzolanic activity was evaluated by the Modified Chapelle test and termogravimetric analysis in cement pastes. Based on these results, geopolymers with or without a 15%replacement of metakaolin by rice ash husk and quartz sandwere synthetized.The alkaline activator was an admixture ofNaOH 8M and sodium silicate. Analysis of compressive strength, XRD, FTIR,and TEM were employedto evaluate the geopolymerization. The results indicate that metakaolin and silica fume have higher BET values and fixed lime contents in cement pastes. However, the rice husk ash had higher pozzolanicity by the Modified Chapelle test.The quartz sand wasnot pozzolanic material.This indicates thatthe pozzolanicityindex of materials in cement pastesincreased as a function of its BET specific surface. In the Modified Chapelle test,the agglomeration of thinparticlescould be underestimating thepozzolanicity index. Although, the differences of pozzolanicity among metakaolin, rice husk ash, and quartz sand had little influence on the compressive strength of geopolymers. The high reactivity of sodium silicate could mitigate the pozzolanicity effect of precursors materials. Besides, the filler effect of quartz and rice husk ash could contributetothe densification of geopolymers microstructure. The FTIR and XRD spectra showthe formation of new structures by alkali activation. Also, TEM images and electrondiffraction analysis indicates the formation of amorphous and particulate structures typical of N-A-S-H gel. So, it indicatesthat the structures formed by alkali activation are due to the geopolymerization of metakaolin and that the filler effect enhancedthe mechanical strength of geopolymers.

With the increase in the world population, civil construction is the largest consumer of resources, with great environmental impact. One of the ways to reduce this impact is to increase the mechanical strength of the concrete, reducing the resistant sections of the structural parts, dematerializing them from the emanation of greenhouse gases. The use of industrial and pozzolan waste in concrete, in addition to the packaging of particles, are concrete actions that reduce environmental impacts, increasing sustainability. Thus, the general objective of this research was to analyze the microstructure and physical-mechanical properties of ultra high performance concrete (UHPC) with hydrated lime, foundry sand, pozzolanic and inert mineral additions, through the packaging effects of the particles. The specific objectives were: to evaluate the workability of UHPC with rice husk ash (RHA), fly ash (FA), lime CH I, limestone filler (LF), quartz powder and foundry sand, in relation to the reference concrete, with structural white cement, silica fume (SF), quartz powder and sand industrial; study the packaging of particles by the modified Andreassen method; analyze the performance of variables related to the mechanical strength of concrete in wet and thermal cures: axial compression, modulus of elasticity and instrumented breaks; and analyze the microstructure of UHPC mixtures by: X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TG/DTG), Fourier Transform Infrared (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM/EDS). The greatest resistance for all ages was the REF mixture. The efficiency of thermal curing was verified, mainly in early ages, with emphasis on the mixture with 15% partial replacement of cement with rice husk ash (RHA15). For mixtures with mineral additions, the similar behavior was noticeable. This performance confirms that the physical effect was representative, because, even with changes in levels and types of mineral additions, the average clinker intensity did not vary significantly. The elasticity modules showed the same trend of resistance behavior. In instrumented breaks, the stresses were proportional to the specific deformations in almost the entire test. In mixtures with mineral additions (RHA15, FA15, RHA10-FA5 and RHA10-LF5), the deformations were greater, attesting to the less fragile behavior. In XRD, the presence of non-hydrated compounds (alite and belite) was observed due to the low a / mc ratio. In mixtures with the addition of lime there was an increase in the peaks of portlandite and calcite, showing that a portion of the lime did not react with the pozzolana. In TG-DTG, mixtures with mineral additions had higher levels of combined water, calcium hydroxide (CH) and carbonates than REF, attesting that the lime partially reacted with the pozzolan. In FTIR, the REF mixture showed low peaks of portlandite, the opposite behavior of mixtures with mineral additions. In SEM, it was found that mixtures with mineral additions showed higher levels of Ca / Si ratio when compared to the reference concrete. Com o aumento da população mundial, a construção civil é a maior consumidora de recursos, com grande impacto ambiental. Uma das maneiras de diminuir esse impacto é aumentar a resistência mecânica do concreto, reduzindo as seções resistentes das peças estruturais, desmaterializando-as da emanação dos gases do efeito estufa. A utilização no concreto de resíduos industriais e pozolana, além do empacotamento das partículas, são ações concretas que diminuem os impactos ambientais, aumentando a sustentabilidade. Assim, o objetivo geral desta pesquisa foi analisar a microestrutura e propriedades físico-mecânicas de concreto de ultra alto desempenho (CUAD) com cal hidratada, areia de fundição, adições minerais pozolânicas e inerte, através dos efeitos de empacotamento das partículas. Os objetivos específicos foram: avaliar a trabalhabilidade do CUAD com cinza de casca de arroz (CCA), cinza volante (CV), cal CH I, fíler calcário, pó de quartzo e areia de fundição, em relação ao concreto de referência, com cimento branco estrutural, sílica ativa, pó de quartzo e areia industrial; estudar o empacotamento das partículas pelo método de Andreassen modificado; analisar o desempenho das variáveis relacionadas com a resistência mecânica do concreto em curas úmida e térmica: compressão axial, módulo de elasticidade e rompimentos instrumentados; analisar a microestrutura das misturas do CUAD por: Difração de Raios X (DRX), Análise termogravimétrica (TG/DTG), Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura MEV/EDS. As maiores resistências para todas as idades foram da mistura REF. Verificou-se a eficiência da cura térmica, principalmente em idades iniciais, com destaque para a mistura com 15% de substituição parcial de cimento por cinza de casca de arroz (CCA15). Para as misturas com adições minerais, ficou perceptível o comportamento semelhante. Esse desempenho ratifica que o efeito físico foi representativo, pois, mesmo com alterações de teores e de tipos de adições minerais, a intensidade de clínquer média não variou significativamente. Os módulos de elasticidade apresentaram a mesma tendência de comportamento da resistência. Nos rompimentos instrumentados as tensões foram proporcionais às deformações específicas em quase todo o ensaio. Nas misturas com adições minerais (CCA15, CV15, CCA10-CV5 e CCA10-FC5), as deformações foram maiores, atestando o comportamento menos frágil. No DRX, observou-se presença de compostos não hidratados (alita e belita) devido à baixa relação a/mc. Nas misturas com adição de cal houve acréscimo nos picos de portlandita e calcita, evidenciando que uma parcela da cal não reagiu com a pozolana. No TG-DTG as misturas com adições minerais tiveram maiores níveis de água combinada, hidróxido de cálcio (CH) e carbonatos que a REF, atestando que a cal reagiu parcialmente com a pozolana. No FTIR a mistura REF apresentou baixos picos de portlandita, comportamento oposto das misturas com adições minerais. No MEV, verificou-se que as misturas com adições minerais apresentaram níveis mais elevados de relação Ca/Si quando comparados ao concreto referência.

Solos dispersivos e sulfatados possuem características incomuns aos demais solos, demandando, desta forma, maior atenção durante sua utilização. Com relação às suas peculiaridades, a dispersão acontece devido à grande quantidade de sódio dissolvido em seus poros e, por consequência, adsorvido as partículas de argila. Isto faz com que se tenha um desbalanceamento eletroquímico, resultando assim, em cargas repulsivas líquidas. Em decorrência disto, suas partículas possuem um comportamento que se assemelha ao de coloides. Dentre as problemáticas envolvidas, encontram-se, por exemplo, a suscetibilidade à ocorrência de processos erosivos (e.g. piping, formação de ravinas, voçorocas, túneis, etc.) pelo simples fato de existir água pura e calma em suas proximidades. Já com relação à presença de sulfatos, os quais se manifestam na forma de minerais como gesso, anidrita, barita e jarosita. Este tipo de solo, quando estabilizado quimicamente a partir de estabilizantes à base de cálcio e, acrescido de excessiva umidade, desencadeiam a formação de minerais expansivos. Dentre estes, a etringita e a taumasita, responsáveis por um grande aumento de volume. Os problemas decorrentes deste fenômeno levam à deterioração de obras a um curto espaço de tempo. Isto, em virtude das expansões exacerbadas que causam consequências indesejadas como ondulações em rodovias, perda de sustentação de fundações, dentre outros. Nesse contexto, a atual pesquisa propõe a estabilização e reforço, de um solo proveniente da região do Chaco Paraguaio que apresenta as características acima mencionadas. O tratamento deste solo foi realizado a partir da incorporação de materiais como cal de carbureto (CC), fibra de vidro moída (FM) e fibra de vidro em filamentos (FI). E tem por objetivo dirimir problemáticas de dispersão e expansão dos compósitos gerados. As misturas propostas foram avaliadas em termos de resistência à compressão simples, rigidez inicial, expansão tridimensional, expansão unidimensional, resistência à compressão confinada, durabilidade, resistência à tração e, vida de fadiga. Também, por intermédio de ensaios de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), verificou-se a formação de compostos ligantes bem como, de minerais expansivos. Ambos estes, que viessem justificar a utilização dos materiais propostos. Desta forma, propõe-se aqui uma maneira de melhoramento para solo que se enquadram nestas características, dispersivos e sulfatados. Para isto, recorreu-se a metodologias de planejamento de experimentos como experimentos fatoriais, fatoriais fracionários e projetos compostos de segunda ordem. Ademais, além de averiguar a eficiência da estabilização proposta, procurou-se a implementação das relações h/Biv e h/Liv às variáveis respostas obtidas. A estabilização proposta se mostrou eficaz do ponto de vista de reações pozolanicas, entretanto, no que diz respeito à utilização de fibras de vidro no formato de filamentos, estas não chegaram a vigorar como uma alternativa. Com alguns casos, como durabilidade, podendo levar até a uma maior taxa de perda de massa. Independentemente do meio pelo qual foi realizada a avaliação, há uma predominância da porosidade em governar o desempenho dos compósitos. Desta forma, quão maior a compacidade das amostras bem como, teor de cal, maiores foram as expansões resultantes. Ambas relações h/Biv e h/Liv puderam ser implementadas, sendo a relação h/Liv uma promissora ferramenta para previsão do potencial expansivo de solos sulfatados. Dispersive and sulfate-rich soils have unusual characteristics when compared to the others soils. Thereby, a special attention needs to be taken when its presence is detected. The dispersity occurs owing to the presence of large amount of diluted sodium on the soil voids, consequently, adsorbed around the clay minerals. Therefore, an electrochemical imbalance results in repulsive chargers between the clay particles. Therewith, the clay particles seems to be as colloids. Distinct problems are involved with this characteristic such as susceptibility to erosive processes like piping, ravines, gullies and, tunnels, when pure and calm water get in touch with soil particles. Related to sulfate-rich soils, the presence of sulfates is associated with minerals as gypsum, anhydrite, barite and, e jarosite. When calcium based stabilizers are applied to sulfate-rich soils, the later become prone to develop expansive minerals. Etringitte and Thaumasite are examples of this, being responsible to larger volumetric swell. A significant volumetric swell induce a reduced life cycle of constructions owing to undesirable damages. Roadways could be stated as examples, where a minor strain become its usage unviable. In this context, was proposed a manner of stabilize and reinforce a sulfate-rich dispersive soil from Paraguayan country. The materials applied herein were carbide lime (CC), crushed fiberglass (FM) as an artificial pozzolan and, filament fiberglass (FI). The proposed stabilization and reinforcement aims to solve the dispersive and volumetric swell problems. A blend of materials were tested throughout unconfined compressive strength, initial shear modulus, 3-D volumetric swell tests, 1-D volumetric swell tests, confined compressive strength (triaxial), wetting-drying durability, tensile strength and, fatigue life. Finally, imagens of scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) are provided in order to verify the ettringite and thaumasite formation plus the C-S-H and C-A-H gel generation. To develop the actual research a factorial designs methodology were applied, in this case a general 2k, 2k-p fractional and, central composite designs. Moreover, this study aims to verify the h/Biv and h/Liv relations efficiency on describing the response variables. The proposed stabilization achieved its objective by means through pozzolan reactions, however, fiberglass inclusions did not appears as an alternative to expansion restraint. Independently of the test methodology, porosity remain being the main factor controlling the composite performance. Thereby, as greater as the specimen porosity, less was the volumetric swell observed. Whereas, an increase in the carbide lime content carried to larger expansions. Either h/Biv and h/Liv relations demonstrated to be an efficient tool to describe response variables, becoming the h/Liv relation a potential way to predict the volumetric swell of sulfate-rich soils.

A resistência e a durabilidade de estruturas, tais como estradas, barragens, pistas de aeroporto, aterros e outros dependem do comportamento do solo da fundação e dos materiais utilizados. Em muitos dos casos, solos dessas fundações não apresentam comportamento adequado, exigindo emprego de diferentes técnicas de estabilização ou melhoramento como uma das soluções para satisfazer os requisitos pré-estabelecidos no projeto. Como alternativas ao cimento Portland e por questões ambientais, a utilização de resíduos tais como: pó de vidro, cinza volante, cinza de casca de arroz, e outras pozolanas com ou sem adição de cal de carbureto como agente cimentante no processo de melhoramento do comportamento de solos cresce cada vez. Em função de vários fatores que influenciam na formação do agente cimentante da mistura solo-cal, é de grande importância a utilização de um produto químico capaz de aumentar pH para valores superiores ou igual de 12,4 de modo a acelerar as reações pozolânicas. Nessa perspectiva, o presente trabalho avalia a eficiência do hidróxido de sódio (NaOH) como ativador-alcalino, caracterizado como uma base forte, no comportamento da mistura areia fina, pó de vidro e cal de carbureto. Foram utilizadas como variáveis: (a) três teores de cal (3, 5 e 7%); (b) três teores de vidro moído (10, 20 e 30%); (c) três pesos específicos (15,5; 16,5 e 17,5 kN/m3); (d) uma solução de NaOH de concentração 3 mols/litro; (e) e tempos de cura de 7 e 28 dias. As amostras foram curadas sob temperatura controlada de 23oC e foram imersas durante 24 horas antes da realização dos ensaios de rigidez (Go) e resistência à compressão simples (qu). Em adição, foram realizados ensaios de durabilidade por ciclos de molhagem e secagem, ensaios de difração de raio-x (DRX), fluorescência por raio-x (FRX), granulometria a laser e determinação da área superficial específica (BET). Os resultados de resistência a compressão simples e de durabilidade encontrados para sete dias de cura mostram um ganho de resistência quase três vezes maior que os resultados das amostras sem ativador alcalino. The strength and durability of structures such as roads, dams, airport runways, embankments and others depend on the behavior of the foundation soil and the materials used. In many cases, soils of these foundations do not exhibit adequate behavior, thus requiring the use of chemical stabilization or improvement techniques as solutions to meet the requirements pre-established in the project. As alternatives to Portland cement and also for environmental reasons, the use of waste glass powder, fly ash, rice husk ash, and other pozzolans with the addition of carbide lime as cementing agents in the process of soil behavior improvement is growing. Due to several factors that influences the formation of the cementing agent of the soil-lime mixture, it is of great importance to use a chemical product capable of increasing pH to values above 12.4 in order to accelerate the pozzolanic reactions. In this perspective, the present study evaluates the efficiency of the use of NaOH as an alkaline activator, a strong basis in the behavior of the sand - glass-lime carbide powder mixture. Three lime contents (3, 5 and 7%), three glass contents (10, 20 and 30%), three dry unit weights (15,5; 16,5 e 17,5 kN/m3), molarity of 3M/liter for NaOH, and curing times of 7 and 28 days were used as variables. The specimens were cured under controlled temperature and were immersed for 24 hours before performing the stiffness and compressive strength tests. In addition, durability tests were performed by wetting and drying, DRX, FRX, BET and laser granulometry tests. The results of unconfined compressive strength (qu) and durability found for seven days of curing showed a gain of resistance almost three times higher than the results of the specimens without alkaline activator.

Carbonation, a potentially aggressive chemical reaction to concrete, is a slow process and difficult to detect in the short term through accelerated testing. In this work were studied concretes with fly ash (CV) and rice husk ash (CCA) replacing 25% Portland cement in binary mixtures and 10% CV + 15% CCA in ternary mixtures submitted to indoor carbonation for 20 years and compared with reconstituted concretes under accelerated carbonation with 3% CO2 for 20 weeks. The microstructural and chemical analyzes showed, in most of the mixtures, similarities between the two tests, both in carbonate depth and in the influence of carbonation on porosity, through the redistribution of pore diameters, and in the chemical composition of concretes by the decomposition of portlandite in carbonated layer (CS) of material. It was found that carbonation consumed the entire Portlandite of CS from pozzolan concretes under natural process and the binary mixtures submitted to the accelerated process. Porosimetry tests showed that, with the exception of ternary mixtures, carbonation reduced the total pore volume of concretes. The data collected from the two test modalities were used to develop an easy-to-perform calculation method to predict the long-term carbonated depth of the concrete and to determine the carbonation coefficient of the material. It was observed that the addition of pozzolans to the concrete in the tested contents is feasible for a water / cementitious materials ratio of 0.45 in the studied period without great prejudice regarding the material performance against carbonation. A carbonatação, uma reação química potencialmente agressiva ao concreto, é um processo lento e de difícil detecção em curto prazo por meio de ensaios acelerados, para projeção em longo prazo. Neste trabalho estudou-se concretos com cinza volante (CV) e cinza de casca de arroz (CCA) em substituição à 25% do cimento Portland em traços binários e 10% de CV+15% de CCA em traços ternários submetidos à carbonatação em ambiente interno por vinte anos e comparou-se com traços reconstituídos sob carbonatação acelerada com 3% de CO2 por 20 semanas. As análises microestruturais e químicas mostraram, na maioria dos traços, similaridades entre os dois processos tanto na profundidade carbonatada, quanto na influência da carbonatação na porosidade, através da redistribuição dos diâmetros dos poros, e na composição química dos concretos, pela decomposição da portlandita na camada carbonatada (CS) do material. Constatou-se que a carbonatação consumiu toda a Portlandita da CS dos concretos com pozolanas sob processo natural e dos traços binários submetidos ao processo acelerado. Ensaios de porosimetria mostraram que, com exceção dos traços ternários, a carbonatação reduziu o volume total de poros dos concretos. Os dados colhidos nas duas modalidades de ensaios foram utilizados no desenvolvimento de um método de cálculo, de fácil execução, para prever a profundidade carbonatada do concreto em longo prazo e determinar o coeficiente de carbonatação do material. Foi observado que a adição de pozolanas ao concreto nos teores testados é viável para uma relação água/materiais cimentícios de 0,45 no prazo estudado, sem grande prejuízo no que diz respeito ao desempenho do material frente à carbonatação.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2019-12-17T18:18:05Z No. of bitstreams: 1 Alexander Pletsch_.pdf: 2892334 bytes, checksum: c6b307f7af46249af1d4c578379f4ba6 (MD5) Made available in DSpace on 2019-12-17T18:18:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexander Pletsch_.pdf: 2892334 bytes, checksum: c6b307f7af46249af1d4c578379f4ba6 (MD5) Previous issue date: 2019-08-30 Nenhuma O cimento Portland é reconhecido como um importante produto na construção civil em todo o mundo, porém, na produção do clínquer, há uma grande emissão de CO2 na atmosfera. Objetivando a redução desses índices, pesquisas estão sendo realizadas para a utilização de materiais alternativos e com propriedades similares ao cimento Portland. O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, sendo que com o beneficiamento dessa planta, são gerados os produtos de açúcar, etanol e derivados. O processo de beneficiação gera como resíduo o bagaço da cana-de-açúcar. O processo de queima do bagaço gera uma cinza, conhecida como cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBC). A cinza, na maioria dos casos, é rica em sílica, podendo estar presente na forma cristalina, que tem propriedades inertes e não atrativas para uso por substituição ao cimento e sim por substituição ao agregado miúdo; mas também na forma amorfa, que em contato com compósitos cimentícios reage com os produtos de hidratação, característica de uma pozolana. Neste trabalho são avaliadas as propriedades mecânicas e a durabilidade de argamassas com teores de substituição de cimento Portland por CBC de 5%, 10% 20% e 30% com 3 relações água/aglomerante: 0,4, 0,5, 0,6. A pesquisa busca avaliar a resistência mecânica e durabilidade desse concreto com CBC, com ênfase na carbonatação. Para isso, foram realizados ensaios de carbonatação acelerada, com o objetivo de avaliar o comportamento da CBC nos novos compósitos cimentícios. Conclui-se que a cinza auxilia na melhoria das propriedades mecânicas, por efeitos pozolânicos e pelo efeito fíler, no teor de até 20% de substituição. A frente de carbonatação para os teores de substituição de até 20%, sofre uma diferença irrisória em relação a referência. O teor de 30% apresentou uma resistência mecânica e uma maior carbonatação comparado aos demais. Portland cement is recognized as an important construction product worldwide, but in clinker production there is a high CO2 emission in the atmosphere. In order to reduce these rates, research has been carried out to use alternative materials, similar to Portland cement. Brazil is the largest producer of sugar cane in the world, and with the processing of this plant, the products of sugar, ethanol and derivatives are generated. The beneficiation process generates sugarcane bagasse as waste. The bagasse burning process generates an ash, known as sugarcane bagasse ash (SBA). The ash, in most cases, is rich in silica and may be present in crystalline form, having inert properties and not being attractive for its replacement by cement but rather by replacement of fine aggregate, but also in amorphous form, which in contact with with cementitious composites reacts with hydration products, characteristic of a pozzolan. In this study, the evaluation of the mechanical properties and durability of reference mortar and with SBA substitution contents of Portland cement of 5%, 10% 20% and 30% with 3 water / binder ratios: 0.4, 0 0.5 0.6. The research aims to evaluate the mechanical strength and durability of this concrete with SBA, with emphasis on carbonation. For this, accelerated carbonation tests had ben performed, evaluating the behavior of SBA in the new cementitious composites. It is concluded that the ash helps in the improvement of mechanical properties, by pozzolanic effects and by the filler effect, in the content of up to 20% of substitution. The carbonation front for substitution contents of up to 20% suffers a slight difference from the reference. The 30% content presented a mechanical resistance and a higher carbonation compared to the others.

O material estéril deslocado para viabilizar a lavra do corpo mineralizado é normalmente disposto em forma de pilhas, as quais necessitam de constante monitoramento e geram alterações visuais no ambiente. Neste trabalho, foram caracterizadas dois tipos de rochas consideradas estéreis em uma mineração de minério de ferro localizada no Quadrilátero Ferrífero: a metabásica intemperizada e o filito, antes e após passarem pelo processo de calcinação em forno flash, à temperatura de 770ºC para a metabásica intemperizada e à temperatura de 750°C para o filito. A pesquisa teve como objetivo validar o uso desses estéreis como matéria-prima para a produção de pozolanas artificiais pelo processo de calcinação flash e determinar as alterações físicas e morfológicas após a calcinação. A análise química, principalmente por fluorescência de raios-X, mostrou que ambos estéreis têm SiO2, Fe2O3 e Al2O3 como componentes principais; este último componente era alto na metabásica intemperizada (29,22%) e mais baixo no filito (6.28%). A composição mineralógica determinada pela difratometria de raios-X e confirmada pela termogravimetria, mostrou presença abundante de caulinita e gibbsita, média de hematita e baixa de goethita e moscovita; para o filito, quartzo e goethita foram abundantes, caulinita média, e hematita baixa. Após a calcinação, a maior parte do material mostrou-se amorfo, apenas com alguma caulinita residual, quartzo e hematita como fases cristalinas significativas. As áreas superficiais específicas das amostras cruas estão em cerca de 60,00 m 2 /g; após a calcinação este valor diminuiu bastante, indicando uma sinterização incipiente; os tamanhos médios de partícula, consistentemente, tiveram um aumento após a queima. Pesquisa microestrutural, por microscópio eletrônico de varredura (MEV) com o apoio da microanálise EDS, comprovou a ampla formação de metacaulinita com a calcinação flash, mantendo a morfologia lamelar da caulinita original. Ensaios de resistência mecânica efetuados em corpos de prova moldados com a adição de cal hidratada aos materiais calcinados mostraram bons valores, comprovando a atividade pozolânica alcançada. The waste material displaced to enable mining of a mineralized body is usually deposited in the form of heaps, which require constant monitoring and generate visual changes in the environment. In this work, two types of rocks were considered to be waste in an iron ore mine located in the Quadrilátero Ferrífero, MG, Brazil: a weathered metabasic and a phyllite, before and after passing through the process of calcination in a flash furnace, at a temperature of 770ºC. The aim of the research was to validate the use of these wastes as raw material for the production of artificial pozzolans by the flash calcination process and to determine the physical and morphological changes after calcination. The chemical analysis, mainly by X-ray fluorescence, showed that both wastes have SiO2, Fe2O3 and Al2O3 as main components; the latter component was high in the weathered metabasic (29.22%) and lower in the phyllite (6.28%). The mineralogical composition determined by X-ray diffraction and confirmed by thermogravimetry, showed abundant presence of kaolinite and gibbsite, medium hematite and low goethite and muscovite; for the phyllite, quartz and goethite were abundant, medium kaolinite, and low hematite. After calcination, most of the material was amorphous, with only some residual kaolinite, quartz and hematite as significant crystalline phases. The specific surface areas of the raw samples are about 60.00 m2 /g; after calcination this value decreased significantly, indicating incipient sintering; the average particle sizes consistently increased after burning. Microstructural research, by scanning electron microscope (SEM) with the support of EDS microanalysis, confirmed the extensive formation of metakaolinite after flash calcination, maintaining the lamellar morphology of the original kaolinite. Tests of mechanical resistance in molded test pieces with the addition of hydrated lime to the calcined materials showed good values, proving that the pozzolanic activity was achieved.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The large volume of waste generated by some productive sectors has led researchers to find suitable solutions for their reuse, in order to address technical, economic, social and environmental issues. The high consumption of raw materials by Brazilian industries for the most diverse uses, associated to the principles of sustainable development, leads to research on recycling of materials discarded by industries for the purpose of their rational and safe use in new products or reuse. Sand contaminated with phenolic resin or sand casting discard, generated in the demolding stage of metal parts in the foundry industries, is currently a serious environmental problem facing the industry. Some of this waste has been accumulated in the companies themselves and another part has to be disposed of locally. Related to this context, the present research studied different concrete traces used for the design of a pillar, using two types of mineral additions that are residues (rice husk ash and fly ash), and the high cast casting sand (75%), as well as, combined with natural sand and aggregate, the main environmental impacts caused by each mixture were determined and the best concrete / pillar alternative from the environmental / sustainable and economic point of view was defined. It was concluded that the level of resistance exerted a greater influence on the sustainability of the pillar than the types of materials studied. The ADF presented few differences in physical characteristics compared to river sand but it presented impurities such as clay, saw dust, bentonia etc which causes it to reduce the specific density of the material, creating voids of air in the concrete and this negatively affected the mechanical properties. For the concrete to reach the established fck's it was noticed an increase of cement consumption. This study aimed to use a high percentage of ADF and together with the mineral additions prove the mitigation of these negative effects in the studied concrete without increasing the consumption of cement and thus prove that the ADF can be effectively used in the manufacture of good concrete quality, compatible and sustainable cost and this was proven but only at later ages because the pozzolanic reaction was slow, at 91 days greater resistance was observed than the REF trace. Considering the integration of all analyzed parameters, the best alternative was the 75% ADF and 25% CCA trace and the characteristic resistance level of 40 MPa. The analyzes by unit of compressive strength, by MPa, evidenced an average decrease of 24% in the cost and total environmental impact when the fck rose from 30MPa to 40MPa. O grande volume de resíduos gerados por alguns setores produtivos tem levado pesquisadores a buscar soluções adequadas para seu reuso, com o intuito de atender as questões técnicas, econômicas, sociais e ambientais. O alto consumo de matérias-primas pelas indústrias brasileiras para os mais diversos usos, associados aos princípios do desenvolvimento sustentável, conduz às pesquisas sobre reciclagem dos materiais descartados pelas indústrias com a finalidade do seu emprego racional e seguro em novos produtos ou em reaproveitamento. A areia contaminada com resina fenólica ou areia de descarte de fundição, gerada na etapa de desmoldagem das peças metálicas nas indústrias de fundição, é atualmente um grave problema ambiental que o setor enfrenta. Parte desse resíduo vem sendo acumulado nas próprias empresas e outra parte deve-se ser descartada em locai próprios. Relacionado a este contexto, a presente pesquisa estudou diferentes traços de concreto utilizados para o dimensionamento de um pilar, usando dois tipos de adições minerais que são resíduos (cinza de casca de arroz e cinza volante), e a areia de descarte de fundição em alto percentual (75%), bem como, combinado com areia natural e agregado graúdo, verificou-se os principais impactos ambientais causados por cada mistura e definiu-se qual a melhor alternativa de concreto/ pilar do ponto de vista ambiental/ sustentável e econômico. Concluiu-se que o nível de resistência exerceu maior influência na sustentabilidade do pilar do que os tipos de materiais estudados. A ADF apresentou poucas diferenças nas características físicas em comparação a areia de rio mas ela apresentou impurezas como argila, pó de serra, bentonia etc que faz com que ela reduza a densidade específica do material, criando vazios de ar no concreto e isso afetou negativamente as propriedades mecânicas. Para os concretos alcançarem os fck‟s estabelecidos notou-se um aumento de consumo de cimento. Esse estudo teve o intuito de utilizar uma porcentagem alta de ADF e em conjunto com as adições minerais provar a mitigação desses efeitos negativos no concreto estudado sem aumentar o consumo de cimento e assim provar que a ADF pode ser efetivamente utilizada na fabricação de concretos de boa qualidade, custo compatível e sustentável e isso ficou comprovado mas apenas em idades mais tardias devido a reação pozolânica ser lenta, aos 91 dias observou-se resistências maiores que o traço REF. Ao considerar-se a integração de todos os parâmetros analisados a melhor alternativa foi a do traço 75% ADF e 25%CCA e nível de resistência característica de 40 MPa. As análises por unidade de resistência à compressão, por MPa, evidenciaram decréscimo médio de 24% no custo e impacto ambiental total quando o fck subiu de 30MPa para 40MPa.

This detailed study of the effect of three mineral additions (limestone, rice husk ash and activated coal miningwaste) differing in composition and properties explored the behaviour of blended cements with a 25% re-placement ratio. The aim was to select the optimal addition for improving the performance of naturalfibre-reinforced cements. The pozzolanic, physical and mechanical properties as well as the pore structure of theblended cement matrices were examined. Thefindings showed that although rice husk ash is characterised byhigh pozzolanicity, it had a less favourable effect on the cement than expected, yielding porous, poorly com-pacted and hence weak matrices. The activated coal mining waste showed better performance, reaching similarstrength to control mortar, better pore size refinement and an important reduction in mean pore size of 60%compared to control mortar after 60 days of curing. In light of thosefindings, this aluminosilicate addition isproposed as the most apt of the three studied for improving the quality offibre-reinforced cements, keeping inmind that the interaction effect amongst the three mineral additions was not considered in the present work, This research was funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (BIA2015-65558-C3-1-2-3R) (MINECO/FEDER)), the National Research Council’s I-COOP Programme (ref: COOPA20089-2015) and CNPq (project #306386/2013-5). The backing afforded by the Commission on In-service Training for Higher Education Personnel (CAPES) and the Framework Partnering Agreement between IETcc/CSIC (Spain) and FZEA/USP (Brazil) (ref: 2013040043) is gratefully acknowledged. Funding was also provided by FAPESP under Thematice Project #2012/51467-3.

Orientador: Gládis Camarini Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: As pesquisas que tratam do tema aglomerantes alternativos (AA) representam um desafio para o desenvolvimento de materiais amigáveis ao meio ambiente, já que a utilização desses materiais tende a contribuir para a diminuição do consumo de cimento Portland (CP), resultando em produtos compatíveis com as demandas do mercado da construção civil. É conhecido que argamassa binária de cal hidratada (CH) e de metacaulim (MK) resulta em um AA altamente versátil. Entretanto, a aplicação dessas argamassas possui inconvenientes como a elevada porosidade e o lento desenvolvimento das propriedades mecânicas. Com o intuito de melhorar essas propriedades, a adição do gesso pode contribuir para o aumento das resistências mecânicas iniciais, na diminuição da porosidade total e, por consequência, para o aumento da sua durabilidade. A presente pesquisa tem como objetivo avaliar as propriedades de argamassas ternárias de CH, MK e gesso (comercial ou reciclado). Foram propostas nove argamassas, divididas em três grupos (referência, com adição de GC e com adição de GR). A cura foi realizada em condições ambientes (25 ºC e umidade relativa do ar de 60%) e as argamassas foram ensaiadas em idades de até 90 dias. Os resultados encontrados comprovaram que as argamassas com adição de gesso apresentaram potencial para uma utilização promissora como AA, permitindo a reutilização de resíduos de gesso culminando em benefícios não somente para o produto final, mas também para o meio ambiente Abstract: The research about alternative binders (AA) represents a challenge to develop environmentally friendly materials, because the use of these materials tends to contribute to a decrease in the consumption of Portland cement (CP), resulting in adequate products to civil construction market. The use of mortars with binary binders: hydrated lime (CH) and metakaolin (MK) result in a versatile AA. However, the application of these mortars has drawbacks such as high porosity and slow development of mechanical properties. In order to improve these properties, the gypsum plaster addition can contribute to the increase of the initial mechanical strengths, the decrease of the total porosity and, consequently, increasing their durability. The objective of this research was to evaluate the properties of ternary mortars made with CH, MK and gypsum plaster (commercial or recycled). Nine mortars were proposed, divided into three groups (reference, with addition of GC and with addition of GR). Curing was performed under ambient conditions (25 ºC and 60% relative humidity), and the mortars were tested at ages up to 90 days. The results showed that the mortars with the gypsum plaster addition had potential to be used as AA, allowing the gypsum plaster recycling, and resulting in environmental benefits Mestrado Construção Mestre em Engenharia Civil CAPES 88887.353407/2019-00

RESUMO O objetivo desta pesquisa foi avaliar a redução da alcalinidade de compósitos cimento-madeira, produzido com cimento Portland e partículas residuais de Pinus spp., em função da substituição gradual do cimento Portland pelas pozolanas sílica ativa (SA) metacaulim (MK), cinza volante (CV), escória de alto-forno (EAF), cinza de casca de arroz (CCA) e resíduo de cerâmica calcinada (RCC). Para tanto, foram produzidos corpos de prova cilíndricos, com diâmetro de 5 cm, com compósitos com 100% de cimento Portland e partículas residuais de Pinus spp., adotados como referência e, com substituições parciais do cimento por 0%, 5%, 10%, 15% e 20% de SA, 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de MK, CV, CCA e RCC e 0%, 30%, 40%, 50% e 60% de EAF. O resíduo de Pinus spp. inicialmente passou por pré-tratamento tipo extração em água fria por um período de 24 horas para melhorar a compatibilidade com a matriz cimentícia. Na produção dos compósitos foi utilizado um aditivo superplastificante de 1ª geração, base de lignosulfonatos, naftalenos e melaninas em teores que variaram entre 0% a 7,8% do teor de cimento e das pozolanas utilizadas e cloreto de cálcio bi-hidratado (CaCl2.2H2O) como aditivo acelerador de pega, em teores que variaram entre 0% a 4,5%, calculados em massa em relação ao teor de cimento dos compósitos. Os compósitos ficaram em cura imersa por um período de 91 dias e após esse período foram moídos e adicionados a água deionizada, sendo o pH determinado através da solução de equilíbrio. Em relação ao compósito de Referência, que apresentou pH = 12,67, foram verificadas quedas significativas da alcalinidade dos compósitos estudados, em função da utilização das substituições parciais do cimento Portland, de 10,02% (20% de SA, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 4,4% de SP), 12,55% (40% de MK, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 7,8% de SP), 5,13% (40% de CV com 4,5% de CaCl2.2H2O), 3,87% (60% de EAF com 4,5% de CaCl2.2H2O), 15,15% (40% de CCA, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 4,2% de SP) e 8,29% (40% de RCC, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 2,6% de SP). ABSTRACT The objective of this research was to evaluate the alkalinity reduction of the wood-cement composites produced with Portland cement and residual particles of Pinus spp., as a function of the gradual replacement of the Portland cement by the pozzolans silica fume (SA) metakaolin (MK), fly ash (CV), blast slag furnace (EAF), rice husk ash (CCA) and calcined ceramic residue (RCC). For this, 5 cm diameter cylindrical specimens were produced with composites wiyh 100% Portland cement and residual Pinus spp. particles, adopted as reference and with partial cement replacements by 0%, 5%, 10%, 15% and 20% of SA, 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de MK, CV, CCA e RCC e 0%, 30%, 40%, 50% e 60% de EAF. The Pinus spp. residue initially underwent pre-treatment type extraction in cold water for a period of 24 hours to improve compatibility with the cementitious matrix. In the production of the composites a superplasticizer additive of 1st generation was used, based on lignosulphonates, naphthalenes and melanins in contents ranging from 0.20% to 7.8% of the cement and pozzolan and content and hydrated calcium chloride (CaCl2.2H2O) was used with accelerator additive in amounts ranging from 0% to 4.5% calculated in mass in relation to the cement content of the composites. The composites were immersed for a period of 91 days and after that period were grounded and added to the deionized water, and the pH was determined through the equilibrium solution. Significant reductions in the pH of the composites were determined in relation to the pH value of the reference composite (12.67) of the order of 10.02% (20% de SA, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 4.4% of SP), 12.55% (40% de MK, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 7.8% of SP), 5.13% (40% of CVwith 4.5% of CaCl2.2H2O), 3.87% (60% of EAF with 4.5% of CaCl2.2H2O), 15.15% (40% of CCA, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 4.2%of SP) and 8.29% (40% of RCC, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 2.6% of SP).

Submitted by Ana Cristian Magalhães (anacristian01@gmail.com) on 2019-02-22T21:30:57Z No. of bitstreams: 1 Tese Ana Cristian Magalhães.pdf: 14931698 bytes, checksum: d4865487f4c5e275a84f0deda9dd7524 (MD5) Approved for entry into archive by Jeã Carlo Mendes Madureira (jea.carlo@ufba.br) on 2019-02-25T20:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Ana Cristian Magalhães.pdf: 14931698 bytes, checksum: d4865487f4c5e275a84f0deda9dd7524 (MD5) Made available in DSpace on 2019-02-25T20:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Ana Cristian Magalhães.pdf: 14931698 bytes, checksum: d4865487f4c5e275a84f0deda9dd7524 (MD5) O uso de adições minerais em argamassas é conhecido desde a antiguidade, especialmente quando se desejavam características hidráulicas e de durabilidade nas construções. No Brasil, recomendações sobre a elaboração de formulações com adição de material cerâmico foram constatadas nas descrições de obras de engenheiros militares da época colonial. Na Bahia, também foi registrado o provável emprego desse material nas argamassas de revestimento e assentamento das muralhas de algumas fortificações. Apesar dessas evidências, nota-se, no País,carência de pesquisa aprofundada sobre possíveis adições a incorporar nas formulações destinadas à conservação e ao restauro de edificações do patrimônio histórico nacional. Este trabalho visa investigar o uso de adições minerais, com características pozolânicas e disponíveis nacionalmente, na produção de composições à base de cal, que atendam às exigências para aplicação em intervenções restaurativas de edifícios antigos. A pesquisa compreendeu duas fases. Inicialmente, foi efetuado levantamento bibliográfico e documental sobre as tecnologias tradicionais das argamassas com base em cal (materiais e técnicas de execução), que permitiu análise geral no que diz respeito à incorporação de adições minerais nas misturas de cal. Na segunda fase, realizaram-se procedimentos experimentais, abrangendo duas linhas de estudo: i) conhecimento da composição de argamassas de antigas fortificações, visando à identificação de eventuais adições usadas na sua elaboração; ii) caracterização de formulações de cal, elaboradas com pó cerâmico, metacaulim, cinzas volantes e sílica ativa, tendo em vista o cumprimento de requisitos de desempenho para argamassas antigas. Para atingir os objetivos propostos, amostras de argamassas de fortificações foram caracterizadas por meio de análises químicas, físicas e mineralógicas e, além disso, foram elaboradas composições de cal, com as referidas adições, e avaliado o seu comportamento. Os resultados permitiram confirmar a presença de compostos hidratados como os silicatos e aluminatos de cálcio hidratados, oriundos das reações de caráter pozolânico em algumas amostras de argamassas antigas estudadas. As composições formuladas com pó cerâmico, sílica ativa e metacaulim apresentaram desempenho global pouco satisfatório quanto às características pretendidas para utilização aplicação em suportes de edifícios antigos. A argamassa de cal com adição de cinzas volantes foi a que se considerou mais adequada à utilização em intervenções em edificações antigas, uma vez que mostrou, no estado endurecido, bom desempenho face à ação da água, boa resistência mecânica, adequada aderência, boa resistência à ação dos sais solúveis, comparativamente às outras argamassas de estudo com adições. Salienta-se a importância desta pesquisa no campo da Conservação e Restauro pelas contribuições geradas, uma vez que permitiu reunir e ampliar conhecimentos sobre a composição de argamassas antigas de cal nacionais e as possíveis alternativas de formulações específicas para intervenções no patrimônio nacional edificado, fundamentadas em critérios que assegurem propriedades de desempenho. The use of mineral additions in mortar has been known since Antiquity, especially when hydraulic characteristics and durability were desired in construction. In Brazil, recommendations about the elaboration of formulations with ceramic material additives had been found in work descriptions of military engineers during the Colonial period. Also, in Bahia, the likely application of this material in mortar coating and in wall laying was ecorded in some military fortification walls. Despite of these evidences, in Brazil, the lack of deepening research about possible additions to be incorporated in formulations in order to apply in the national building heritage conservation and restoration has been noticed. This thesis aims to investigate the use of mineral additions, with pozzolanic features and nationally available, in the production of lime-based compositions that respond to the heritage building restoration intervention requirements. The research was developed in two phases. Firstly, bibliographical and documental survey about traditional lime-based mortar technologies (materials and techniques) was collected, allowing a general analysis about the incorporation of mineral additions in lime mixtures. In the second phase, experimental procedures have been realized, covering two lines of study: i) the study of mortar compositions in ancient fortifications, aiming the identification of eventual additives used in its elaboration; ii) characterization of lime formulations, made of ceramic powder, metakaolin, fly ash and active silica, considering the fulfillment of requirements to historical mortar performance. In order to achieve the purpose of this research, mortar samples of fortifications were characterized by chemical, physical and mineralogical analyses, besides that, lime compounds with the pointed additives were elaborated, having its behavior evaluated. The results confirmed the presence of hydrated compounds as hydrated calcium silicates and aluminates originated from pozzolanic reactions in some of the studied ancient mortar samples. The compositions formulated with ceramic powder, active silica and metakaolin demonstrated an unsatisfactory performance concerning the intended features for the use and application in historical building supports. The lime mortar with fly ash additives was considered the most adequate to be used in historical building interventions, since it has shown, in the hardened state, a satisfactory performance to the effects of water, a satisfactory mechanical resistance, an adequate adherence and a great resistance to soluble salts, comparing to other studied mortars with additions. The importance of this research in the Conservation and Restoration field is emphasized by the contributions produced, since this thesis reunited and enhanced the knowledge about historical Brazilian lime mortar and possible alternatives of specific formulations to be used in the national building heritage, based on specifications that ensure its performance properties.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES With the increasing consumption of natural resources worldwide, great concern about the environment is generated, making sustainability a focus on the quality of life and survival of living beings. In order to reduce these impacts, most segments of society have sought to rethink their production strategies, especially the construction industry, which is one of the largest consumers of natural resources, waste generators and harmful greenhouse gas emissions. In this context, the present study aims to study different concrete traces used for the design of a pillar, using two types of cement (CP IV and CP V-ARI), two types of pozolanas (rice husk ash and fly ash ), as well as a large aggregate of concrete demolition waste, in order to verify the main environmental impacts caused by each mix and to define the best concrete / pillar alternative from an environmental / sustainable and economic point of view. Previously, the traits to be used were defined, using the Abrams curve and dosage studies, and in a total of ten distinct traits, five were dosed at fck = 25MPa, and five dosed at fck = 35MPa; Afterwards, the moldings of the specimens were carried out according to the established traces, followed by the tests of Resistance to Axial Compression, Elasticity Modulus, Penetration of Chloride Ions by Immersion, Life Cycle Cost (CCV) and Cycle Analysis of Life (LCA). With respect to the Axial Compression Resistance, it was observed that the substitution of the natural aggregate (AGN) for recycled concrete aggregate (ARC) was detrimental, causing a significant decrease in resistance, which was counterbalanced by the use of pozzolans, as well as, alteration of the a / g ratios, and in the Modulus of Elasticity test a similar trend was observed. Regarding the durability, it was verified that the lower penetration coefficients of chloride ions, in general, occurred for the traces in which CP V cement was used, besides the partial replacement of the AGN by ARC in percentage of 15% and partial replacement of cement by pozolana in percentage of 25%. As for CCV and LCA, the cradle-to-grave approach was applied, thus, the pillars using concrete dosed to fck = 35MPa caused smaller impacts throughout its useful life. When the sustainability-financial integration was carried out, the pillar dosed at fck = 35MPa, using CP V cement, 15% of AGN replacement by ARC and substitution of 25% of cement per rice hull ash was obtained as the best alternative. Com o crescente aumento do consumo dos recursos naturais em nível mundial, geram-se grandes preocupações em relação ao meio ambiente, tornando a sustentabilidade um assunto em destaque quanto à qualidade de vida e a sobrevivência dos seres vivos. Com o intuito de reduzir esses impactos, grande parte dos segmentos da sociedade tem buscado repensar suas estratégias de produção, principalmente o setor da construção civil que é um dos maiores consumidores de recursos naturais, geradores de resíduos e emissões de gases prejudiciais do efeito estufa. Relacionado a este contexto, a presente pesquisa visa estudar diferentes traços de concreto utilizados para o dimensionamento de um pilar, utilizando dois tipos de cimento (CP IV e CP V- ARI), dois tipos de pozolanas (cinza de casca de arroz e cinza volante), bem como, agregado graúdo proveniente de resíduos de demolição de concreto, a fim de verificar os principais impactos ambientais causados por cada mistura e definir qual a melhor alternativa de concreto/pilar do ponto de vista ambiental/sustentável e econômico. Previamente foram definidos os traços a serem utilizados, por meio da curva de Abrams e estudos de dosagem, sendo que num total de dez traços distintos, cinco foram dosados para fck= 25MPa, e cinco dosados para fck= 35MPa; posteriormente, foram realizadas as moldagens dos corpos de prova de acordo com os traços estabelecidos, seguido dos ensaios de Resistência à Compressão Axial, Módulo de Elasticidade, Penetração de Íons Cloretos por Imersão, Custo do Ciclo de Vida (CCV) e Análise do Ciclo de Vida (ACV). No que diz respeito à Resistência a Compressão Axial, observou-se que a substituição do agregado graúdo natural (AGN) por agregado reciclado de concreto (ARC) foi prejudicial, causando significativa diminuição da resistência, a qual foi contrabalanceada com a utilização das pozolanas, bem como, alteração das relações a/ag, sendo que, no ensaio de Módulo de Elasticidade notou-se tendência semelhante. Em relação à durabilidade, verificou-se que os menores coeficientes de penetração de íons cloretos, de maneira geral, ocorreram para os traços em que se utilizou cimento CP V, além da substituição parcial do AGN por ARC em percentual de 15% e substituição parcial do cimento por pozolana em percentual de 25%. Quanto ao CCV e a ACV, foi efetuada a abordagem do berço ao túmulo (cradle-to-grave), assim, os pilares em que se empregou concreto dosado para fck= 35MPa causaram menores impactos ao longo de sua vida útil. Quando se realizou a integração sustentabilidade x financeiro, obteve-se como melhor alternativa o pilar dosado para fck= 35MPa, utilizando cimento CP V, 15% de substituição do AGN por ARC e substituição de 25% de cimento por cinza de casca de arroz.

A mineração representa um importante setor dentro da economia brasileira, com influência direta no desenvolvimento do país, contudo, é responsável por grandes impactos ao meio-ambiente e pela geração de passivos ambientais. No intuito de se minimizar estes problemas, a busca por soluções de aproveitamento dos resíduos tem se tornado comum. Este trabalho contempla o estudo da forma de tratamento termo-mecânica (calcinação e moagem) do resíduo de ardósia na tentativa de ativar suas propriedades pozolânicas. O programa experimental consistiu em avaliar propriedades físicas e mecânicas de compósitos cimentícios com a adição de resíduo de ardósia sob variações de temperaturas de ativação (500º C a 1000º C), além do resíduo in natura. Por meio de ensaios e experimentos o desempenho do tratamento térmico em resíduos de ardósia, foi feita a avaliação de alteração nas características físicas, alterações na microestrutura, e o processo de amorfização, além da atividade pozolânica. Conforme os resultados obtidos, o material apresentou indícios de pozolanicidade quando submetido a moagem em moinho de bolas, por um tempo de 2 horas com material in natura, e mais 1 hora após calcinado a 1000º C, ou seja, quando a granulometria atingiu valores abaixo 38 µm, além disto, pode ser visto que o material sofreu alterações em sua estrutura ao passar pelo processo de beneficiamento. Ensaios de compressão mostraram ainda que resultados com a ardósia in natura atingiram valores de resistência ainda superiores em relação aos calcinados, portanto, em linhas gerais, o trabalho mostrou que a ardósia pode ser bem empregada tanto como pozolana, pois apresentou um potencial de ativação pozolânica, quanto como fíler. Mining represents an important sector within the Brazilian economy, with a direct influence on the country's development, however, it is responsible for major environmental impacts and the generation of environmental liabilities. In order to minimize these problems, the search for waste recovery solutions has become common. The aim of this study was to evaluate changes in slate residue properties after the thermo-mechanical treatment process (calcination and grinding) in an attempt to activate its pozzolanic properties. The experimental program consisted in evaluating the physical and mechanical properties of cementitious composites with the addition of slate residue under variations of activation temperatures (500º C to 1000º C) and in natura. Two forms of cooling were used, slow cooling and abrupt cooling. By means of tests and experiments the performance of the thermal treatment in slate residues, was made the evaluation of alteration in the physical characteristics, alterations in the microstructure, and the amorphization process, besides the pozzolanic activity. Results from the evaluation of pozzolanicity showed that pozzolanicity appeared when the material was subjected to a longer exposure time in the ball mill (1 hour after ball milling), that is, when the granulometry reached values below 38 m, in addition, it can be seen that the material underwent changes in its structure when passing through the beneficiation process. In general, the work showed that the slate can be worked as much as pozolana, because it presented a potential of pozzolanic activation, as filer, because according to the results of compression presented higher values.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-08-08T16:43:38Z No. of bitstreams: 1 Ana Júlia Maciel Marinho Fernandes_.pdf: 24903248 bytes, checksum: e58f36fcc0799fa5830bd2beede0f0ac (MD5) Made available in DSpace on 2018-08-08T16:43:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Júlia Maciel Marinho Fernandes_.pdf: 24903248 bytes, checksum: e58f36fcc0799fa5830bd2beede0f0ac (MD5) Previous issue date: 2018-05-28 Nenhuma A utilização de materiais cimentícios suplementares (MCS) na produção de cimento é uma estratégia bastante difundida para diminuição de custos de produção, e pode contribuir para a minimização da emissão de CO2. Estes materiais, ao reagirem com o hidróxido de cálcio (CH), gerado na hidratação do cimento, formam silicatos de cálcio e aluminatos de cálcio hidratados adicionais, contribuindo para o ganho de resistência. Segundo a normativa brasileira, para ser considerado um material pozolânico, o somatório de óxidos de Si, Al e Fe deve ser maior do que 70%. No entanto este requisito deve ser tomado com restrições, pois evidências indicam que somente a fração amorfa dos óxidos pozolânicos é que consomem CH. Diante disto, este trabalho teve por objetivo geral avaliar de forma comparativa a influência da composição química e da fração amorfa dos óxidos pozolânicos na reatividade de materiais cimentícios suplementares. Foram estudados uma cinza volante da combustão do carvão (CV); de um resíduo de cerâmica vermelha (RCV); e de um metacaulim (MK). Os materiais tiveram a granulometria ajustada a fim de se obter um D50 de 4 ± 2 µm, buscando uma menor diferença entre a distribuição granulométrica dos MCS e o pó de quartzo (PQ), empregado para compor um padrão secundário de referência, o que permite isolar o fator consumo de cimento nas análises. Os MCS foram caracterizados por FRX, por granulometria à laser, por adsorção de nitrogênio, por picnometria de gás hélio, e microscopia eletrônica de varredura. Empregou-se também DRX em conjunto com o refinamento de Rietveld, utilizando-se o método do padrão interno para a quantificação de fases. A reatividade dos MCS foi medida pelo método de Fratini, por TG/DTG e por resistência à compressão, em pastas e argamassas. Constatou-se que todos os MCS são reativos. O teor de amorfos totais em geral não explica o consumo de CaO, nem as resistências de argamassas. O teor de alumina amorfa apresenta considerável influência sobre consumo de CH, medido em análise térmica, em relação à pasta com PQ. O emprego de pastas para ensaios de resistência, e o padrão com PQ, permitiu avaliar a contribuição da reação dos MCS para as resistências, e, neste caso o teor de amorfos totais e de Al2O3 amorfa apresentam a mesma tendência de comportamento, quanto maior o teor, maior a resistência. No entanto, esta tendência não foi observada quando o teor de SiO2 é isolado, pois o RCV não segue o mesmo comportamento. Foi observado também que o teor elevado de Fe2O3 do RCV pode ser o responsável pela baixa redução de CaO observada no ensaio de Fratini deste MCS. The use of supplementary cementitious materials (SCM) in the cement production is an usually strategy to reduce costs, and it can promote the reduce of the CO2 emissions. These materials react with the calcium hydroxide (CH), generated in the cement hydration, forming hydrated calcium silicates and aluminates, contributing for the compressive strength. A pozzolanic material has to have, according the Brazilian Standards, a sum of Si, Al and Fe oxides above 70%. However, this requirement have to be taken in account with caution, as evidences indicate that only the amorphous fraction of the pozzolanic oxides consume CH. The aim of this work is to evaluate in a comparative way the influence of the chemical composition and of the amorphous fase of pozzolanic oxides in the reactivity of supplementary cementitious materials. It was studied a fly ash from coal burning (FA), a fired-clay brick powder (FCP) and a comercial metacaulim (MK). The size distribution of the material was adjusted in order to obtain a D50 of 4 ± 2 µm, in order to adjust the granulometry of the materials with the quartz powder (QP), that was employed in a secondary reference composition. The use of this secondary reference allows to compare the pozzolanic materials mixtures with a reference with the same cement consumption. The SCM were characterized by XRF, by laser granulometry, by nitrogen adsorption method, helium gas pycnometry, and by scanning electronic microscopy. It was also employed XRD associated with Rietveld refinement, using the internal pattern method for phase quantifying. The SCM reactivity was measured by Fratini Method, by TG/DTG and by compressive strength, in cement pastes and mortars. It was found that all SCM are reactions. The total amorphous content in general does not explain the CaO consumption, neither the mortars strength. The amorphous alumina content shows a considerable influence on the CH consume measured by TG, taking as reference the pastes with QP. The use of cement paste for compressive strength tests, as well the reference with QP, allowed to evaluate the contribution of the reactivity of SCM for the strength, and, in this case, the total amorphous content and the amorphous Al2O3 content presented the same tendency of behaviour: as big is the content, as big is the strength. However, this tendency it was not observed when the amorphous SiO2 is isolated, because the FCP does not have the same behaviour. It also was observed that the high content of Fe2O3 in the FCP can be responsable for the low tax of CaO consumption observed in the Fratini method of this SCM.

The glass powder is a waste resulting of the manufacturing process of flat glass (regular glass). This study evaluates the eco-efficiency of cement production using glass powder residue as partial replacement of cement. The glass powder residue (GPR) was used as partial replacement up to 50% by weight in cement pastes to evaluate the potential use of this matrix for application in fiber cement composites. For mortar specimens, the percentage of substitution of cement (up to 20% by weight) was used to evaluate the applicability of the glass powder in masonry construction. Primarily, several experiments such as thermogravimetric analysis, compressive strength tests, pozzolanic activity and durability tests were carried out to evaluate the potential use of GPR in cement industry. Secondly, to evaluate the eco-efficiency of the material elaborated, the energy demand of cement partially replaced by glass powder residue and the energy performance of mortars were calculated using mathematical equations. The results showed that GPR presents a pozzolanic activity and a free calcium hydroxide cement matrix is obtained when the ordinary Portland cement is partially replaced by 50% by weight of GPR in cement pastes. Moreover, the partial replacement of cement by 10% by weight of GPR leads to an increase of physico-mechanical properties of mortars. Finally, the energy consumption per MPa of mortars partially replaced by GPR (10 and 20% by weight) is lower than the one of original Portland cement suggesting the eco-efficiency of GPR for applications in cement production and the elaboration of cementitious materials. According to the results of the study, the residue from polishing process of flat glass can be used for the elaboration of green cement and eco-efficient cementitious materials.

O cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo, sendo amplamente empregado no setor de construção civil. Dentre os tipos de cimento Portland existentes, há o tipo pozolânico, em que um material pozolânico é adicionado ao cimento, cuja principal característica é reagir com o hidróxido de cálcio gerado nas reações de hidratação e formar compostos com propriedades aglomerantes, semelhantes aos compostos gerados na hidratação. A turfa é um composto orgânico formado pela decomposição de matéria vegetal e é amplamente utilizada na agricultura, na indústria metalúrgica e como combustível, e possui uma composição química semelhante às pozolanas usuais, podendo assim, apresentar potencial para ser utilizada como pozolana. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial pozolânico da turfa quando adicionada ao cimento, nas proporções de 5, 10, 15 e 20% em peso, e correlacionar as propriedades finais com as características apresentadas pelos materiais puros, utilizando três cimentos de fabricantes e composições diferentes. Ensaios de fluorescência e difração de raios X foram realizados para a caracterização dos três cimentos em estudo e da turfa isoladamente e além dos ensaios de finura, água na pasta de consistência normal, início e fim de pega, permeabilidade ao ar, massa específica, expansibilidade e resistência à compressão. Já para as composições, foram feitos os ensaios de porosidade e fluorescência de raios X foram realizados a partir das composições envolvendo cimento e turfa para a idade de 28 dias. Foram feitos também ensaio de resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a combinação das propriedades químicas e físicas de cada um dos cimentos estudados corroboram seu comportamento mecânico e as propriedades finais adquiridas ao longo do processo de cura; os três cimentos, sem adição, apresentam propriedades superiores aos valores estabelecidos por norma. Para o ensaio de resistência à compressão das composições, notou-se que para todos os teores analisados há, independentemente do cimento usado e da idade de rompimento, uma redução de cerca de 70% no valor da resistência mecânica (ao comparar os teores de 5 e 20%), resultando em valores inferiores aos apresentados pelos cimentos puros. Tendo em vista que os valores de porosidade permanecem constantes (em torno de 17%) para todas as composições, pode-se considerar que a turfa, mesmo tendo algumas características químicas semelhantes às pozolanas usuais e apresentando granulometria de acordo com a norma, age como um material inerte, não possuindo atividade pozolânica. Tal fato pode ser explicado pelo teor de sílica presente na turfa (inferior a 30%) que está, parcialmente, em seu estado cristalino, como mostra o DRX, afetando de forma negativa a reação pozolânica. A microscopia eletrônica de varredura confirma os resultados de resistência mecânica obtidos: para o teor de 5% de turfa adicionado ao cimento é possível identificar os produtos da hidratação a partir da microestrutura e da composição química apresentada e quando a adição de turfa é de 20%, há uma mudança drástica na microestrutura para os três cimentos, apresentando áreas que não passaram pelo processo de hidratação. Cement is one of the most used materials in the world, being widely used in the civil construction sector. Among the existing types of Portland cement there is the pozzolanic type, in which a pozzolanic material is added to the cement, whose main characteristics is to react with calcium hydroxide generated in the hydration reactions and to form compounds with binder properties, similar to the compounds generated in the hydration. Peat is an organic compound formed by the decomposition of plant material and is widely used in the agriculture, metallurgical industry and as fuel. The peat chemical composition is similar to usuals pozzolans, which may present potential to be used as pozzolana. The present work aims to evaluate the pozzolanic potential of peat when it is added to the cement, in the content of 5, 10, 15 and 20% by weight and to correlate the final properties with the characteristics present by the pure materials, using three differents cements. X-ray fluorescence and diffraction tests were performed for the characterization of the cements and peat separately, and also fineness tests, water in the paste of normal consistency, start and finish of the handle, air permeability, specific mass, expandability and mechanical resistance for the three cements. On the other hand, X-ray fluorescence and compressive strength tests were performed from the cement and peat compositions for the age of 28 days. In addition, tests of porosity and scanning electron microscopy were made. The results showed that the combination of chemical and physical properties of each studied cement corroborates its mechanical behavior and the final properties acquired during the cure process, all the cements present properties superior to the values established by standart. For the compressive strength of compositions, for every content studied, regardless of age or cement used, there is a reduction of 70% in the mechanical resistance (analyzing contents of 5 and 20%), resulting in values lower than those presented by pure cements. Considering that the porosity values remain constant, around 17%, for all compositions, it can be considered that peat, although having some chemical characteristics similar to usuals pozzolans and presenting granulometry according to the standart, acts as an inert material, having no pozzolanic activity. That can be explain by the silica content in the peat (less than 30%) that is partially in the crystalline state, as shown by the XRD, negatively affecting the pozzolanic reaction. Scanning electron microscopy confirms the results of mechanical resistance obtained: for the content of 5% of peat added to the cement it is possible to identify the hydration products, by the microstructure and chemical composition presented and when the addition of peat is 20%, the microstructure changes drastically for the three cements, presenting areas that did not go through the hydration process. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Submitted by Divis??o de Documenta????o/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-08-23T17:29:55Z No. of bitstreams: 2 Disserta????o - Wallace M. Belchior.pdf: 2932796 bytes, checksum: 2f1494bc5656937791ee0fc2472fbf69 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Approved for entry into archive by Divis??o de Documenta????o/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-08-23T17:30:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Disserta????o - Wallace M. Belchior.pdf: 2932796 bytes, checksum: 2f1494bc5656937791ee0fc2472fbf69 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2017-08-23T17:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Disserta????o - Wallace M. Belchior.pdf: 2932796 bytes, checksum: 2f1494bc5656937791ee0fc2472fbf69 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 FAPEAM - Funda????o de Amparo ?? Pesquisa do Estado do Amazonas Cement is the second most consumed product in the world, it lost only to water. This motive has led several researchers to seek new materials that can partially replace the use of cement, with lower cost and less impact on the environment. The use of industrial waste such as ceramic waste (CW) in partial replacement of Portland cement (PC) in the production of pastes, mortars and concretes, reduces the cost of the raw material, besides being able to contribute to the environment, since each ton of PC produces a tonne of carbon dioxide (CO2) that is released into the atmosphere. In this way, the CW can be used as raw material in civil building, minimizing the environmental impact and in a sustainable way generating employment and income for the communities of the Ceramic Polo. In this context, an experimental program was implemented to evaluate different levels of CW (0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50%) in the partial replacement of Portland cement. Physical tests (specific mass, particle size, X-ray diffraction and TG / DTG thermogravimetry) and chemical tests (X-ray fluorescence) were used to characterize CW and PC and mechanical tests (axial compression at 7, 14 and 28 days) in microconcrete characterization. The results indicated that the CW had pozzolanic properties according to the norm NBR 12653: 2014 and that the microconcretes produced with the content of 30% CW showed the highest reduction of the calcium hydroxide content (about 62%) and better properties mechanics, with strenght of the order of 55.63 MPa and 62.00 MPa at 14 and 28 days, respectively. These results point out the potential of CW as pozzolanic material in the production of microconcretes. O cimento ?? o segundo produto mais consumido no mundo, perdendo apenas para a ??gua. Esse motivo tem levado v??rios pesquisadores a buscarem novos materiais que possam substituir parcialmente o uso do cimento, com menor custo e menor impacto ao meio ambiente. O aproveitamento de res??duos industriais como o res??duo cer??mico (RC) em substitui????o parcial ao cimento Portland (CP) na produ????o de pastas, argamassas e concretos, reduz o custo da mat??ria prima, al??m de poder contribuir com o meio ambiente, visto que cada tonelada de CP gera uma tonelada de di??xido de carbono (CO2) que ?? liberado na atmosfera. Desta maneira, o RC pode ser aproveitado como mat??ria prima na constru????o civil, minimizando o impacto ambiental e de forma sustent??vel gerando emprego e renda para as comunidades do Polo Cer??mico. Neste contexto, um programa experimental foi implementado para avaliar diferentes teores de RC (0%, 10%, 20%, 30%, 40% e 50%) na substitui????o parcial do cimento Portland na produ????o de microconcreto. Ensaios f??sicos (massa espec??fica, granulometria, difra????o de raio X e termogravimetria TG/DTG) e qu??mico (fluoresc??ncia de raios X) foram utilizados na caracteriza????o do RC e do CP e ensaios mec??nicos (compress??o axial aos 7, 14 e 28 dias) na caracteriza????o dos microconcretos. Os resultados indicaram que o RC apresentou propriedades pozol??nicas de acordo com a norma NBR 12653:2014 e que os microconcretos produzidos com o teor de 30% de RC apresentaram a maior redu????o do teor de hidr??xido de c??lcio (cerca de 62%) e melhores propriedades mec??nicas, com resist??ncias da ordem de 55,63 MPa e 62,00 MPa aos 14 e 28 dias, respectivamente. Tais resultados apontam o potencial do RC como material pozol??nico na produ????o de microconcretos.

Due to economical and sustainable issues there is growing interest in investigating agro-industrial wastes as alternative route for future eco-efficient and sustainable pozzolans. The generation of ashes from cogeneration processes in which sugar cane wastes are used as biomass, involves significant environmental, social and health problems when they are accumulated in dumps. This paper explores the scientific and technical aspects of two Brazilian sugar cane ashes from different processes of production: one from an industrial cogeneration process and another from laboratory scale, maintaining the same proportions of mixture (50% mixture of bagasse and leaf). Subsequently, their behavior in ordinary Portland cement matrices made with 20% ashes substitution was analyzed. The results show that the industrial ashes presented variations on the chemical and mineralogical compositions, pozzolanic reaction rate and different formation of hydrated phases with respect to the laboratory ashes. The 20% blended cements complied with the chemical, physical and mechanical requirements set out in the existing Standards, maintaining the mechanical performance with respect to the control mortar at 60 days of curing.

O efeito pozolânico do aditivo sílica sol-gel, na estrutura e resistência mecânica à compressão de pasta de cimento Portland de alta resistência inicial e de concreto de pós reativos, com baixo fator água/cimento, foi analisado. Duas sílicas de alta área superficial específica (S1 e S2), nanoestruturadas, foram sintetizadas pelo processo sol-gel, caracterizadas e usadas em pasta de cimento e em concreto de pós reativos em substituição à sílica ativa (SA). A hidratação da pasta de cimento foi estudada através de difração de raios X ao longo do processo de cura. A resistência à compressão das amostras de pasta de cimento e de concreto de pós reativos, com os aditivos pozolânicos sílica sol-gel e sílica ativa, foi avaliada. Medições de densidade e de porosidade pelo princípio de Arquimedes tambémforam realizadas a fim de discutir as variações estruturais nas amostras. Nas amostras de pasta de cimento, os resultados mostraram que houve evoluções estruturais semelhantes ao longo do processo de cura ao usar fatores de água/cimento parecidos. Entretanto, as sílicas sol-gel de alta área superficial específica (S1 e S2) apresentaram ter um poder pozolânico significativo e, no caso de S1, superior ao da sílica ativa comercial (SA). As amostras de pasta de cimento produzidas com a sílica sol-gel S2 apresentaram propriedades mecânicas, de resistência à compressão, superiores as amostras produzidas com as outras sílicas estudadas devido a uma melhor compactação das partículas domaterial. Já as amostras de concreto de pós reativos com sílica sol-gel S2 apresentaram propriedades mecânicas, de resistências à compressão, superiores apenas às amostras com sílica sol-gel S1 prevalecendo os melhores resultados de resistência à compressão para as amostras com sílica ativa (SA). As sílicas sol-gel produzidas parecem dificultar o empacotamento das partículas dos concretos de pós reativos prejudicando as propriedades mecânicas. De formageral, a sílica sol-gel demonstrou ser mais eficiente no que se refere àspropriedades mecânicas do material cimentício quando esta sílica tem menos micro e mesoporos, por diminuir a necessidade de água na etapa de moldagem The pozzolanic effect of the sol-gel silica additive on the structure andcompressive strength of Portland cement paste of high initial resistance and reactive powder concrete, with low factor water/cement, was analyzed. Two silicas of high specific surface area (S1 and S2), nanostructured, were synthesized by sol-gel process, characterized and used in cement paste and in reactive powder concrete, replacing the silica fume (SA). The hydration of the cement paste was studied by X-ray diffraction during the curing process. The compressive strength ofthe cement pastes and reactive powder concrete samples, with sol-gel silica and silica fume as pozzolanic additives, was evaluated. Density and porosity measurements by the Archimedes principle were also performed in order to discuss the structural variations in the samples. In the cement paste samples, the results showed that there were similar structural evolutions along the curing process when using similar water/cement factors. However, the sol-gel silicas of high specific surface area (S1 and S2) showed to have a significant pozzolanic power, and in the case of S1, higher than the commercial silica fume (SA). The cement paste samples produced with sol-gel silica S2 presented mechanicalproperties, of compressive strength, higher than the samples produced with the other silicas studied due to a better compaction of the particles of the material. On the other hand, the reactive powder concrete samples with sol-gel silica S2 showed mechanical properties, of compressive strength, only higher than samples with sol-gel silica S1 prevailing the best results of compressive strength for the samples with silica fume (SA). The sol-gel silicas produced seem to hinder the particles packaging of the reactive powder concrete, decreasing the mechanical properties. In general, sol-gel silica has been shown to be more efficient with respect to the mechanical properties of the cementitious material when this silicahas less micro and mesoporos, because less water is necessary during the molding step

Alkali-aggregate reaction is a chemical reaction between cement alkalis and some reactive mineral present in some aggregates, leading to concrete expansion and cracking. One kind usually observed and studied in Brazil is the alkali-silica reaction, due to its fast development. There are several methods that are effective to control and mitigate this reaction, and one of them is the partial replacement of cement by mineral additions such as pozzolans like fly-ash, silica fume and slag. In this study, we propose the use of electrical steel slag as a partial replacement of cement, evaluating its effectiveness by NBR 15577:2008, employing different proportions as replacement. It seems that the electrical steel slag, despite its expansive behavior, has been effective in the control of the ASR. Resumo A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação que ocorre entre os álcalis do cimento e alguns compostos minerais presentes em determinados agregados, gerando consequências ao concreto, como por exemplo, fissuração. A reação com maiores ocorrências registrada no Brasil é a reação álcali-sílica (RAS), devido à rapidez com que esta ocorre em função das formas minerais reativas envolvidas. Vários métodos estudados já se comprovaram eficazes para o controle desta reação, sendo um deles a substituição parcial de cimento por adições como as pozolanas, dentre as quais podem ser citadas as cinzas volantes e as escórias de origem siderúrgica. Neste sentido, este trabalho tem por objetivo o estudo da utilização da escória de aciaria elétrica como redutor da reação álcali-agregado, sendo desenvolvido com base nas orientações da NBR 15577:2008 Agregados - Reatividade Álcali-Agregado, avaliado para diferentes proporções de substituição parcial de cimento por escória. A escória de aciaria elétrica, uma pozolana não tradicional resultante do processo de produção do aço e de características expansivas, teve êxito ao reduzir a expansão da RAS.

The properties of cement based composites depend not only on the properties of their individual components but also on their interfacial characteristics and transition zone between fiber and matrix. There has been a renewed interest in the use of cellulosic pulp as micro-fiber reinforcement in cement based composites. The addition of nanoparticles, such as colloidal silica, to fiber-cement could allow a better control of its microstructure and the enhancement of the matrix/fiber interface. The objective of this work is to evaluate the effects of colloidal silica on the microstructure and mechanical performance of cementitious matrices and fiber-cement composites. These cementitious materials were prepared with 0%, 1.5%, 3%, 5% and 10% w/w colloidal silica suspension content. Cementitious matrices without fibers were produced by vibration. Fiber-cement composites with unbleached Eucalyptus kraft pulp as a micro-fiber reinforcement were produced by the slurry dewatering technique followed by pressing. All composite materials were cured by water immersion. A splitting (Brazilian) test was carried out to determine the tensile strength of cementitious matrices. Mechanical behavior of the fiber-cement composites was evaluated via modulus of rupture and fracture toughness based on load-displacement curves (L-d curves) under continuous loading and 3-point bending arrangement. The energy of fracture was measured through a stable crack propagation test with SENB (single-edge notched bending) configuration also under a 3-point bending arrangement. The matrix with highest content of colloidal silica suspension (10% w/w) presented high values of water absorption and consequently presented the lowest splitting tensile strength. The average values of modulus of rupture and fracture toughness of fiber-cement tend to decrease with increasing colloidal silica content. However, the pullout mechanism increased significantly in the fiber-cement composites with additions between 3% and 10% w/w of colloidal silica suspension as compared to that without any addition, noted by degree of improvement in the energy of fracture and by scanning electron microscopy micrographs (SEM). These findings show the potential use of colloidal silica to improve the transition zone between the cellulosic fiber and the cementitious matrix. The results of this study show an important way to engineer and control the fracture process of the composites.

As regiões do Rio Capim e do Rio Jari são os principais distritos caulinitícos da Região Amazônica, detentores das maiores reservas brasileiras de caulim de alta qualidade para aplicações como cobertura de papel. O caulim é lavrado e beneficiado por três grandes companhias que são responsáveis pela geração de aproximadamente 500 mil de toneladas anuais de um resíduo decorrente da etapa de centrifugação. Esse resíduo, na forma de polpa, é depositado em lagoas de sedimentação que ocupam grandes extensões de áreas. O objetivo da pesquisa foi investigar as características físicas, químicas e mineralógicas dos resíduos processados da Região do Jari e do Capim, de modo a avaliar se atendem aos requisitos como matéria-prima para a produção de uma pozolana de alta reatividade, o metacaulim, adição mineral que incorporada ao cimento Portland proporciona alto desempenho às misturas de concreto e argamassas. Os resíduos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X e difração a laser. Ambos os resíduos são constituídos por no mínimo 92% de caulinita de baixa granulometria, cujas áreas superficiais específicas são superiores a 8 m2/g e os diâmetros médios de partículas inferiores a 1 µm. Os teores de sílica livre (quartzo) não foram superiores a 3%. O alto grau de concentração de caulinita destes resíduos dispensa os rígidos parâmetros de controle de remoção de impurezas, normalmente empregados na produção deste tipo de pozolana. O caulim do Rio Jari, com quantidade de defeitos na estrutura cristalina superior ao da caulinita do Rio Capim, proporcinou maior grau de desidroxilação a uma temperatura mais baixa quando calcinado, indicando a possibilidade de redução de gastos com energia para a produção da adição mineral. Os resultados das análises foram convergentes e apontam ambos os caulins estudados como excelentes matérias-primas para a produção do metacaulim de alta reatividade. Capim and Jari are the two most important kaolin mining districts of the Brazilian Amazon region. They encompass the major Brazilian reserves of high quality kaolin for the paper coating industry. The kaolin is mined and processed by three major companies responsible for about 500,000 ton of a residue mainly composed of kaolinite. The wastes come mainly from the centrifugation phase of the kaolin beneficiation process and their final destinations are huge sedimentation basins that occupy large areas. The main purpose of this work is to evaluate the physical, chemical and mineralogical characteristics of the kaolin wastes processed from the Capim and Jari region, in order to obtain metakaolinite, a high reactive pozzolan for the cement industry. When incorporated to ordinary Portland cement such pozzolans increases the concrete and mortars performance. All the residues studied in this work were characterized by means of: X-ray diffraction analysis, differential thermal analysis, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray fluorescence spectrometry and laser diffraction. Both residues are mainly constitutes by at least 92% of low granulometry kaolinite with specific surface area above 8 m2/g and mean diameter below 1 µm. Free silica (quartz) contents are below 3%. The high concentration of kaolinite in these residues dispenses rigid control parameters for removal of impurities usually employed in pozzolan production. The Jari kaolin exhibits high disordered kaolinite in comparison with the high ordered kaolinite of the Capim region and gives rise to higher desidroxilation degree at lower temperatures. It points to energy saving and reducing costs during the production of a pozzolan. The results are satisfactory and reveal that both kaolin wastes are excellent raw material for the production of high reactive metakaolin.

A cinza produzida pela queima da casca do arroz tem potencial para ser utilizada na confecção de argamassas por possuir, em sua constituição, alto teor de sílica (SiO2), podendo ser utilizada também como material pozolânico. Esta pesquisa objetivou verificar a viabilidade da utilização da cinza da casca do arroz (CCA) em argamassas de assentamento. Realizou-se a caracterização química e mineralógica da CCA e se determinou o índice de atividade pozolânica. Para as argamassas foi determinado o índice de consistência e, em seguida, confeccionados corpos de prova de referência (sem CCA) e também com percentuais de 6, 9, 15, 20 e 30% de CCA, como substituição parcial do cimento, para o traço 1:2:9, em massa, e ensaiados após períodos de cura de 28, 63 e 91 dias para determinação da densidade de massa no estado endurecido, absorção de água e resistência à compressão simples. Os resultados mostram que a CCA apresenta pozolanicidade e os corpos de prova com incorporação da CCA forneceram valores superiores aos de referência com relação às propriedades físicas e mecânicas, devido à provável ocorrência das reações pozolânicas e que a utilização da CCA é viável, tanto do ponto de vista técnico quanto ecológico.The ash produced by the burning of the rice husk presents potential for application in mortar production because has high silica content (SiO2), and so it can be used as pozzolan. This research aimed to verify the viability of rice husk ash (RHA) added to mortars for bricklaying. Chemical and mineralogical characterization of RHA was initially carried out and the pozzolanic activity was determined. For the production of mortars, the consistence of each mixture studied was determined and then reference mortars (without CCA) and mortars with incorporated RHA were produced with 6, 9, 15, 20 and 30% of RHA in partial substitution of cement for mortar 1:2:9 (mass ratio), in curing period of 28, 63 and 91 days for determination of mass density in the hardened material, water absorption and compressive strength. The results obtained allowed it to conclude that RHA presents pozzolanicity and the mortars with incorporated RHA had values superior to the reference mixtures in relation to the physical and mechanical performance probably due to pozzolanic reactions and that the utilization of RHA in mortars is feasible in relation to the technical and ecological aspects.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:33:45Z : No. of bitstreams: 1 000857609.pdf: 3741718 bytes, checksum: daa1ec1e62193ec2a603529b34d3a9aa (MD5) Pesquisas recentes têm demonstrado que o resíduo de cerâmica vermelha possui características que podem ser interessantes na confecção de materiais cimentícios. Objetiva-se, neste trabalho, avaliar a atividade pozolânica do Resíduo de Cerâmica Vermelha (RCV) finamente moído na produção de cimento Portland. Foram realizados ensaios iniciais para se determinar o tempo ideal de moagem do RCV. Em seguida, realizou-se a caracterização química e física do resíduo, pelos ensaios de microanálise (EDS), difração de Raio - X, análise termogravimétrica (TGA e DTA), perda ao fogo e microscopia eletrônica de varredura. Por fim, foram realizados ensaios de resistência à compressão em diferentes composições de argamassa, variando-se o teor de substituição do resíduo pelo cimento Portland. Através desses ensaios pode-se dizer que o RCV possui atividade pozolânica, pois possui em sua composição química sílica e alumina, e mesmo apresentando grande parte de seus elementos em estado cristalino, observou-se através da análise termogravimétrica que o RCV consome hidróxido de cálcio confirmando a sua atividade pozolânica, fazendo com que futuramente possa ser introduzido na composição dos cimentos compostos Recent researches has shown that Red Ceramic Waste (RCW) has characteristics that may be interesting in the production of cementitious materials. The objective, of this study is to evaluate the pozzolanic activity of the red ceramic waste finely ground in the production of Portland cement. Were performed initial testing to determine the optimal time for grinding of the RCW. Then, there was the chemical and physical characterization of the waste, by tests of microanalysis, X-ray diffractometry, thermogravimetric analysis, loss on fire and scanning electron microscopy. Finally, were carried out for compressive strength tests in different compositions of mortar, varying the substitution waste content of the Portland cement. Through these tests, one can said that the RCW has pozzolanic activity, because it has in its chemical composition of silica and alumina, and even presenting big part of its elements in crystalline state, was observed by thermogravimetric analysis that the RCW consumes calcium hydroxide confirming its pozzolanic activity, making future can be introduced in the composition of blended cements

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:22Z : No. of bitstreams: 1 000837061.pdf: 1904789 bytes, checksum: 8b4d526ca7ac778c3a7ead4be26f6682 (MD5) O cimento Portland é largamente utilizado na construção civil, sendo também um dos materiais mais utilizados do mundo. Porém, há uma grande emissão de CO 2 na produção do cimento Portland, então surge a busca por materiais alternativos na construção civil. Outro problema está relacionado com o crescimento da produção de cana-de-açúcar no Brasil. A folha de cana-de-açúcar é um subproduto da colheita da cana-de-açúcar, e ela possui como qualidade o seu poder calorífico para geração de energia, que é comparável ao do bagaço de cana-de-açúcar. Entretanto, a produção de energia a partir da queima da folha de cana-de- açúcar gera um resíduo, a cinza de folha de cana-de-açúcar. Este resíduo é o principal elemento deste trabalho, objetivando seu uso como material pozolânico em matrizes cimentantes substituindo parcialmente o cimento Portland. Neste trabalho, é estudado desde a produção desta cinza até a sua utilização em matrizes cimentantes. Primeiramente, é estudado o modo de obtenção de uma cinza com boas qualidades pozolânicas. Portanto, são utilizados fornos para queimar a folha e obter a cinza, depois esta passa por um processo de peneiramento e, finalmente, a moagem do material. Após obter a cinza, esta é caracterizada pela Composição Química, Difração de Raio-X, Granulometria, Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura. Em seguida, após a caracterização de cinza, esta é aplicada em pastas de cal/pozolana e cimento/pozolana com o objetivo de analisar sua reatividade pozolânica. Ensaios de Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura são utilizados como análise da evolução da reação pozolânica. Finalmente, a cinza é aplicada em argamassas substituindo parcialmente em massa... Portland cement is widely used in building construction, and one of the mostly materials used in the world. However, Portland cement production generates huge amount of CO 2, and, consequently, researches for alternative materials in building construction is growing up. Another problem is related to growth of sugarcane production in Brazil. Sugar cane straw is a byproduct of harvesting sugar cane, and one of its qualities is the calorific value for power generation that can be compared to sugar cane bagasse. However, the production of energy from burning sugar cane straw generates a waste, the sugar cane straw ash. The residue is the maing element in this work, aiming its use as pozzolanic material in cementitious binder replacing partially the Portland cement. In this work, is studied since the production of this ash until this use in cementing matrices. First, the method of obtaining a good ash with pozzolanic qualities is studied. Therefore, furnaces are used to burn the straw and obtain the ash, then it passes through sieves, and finally grinding the material. After obtaining the ash, it is characterized from Chemical Composition, X-Ray Diffraction, Particle Size, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Thermogravimetric Analysis and Scanning Electron Microscopy. Then, after characterizing the ash, it is assessed in cement pastes/pozzolan and lime/pozzolan to evaluate their pozzolanic reactivity. Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Thermogravimetric Analysis and Scanning Electron Microscopy are used to evaluate the development of pozzolanic reaction. Finally, the ash is used in mortars replacing partially in mass the Portland cement to evaluate the mechanical properties. Four different substitutions were assessed and were compared to the control with no sugarcane straw ash. Results from characterization of sugar cane straw ash and pastes, as well as mechanical properties of mortars, show ...

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. A propriedade pozolânica do resíduo industrial de lã de rocha (RWP), bem como sua incorporação em matrizes de cimento Portland foi analisada nesta pesquisa. A lã de rocha é um material isolante muito utilizado por diversas indústrias. Inicialmente caracterizou-se o resíduo através das técnicas: difratometria de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), análise térmica de Calorimetria Diferencial de Varredura e Termogravimetria (DSC/TG) na amostra comercial e no resíduo; classificação do resíduo segundo NBR 10.004 (2004), moagem, granulometria a laser e massa específica. Posteriormente, avaliou-se o potencial de atividade pozolânica do resíduo moído em 1 e 2 horas em pastas produzidas com RWP e hidróxido de cálcio, e identificou-se os compostos formados pela análise térmica (DSC/TG), (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para as idades de 28 e 90 dias, também para efeitos comparativos executou-se o ensaio de acordo com a NBR 5752 (2014) - Índice de atividade pozolânica Cimento Portland e NBR 15895 (2010) - Determinação do teor de hidróxido de cálcio fixado - Método Chapelle modificado. Os objetivos específicos desta pesquisa foram; caracterizar o resíduo de lã de rocha com intenção de sua valorização como material pozolânico. Obter o índice de atividade pozolânica para as duas curvas granulométricas do resíduo em estudo. Investigar o efeito da substituição do cimento Portland por resíduo de lã de rocha em argamassas. Pode-se concluir que, a utilização do resíduo industrial de lã de rocha como material pozolânico não foi conclusiva, o resíduo apresentou um potencial desenvolvimento de pozolanicidade em idade avançadas. No efeito fíler a incorporação dos resíduos de lã rocha trouxe efeitos benefícios, como aumento da resistência a compreensão. Os resultados encontrados mostram que o resíduo de lã de rocha utilizado nesta pesquisa pode ser classificado como classe II A - não inerte (não perigoso), possui característica de sólido amorfo e se enquadra como material pozolânico conforme estabelecido pela norma NBR 12653 (2014). Nas análises térmicas da amostra resíduo e comercial, apresentou contaminação por ferro no resíduo. A incorporação do resíduo nas pastas de hidróxido de cálcio, e nas argamassas aumenta a resistência à compressão, esta propriedade melhorada é o resultado da estrutura densa obtida pelo efeito de enchimento realizado pelas partículas do resíduo. Supostamente, os produtos da reação pozolânica começam a ser formados após 90 dias de idade conforme observações realizadas pelo MEV. O ensaio de Chapelle modificado não apresentou atividade pozolânica. Abstract : The pozzolanic property of industrial waste rock wool (RWP) as well as its incorporation in Portland cement was analyzed in this research. The rock wool is an insulating material widely used by several industries. Initially, the residue was characterized by the techniques: X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), thermal analysis Differential Scanning Calorimetry and Thermogravimetry (DSC/TG) in commercial sample and its residue; classification of waste according to NBR 10004 (2004), grinding, laser granulometry and specific weight. Subsequently, we assessed the potential ground waste pozzolanic activity in 1 and 2 hours on ground produced by RWP and calcium hydroxide, and identified the compounds formed by thermal analysis (DSC / TG), (XRD) and (MEV ) to the ages of 28 and 90 days. Also for comparative purposes, it was executed the test according to NBR 5752 (2014) - pozolância Portland cement activity level and NBR 15895 (2010) - Determination of fixed calcium hydroxide content - modified Chapelle method. The objectives specific of this research were; characterize the rock wool waste with intention of upgrading them pozzolanic material. Get the pozzolanic activity index for the two size distribution curves of the residue in the study. To investigate the effect of replacing Portland cement for rock wool waste in mortars. It can be concluded that the use of industrial waste rock wool as a pozzolanic material was not conclusive, the residue showed a potential development of advanced age pozzolanic. In effect fillers the incorporation of rock wool waste brought beneficial effects, such as increase the compressive strength. The results show that the rock wool waste used in this study can be classified as class II A - not inert (non-hazardous) has amorphous solid feature and fits as pozzolanic material as established by NBR 12653 (2014). In the thermal analysis of the sample waste and commercial, showed contamination with iron in the waste. The incorporation of the waste on calcium hydroxide pastes, mortars and increases the compressive strength of this improved property is the result of dense structure obtained by filling effect achieved by the particulate waste. Supposedly of the pozzolanic reaction products begin to be formed after 90 days of age, according to observations made by SEM. The modified Chapelle test showed no pozzolanic activity.

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações Actualmente o país dispõe de património construído significativo, que obviamente vai precisando de manutenção e reparação para ir assegurando as suas funcionalidades com segurança. Neste sentido, a reabilitação de edifícios é necessária à preservação dos seus aspectos funcionais enquanto, concomitantemente, concorre para a mitigação dos impactos ambientais do sector da construção, particularmente, se reutilizar resíduos industriais. Neste contexto, o presente trabalho final de mestrado pretende avaliar a viabilidade de incorporar o catalisador exausto da unidade de “cracking” catalítico (FCC), gerado na refinaria da Petrogal, em Sines, como substituto parcial da cal hidráulica deargamassas para reabilitação de edifícios. A campanha experimental incluiu o estudo de três famílias de argamassas de cal hidráulica, sendo que uma das famílias eram argamassas comerciais para reabilitação de edifícios - que neste trabalho foram usadas para referência - e as outras duas famílias eram argamassas nas quais a cal hidráulica foi substituída parcialmente entre 0 e 10%, em massa, pelo catalisador exausto de FCC. Estas duas famílias de argamassas diferiram entre si nas areias que se usaram na sua preparação (numa das famílias usou-se areia mista predominantemente siliciosa, na outra areia calcária). Os ensaios realizados no estado fresco foram: consistência por espalhamento (no qual se considerou o valor do espalhamento constante, variando a quantidade de água inserida nas argamassas) e o ensaio de massa volúmica. No estado endurecido das argamassas avaliaram-se: as resistências mecânicas à flexão e à compressão aos 28 e 91 dias de hidratação; a absorção de água por capilaridade e a respetiva secagem; a permeabilidade à água líquida; a velocidade de propagação de onda ultrassónica; a resistividade eléctrica; a variação dimensional e a tensão de aderência ao suporte. Os resultados deste estudo mostraram que a incorporação do resíduo de FCC em argamassas de cal hidráulica contribui para o aumento da resistência à compressãoquando comparados com os valores de resistência mecânica das argamassas cujo ligante era, apenas, cal hidráulica. Este comportamento é atribuído à elevada actividade pozolânica do resíduo de FCC. A presente dissertação permitiu, ainda, concluir que, o aumento da quantidade do resíduo de FCC incorporado, tendencialmente conduz a valores de resistividade eléctrica maiores, tanto aos 28 como aos 91 dias de idade, e por outro lado o aumento da quantidade de resíduo de FCC incorporado contribui para a diminuição do coeficiente de absorção de água por capilaridade aos 28 dias. Relativamente à variação dimensional, verifica-se que independentemente das condições de cura adoptadaspara as argamassas – dentro ou fora de água - estas sofrem retracção apresentando aos 91 dias de idade, valores superiores aos 28 dias de idade. No entanto, na gama de teores de incorporação de resíduo estudada, os valores da retração não são,tipicamente, influenciados pela quantidade de resíduo presente no ligante, embora, nas argamassas sujeitas à cura fora de água, preparadas com areia siliciosa se observe uma ligeira tendência para o aumento da retracção, à medida que se aumenta a quantidade de resíduo de FCC, tanto aos 28 como aos 91 dias de hidratação . Abstract: Nowadays the country is dealing with some built heritage, which will obviously need maintenance and repair to ensure their functionality safely. Therefore, the resources to the building rehabilitation is a necessary practice to preserve functions but also to mitigate the environmental impacts of the construction sector, specially if it reuses industrial wastes. This work intends to evaluate the viability of using the spent catalyst generated by the fluid catalytic cracking (FCC) unit as a partial replacement of hydraulic lime forrehabilitation mortars. This waste is generated in the FCC unit at Sines Refinery (owned by Portuguese oil company, Petrogal) The experimental program included the study of three families of hydraulic lime mortars, one of the families were commercial hydrated lime mortar, used for reference and the other two families were mortars where the lime has been replaced partially between 0 and 10 % in mass, with waste FCC. These families of mortars differ in the sands present in their constitution (where as in one case it is sand predominantly siliceous in the other family is limestone sand). The tests that were done in the fresh state were: a flow consistence (in which was considered the value of the flow constant, varying the amount of water inserted) and the density test. In the hardened state were evaluated: the flexural and compressive mechanical strengths, at the 28th and the 91st days of hydration; the water absorption by capillarity and its drying; the permeability to liquid water; the propagation velocity of the ultrasonic wave; electrical resistivity; dimensional variation and tension adherence to the support. This study showed that the incorporation of the waste FCC in hydraulic lime mortars, contribute to the increase of the compressive strength when compared to the strength values of the mortars that only uses only hydraulic lime as binder. This dissertation also allowed to conclude that the increased amount of the incorporated waste FCC tends to lead to higher electrical resistivity values, both at the 28th and at the 91st days of age and on the other hand increasing the amount of incorporated waste FCC contributes to reduce the coefficient of capillarity at the 28th day. Regarding the dimensional variation, it appears that independently of the curing conditions adopted for mortars - in or out of water - these always suffer shrinkage at the 91st day, higher values than at the 28th day. However, the shrinkage values and not typically influenced by the amount of waste FCC used, although in the mortars cured outside of water and prepared with siliceous sand it was observed a slight tendency to shrinkage, as the amount of waste FCC was increased, both at the 28th and at the 91st days of hydration.

This paper presents an alternative method for the evaluation of the pozzolanic potential of geological materials. This method is based on X ray powder diffraction analysis of mortars obtained from a mixture of two parts of lime (calcium hydroxide) and one part of ground material and water. The mixture is put to dry in an oven at 30o C during 7 days when maximum consumption of lime due to pozzolanic reaction occurs. The mortar is ground and then submitted to X ray powder diffraction analysis, which reveals new compounds formed as products of pozzolanic reaction. The most important compounds are associated with hydrated calcium silicate (C-S-H) and its derivatives with aluminum, iron, sodium and potassium. The presence of these new compounds indicates that the geological material may present a favorable pozzolanic reaction and be, therefore, a natural pozzolan.

Prospection of pozzolanic materials in the Parana Basin, State of Sao Paulo, identified a sedimentary rock composed essentially of siliceous spicules of sponges and of siliceous frustules, known as diatomaceous earth. Such siliceous skeletons present pozzolanic properties as they react with calcium hydroxide forming a cementitious material. We present analytical techniques for preliminary qualification and quantification of pozzolanic materials. Besides, X ray diffraction and scanning electron microscope analyses for diatomaceous earth are also examined. Selected samples composed essentially of siliceous skeletons submitted to pozzolanic reactivity tests with lime mortar gave compressive strengths at 7 days greater than 6 MPa. Although these rocks can be considered as natural pozzolans, they cannot fulfill the needs of the cement industry. On the other hand, they can be used as raw materials for manual brick fabrication, which is an important issue to stabilize rural populations.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:23Z : No. of bitstreams: 1 000837029.pdf: 2125746 bytes, checksum: 3c7acd4bd3c47790e571b23a516ef2d6 (MD5) Vários segmentos da sociedade têm se voltado para os conceitos da sustentabilidade, pesquisando alternativas para minimizar os impactos causados pelo consumo, muitas vezes, indiscriminado de matéria-prima e pelo grande volume de resíduos gerados, entre os quais se incluem os resíduos de borracha. Neste sentido, diversos trabalhos de engenharia têm indicado que a adição de resíduos de borracha de pneu têm potencial para promover a redução da massa específica de matrizes cimentícias. Deste modo, objetivou-se neste trabalho avaliar a aplicação de resíduos de borracha de pneu na confecção de concretos leves, com massa específica aparente inferior a 2000 kg/m3, tendo em vista a sua aplicação em blocos de concreto para alvenaria. Observou-se que houve uma diminuição da resistência à compressão do concreto, razão pela qual adotou-se o procedimento de substituir 10% de cimento por metacaulim (em massa). Objetivou-se ainda, neste trabalho, promover uma destinação apropriada para este resíduo e assim minimizar os possíveis impactos ambientais, muitas vezes causados pela sua destinação inadequada. Foram produzidos traços de concreto sem resíduo (concreto referência), com 9,2%, 18% e 26,8% de resíduo em substituição do agregado miúdo, em relação ao volume. Confeccionaram-se corpos de prova cilíndricos 10 cm x 20 cm e blocos de concreto 14 cm x 19 cm x 29 cm, os quais foram ensaiados visando a determinação da resistência à compressão simples. Os blocos de concreto foram também submetidos a ensaios de absorção. Constatou-se que entre os traços ensaiados, o resultado menos favorável foi obtido para os blocos produzidos com 26,8% de resíduo, os quais apresentaram resistência característica à compressão de 2,74 MPa e absorção de 6,96%, resultados que atendem às prescrições da NBR 6136 para a confecção de blocos vazados de concreto para alvenaria Various segments of society have focused on the concepts of sustainability, researching alternatives to minimize the impacts caused by the often indiscriminate consumption of raw materials and the large volume of waste generated, among which include the waste rubber. Accordingly, many engineering studies have shown that the addition of waste rubber tire has the potential to promote the reduction of specific mass of cementitious matrices. Thus, the aim of this study was to evaluate the application of these wastes in the manufacture of lightweight concrete, with specific mass less than 2000 kg/m3, with a view to their application in concrete block masonry. It was observed that there was a decrease in compressive strength of the concrete, which is why we adopted the procedure of replacing 10% of metakaolin in cement (by mass). Still aim of this study, promote appropriate disposal for this waste and to minimize possible environmental impacts, often caused by their improper disposal. Ratio of concrete were produced without residue (reference concrete), with 9,2%, 18% and 26,8% of residue in substitution fine aggregate, in relative to the volume. Were produced cylindrical specimens 10 cm x 20 cm and concrete block 14 cm x 19 cm x 29 cm, which were tested in order to determine the compressive strenght. The concrete blocks were also tested for absorption. It was found that among the tested ratios, the less favorable result was obtained for the blocks produced with 26,8% of residue, which showed characteristic compressive strength of 2,74 MPa and absorption of 6,96%, results that meet the requirements of NBR 6136 for the manufacture of hollow concrete block mansory

É um consenso que a cinza de casca de arroz é um resíduo agrícola com comprovada eficiência pozolânica. Contudo, por se tratar de um resíduo, apresenta problemas de variabilidade decorrente dentre outras coisas de sua origem e dos diferentes processos de geração, fator este que dificulta sua comercialização. Hoje em dia, a determinação da atividade pozolânica do resíduo e determinada pela NBR 5752[3] (ABNT, 2012) e NBR 5751(2)(ABNT, 2012). A desvantagem com relação a estes ensaios é o tempo que se leva para ter uma resposta. Nesse sentido, este trabalho visa analisar a eficiência do refinamento de Rietveld para avaliar a pozolanicidade através do parâmetro denominado de índice de amorfismo. Por meio desse refinamento é possível dizer, de forma quantitativa, a porcentagem de elementos reativos que o resíduo apresenta, operadores com conhecimento da técnica de análise levam em torno de dois dias para apresentar os resultados. Para avaliação dessa técnica, as cinzas foram produzidas através da queima em diferentes temperaturas (500, 600, 800, 900 e 1100 ºC). Fixou-se o tempo de queima do material em três horas e a taxa de aquecimento em 5 ºC/min, e resfriamento lento. Posteriormente realizou-se a moagem da cinza e quantificação do índice de amorfismo por meio de refinamento Rietveld. Os resultados demonstraram que o índice de amorfismo pode ser utilizado como parâmetro de controle de cinzas residuais, visto que cinzas com elevado índice de amorfismo apresen-tam uma boa pozolanicidade. Rice husk ash (RHA) is an agricultural by-product with well-known pozzolanic properties. However, the widespread commercial use of RHA is hindered by the lack of consistency between batches of this material and by the lack of quick and inexpensive quality control parameters. This study presents some basic principles for the quantification of the amorphous phases of RHA with the assumption that mineralogic characterization with X-ray diffraction can be a good quality control method for use residual or controlled ashes. The samples in this study were prepared with a lithium fluoride (LiF) standard and phase quantification was carried out using Rietveld's refinement method. The analysis of the phases was successfully conducted and results were satisfactory, with maximum relative standard deviation of 5%. These results show that quantitative analysis by Rietveld refinement can be used in the characterization of construction waste.

O uso adequado de pozolanas possibilita a produção de cimentos especiais, de menor custo de fabricação e de maior durabilidade que os correspondentes sem adição. O emprego dessas adições minerais possibilita ganhos significativos em termos de produtividade e uma extensão da vida útil dos equipamentos de produção e da própria jazida de calcário, também ajudando na diminuição de CO2 lançado na atmosfera. As zeólitas têm sido utilizadas como material pozolânico em misturas com "terras vulcânicas" e água nas construções desde o tempo do antigo Império Romano. Nos dias atuais, existem muitas discussões envolvendo reatividade pozolânica das zeólitas naturais na incorporação dos cimentos Portland. Na Região nordeste do Brasil, zeólitas sedimentares relacionadas a arenitos da Bacia do Parnaíba foram descobertas pelo Serviço Geológico do Brasil nos anos 2000. Estes arenitos são constituídos em sua maioria de quartzo, zeólitas naturais (estilbita) e argilominerais (esmectita). Estudos preliminares constataram que este arenito pode ser empregado como material pozolânico em sistemas a base de cimento Portland, desde que o material seja peneirado para remoção do quartzo e ativado termicamente, uma vez que a estilbita é uma zeólita de baixa atividade pozolânica. O objetivo geral desse trabalho foi determinar qual proporção de arenito zeolítico ativado termicamente proporciona melhores propriedades mineralógicas e mecânicas ao cimento Portland. No programa experimental empregou-se o arenito zeolítico passante na peneira 200# e calcinado à temperatura de 500ºC. A análise química das amostras foi realizada por espectroscopia de fluorescência de raios-x e a caracterização mineralógica por difração de raios-x e análise termogravimétrica e termodiferencial. O comportamento da hidratação dos cimentos foi avaliado através de calorimetria de condução, difratometria de raio-X e análises termodiferencial e termogravimétricas. Para avaliação da atividade pozolânica foi adotado um ensaio mecânico de resistência à compressão em argamassas cimento Portland (CP I -S) e areia, com percentuais de substituição de cimento por arenito de 10, 20 e 30%. Os resultados mostraram que o arenito zeolítico calcinado com a percentual de substituição de 10% proporcionou às argamassas melhor resultado tem termos de resistência à compressão simples, contudo estudos mais aprofundados de durabilidade e a idades mais avançadas podem indicar que teores mais elevados do arenito zeolítico podem também ser apropriados para a produção de concretos, principalmente em obras de infraestrutura como barragens, canais, entre outras. The proper use of pozzolans enables the production of special cements with lower manufacturing cost and higher durability in comparison with cements without mineral additions. It also enables significant gains in productivity and in equipment service life in the factory as well as reduce the CO2 emission into the atmosphere. Zeolites have been used as pozzolanic material in mixtures with Fuller's Earth and water in buildings from the ancient Roman Empire. Nowadays, there are many discussions involving pozzolanic reactivity of natural zeolites in the incorporation to Portland cement. In the Northeastern region of Brazil, sedimentary zeolites related to sandstones of the Parnaiba Basin were discovered by the Geological Survey of Brazil in the 2000s. These sandstones are mainly composed by quartz, natural zeolites (estilbity) and clay (smectite). Preliminary studies have pointed that this sandstone may be used as pozzolanic material in Portland cements. The material must be previously grinded to remove quartz and thermally activated, since stilbite is a zeolite with low pozzolanic activity. The aim of this study was to evaluate the ideal amount of thermally activated zeolitic sandstone to be incorporated in the Portland cement in order to improve its mechanical and mineralogical properties. In the laboratory, the < # 200 fraction of the zeolitic sandstone was calcined at 500 º C. Chemical and miner-alogical analysis were carried out by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) and X-ray Diffractometry (XRD), respectively. The hydration behavior of the cements was evaluated using heat-flow calorimetry, besides thermal analysis and XRD. To evaluate the physical properties, mechanical testing of compressive strength in cement mortar Portland with different proportions of sandstone was carried out. The results showed that the AZ2-3 zeolitic sandstone with the proportion of 10% incorporated in Portland cement type CPI-S, showed the best result of compressive strength and mineralogical properties of the samples suitable for the production of CPII-Z type commercial cement.

O presente trabalho tem a finalidade de verificar o comportamento do concreto de cimento Portland Branco com adição de metacaulim e sílica ativa, avaliando o comportamento mecânico, a absorção de água e o nível de porosidade e durabilidade em concretos com este aglomerante. Para isso, foram realizados ensaios no estado plástico (consistência e massa específica) e endurecido (resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade, absorção de água, penetração de cloretos e carbonatação). Foram realizadas avaliações de sua resistência à compressão axial e à tração por compressão dimetral nas idades de 7 e 28 dias através do método IPT/EPUSP que utiliza os traços 1:5, 1:3,5 e 1:6,5. O módulo de elasticidade aos 28 dias. Além destes foi avaliada a permeabilidade por meio de ensaio de absorção; durabilidade através do ensaio acelerado de cloretos e da carbonatação; a porosidade foi verificada com a realização da microscopia eletrônica de varredura. De maneira geral, verificou-se que mesmo a resistência dos concretos de menor proporção agregado/aglomerante (traço pobre), está acima das resistências mais usuais na região metropolitana de Belém que é em torno de 25 a 30 MPa, visto que o cimento branco utilizado é o estrutural, por isso, justifica-se o alcance destes valores mesmo com traço pobre. Com relação à permeabilidade, os resultados demonstraram que assim como a resistência, esta é dependente do tipo de cimento empregado e das adições utilizadas. Os valores mais elevados de permeabilidade foram obtidos nos concretos referência (sem adição). Para estudar a porosidade viu-se que concreto referência apresenta-se menos compacto e com mais poros perceptíveis, principalmente os com maiores proporções agregado/aglomerante. Já nas micrografias dos concretos CMT e CSA, é possível observar uma menor quantidade de poros na região ocupada pela pasta Por fim, foi feita uma comparação das propriedades mecânicas, capacidade de absorção de água e porosidade do Cimento Portland Branco (CPB). The present work aims at investigating the behavior of White Portland cement concrete with addition of metakaolin and silica fume, evaluating the mechanical behavior, the behavior regarding water absorption and porosity level and durability in concrete with this binder. For this purpose, assays were performed in plastic state (consistency and density) and hardened (compressive strength, diametral tensile strength by, modulus of elasticity, water absorption, carbonation and penetration of chloride). Reviews of its compressive strength and tensile strength at the ages of 7 and 28 days by IPT/EPUSP method that uses traces 1:5, 1:3.5 and 1:6,5 were performed. The modulus of elasticity at 28 days. Besides these permeability was evaluated by absorption test; through accelerated durability testing of chlorides and carbonation, porosity was verified by carrying out the scanning electron microscopy. In general, it was found that even the resistance of concrete with the lowest aggregate/binder (poor trait), the proportion is above the more usual resistance in the metropolitan region of Belém which is around 25-30 MPa, whereas white cement used is structural, so it is justified to reach these values even with poor trait. With regard to permeability, the results demonstrated that as resistance, this is dependent on the type of cement used and the additions used. The highest permeability values were obtained in specific reference (without addition). To study the porosity was seen that concrete reference presents more compact and less noticeable pores, especially those with higher aggregate/binder ratios. Already in the micrographs of CMT concrete and CSA, you can see a smaller amount of pores in the region occupied by folder Finally, a comparison was made of the mechanical properties, water absorption capacity and porosity of white Portland cement (CPB).

As argamassas podem ser consideradas como a mistura de aglomerantes e agregados com água, possuindo capacidade de endurecimento e aderência. Como alternativa, é proposto produção de argamassas utilizando como agregado miúdo resíduos de construção civil (RCC), rico em silicoaluminatos, gerado nas obras de demolições e reformas, e cinza volante (CV) como material pozolânico, obtida a partir da combustão do carvão mineral em caldeiras de leitos fluidizados, em substituição parcial ao cimento Portland. Neste contexto, o resíduo de construção civil foi beneficiado e caracterizado pelas análises de espectrofotometria de raios- X e difração de raios-X, a cinza volante foi caracterizada pela análise granulométrica e espectrofotometria de raios-X. Para produção das argamassas formularam-se composições de RCC nas proporções de 95, 90, 85, 80, 75 e 70%; CV de 0, 5, 10, 15, 20 e 25% e 5% de cimento Portland CP II Z 32, sendo que em cada composição do traço de argamassa foi adicionado 0,8% em volume de água e para o ensaio reológico utilizou-se as mesmas proporções de resíduos (RCC e CV) com 35% em volume de água. Após a cura de 28 dias os corpos de prova foram submetidos a ensaios físicos de absorção, porosidade e massa específica aparente; ensaio mecânico de resistência à compressão e análise de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, cujos resultados obtidos mostraram-se ser viável a utilização da cinza volante e RCC na construção civil, na produção de argamassas. The mortas can be considered as a mixture of the binders and aggregates with water, having capacity of the induration and adherence. Instead, it is suggested the production of mortas using civil construction waste, with plenty silicoaluminates, obtained in demolitions and reforms of build, and fly ash as material pozzolana, obtained of the combustion of mineral coal in fluidized bed boilers, in partial replacement of Portland cement. The civil construction wastes were benefited and characterized by X-ray spectrometry and X-ray diffraction. The fly ash was characterized by granulometric analyze and X-ray spectrometry. The mortars of the were prepared using the following compositions of RCC, 95, 90, 85, 80, 75 and 70%; CV of 0, 5, 10, 15, 20 and 25% e 5% of Portland CP II Z 32 cement. In all the compositions were put 0,8% of water and the rheological testing was used the same proportions residue (RCC e CV) with 35% water. The specimens were cured for 28 days and after were submitted physical trials of absorption, porosity and bulk density; mechanical trials of resistance to compression and analysis of X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results obtained show that the recycling of civil construction waste and the use of fly ash and RCC is a promising technique in production of mortas.

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2014-12-02T11:20:49Z : No. of bitstreams: 1 000797135_20141220.pdf: 386663 bytes, checksum: 4fc2e020a9263680e8a56ad8b8775a18 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-12-22T13:03:01Z: 000797135_20141220.pdf,Bitstream added on 2014-12-22T13:03:31Z : No. of bitstreams: 1 000797135.pdf: 4648459 bytes, checksum: 6626d453cb5f254b3abdd784d5f49a07 (MD5) Atualmente, observa-se uma grande preocupação com a produção de resíduos oriundos de estações de tratamento de esgoto. O sistema de tratamento de águas residuárias baseado na técnica de lodo ativado é amplamente usado em todo o mundo, e, basicamente, consiste na separação da parte sólida do esgoto por meio de um processo de desidratação por centrifugação. Neste processo, o esgoto, em uma segunda fase, que é enviado para os reatores de UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), onde esta sujeita à digestão anaeróbica, gerando gás metano e lodo anaeróbico. Este lodo é enviado para centrífugas e, mais tarde, lançado em caçambas e enviado para aterros sanitários O resíduo final deste processo tem preocupação ambiental, uma vez que este material tem sido lançado diretamente em aterros, sem um estudo sobre a possibilidade de outras aplicações. Algumas aplicações deste material já foram investigadas por diversos pesquisadores, como, por exemplo, para a produção de biogás e fertilizantes, e para a geração de energia. Hoje em dia, a indústria da construção civil está procurando a reutilização de vários produtos para serem aplicados na fabricação de argamassas e concretos. Alguns destes materiais podem apresentar propriedade pozolânica enquantos outros podem ser utilizados como uma adição com caracteristica de filler.O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial pozolânico da cinza de lodo de águas residuárias, por meio de técnicas instrumentais, visando uma futura aplicação na produção de argamassa e concreto. Após a realização de procedimentos de transporte, secagem, moagem e calcinação do lodo de águas residuárias, e de ensaios de granulometria, perda de massa em relação ao fogo, de determinação do teor de cloretos, de determinação do teor de resíduos insolúveis, de difração de raios-X e de fluorescência de Raios-X, de Termogravimetria ... Currently, there is a great concern for waste originating from sewage treatment plants. The system of wastewater treatment technique based on the activated sludge is widely used throughout the world, and basically consists in the separation of the solid part of the sewage through a dehydration process by centrifugation. The sewage, in a second phase of this process, it is sent to the reactors called Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), and, in that place, it is subjected to an anaerobic digestion, generating methane gas and anaerobic sludge. This sludge is sent to centrifuges and later released in buckets and transported to landfill. The final residue of this process has environmental concern since this material has been introduced directly in a landfill without a study on the possibility of other applications. Some applications of this material have been investigated by several researchers, for example, for producing biogas, fertilizers, and power generation. Nowadays, the civil construction industry is looking for the reuse of various types of residues in order to apply in the production of mortar and concrete. Some of them may have a pozzolanic property while others can be used as an addition (filler effect). The objective of this work is to evaluate the pozzolanic potential effect of the wastewater sludge ash through instrumental techniques, aiming at a future application in the production of mortar and concrete. Ashes were obtained after the realization of procedures of transporting, drying, grinding and calcining the sludge wastewater. After the tests of particle size measurement, of loss of mass in fire, of the content of chlorides and of insoluble residues, of diffraction and fluorescence of X-rays, of thermogravimetry, and of scanning electron microscopy, applied to the ashes and to the pastes that was made with them, it was possible to verify that this material has a pozolanic potential ...

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-11Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000801735.pdf: 3565884 bytes, checksum: 1eb296dbfac5fbe4e855baff45035391 (MD5) O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, devido a sua alta produção, enormes quantidades de cinza de bagaço cana-de-açúcar são geradas após a fabricação de álcool e açúcar. A fim de encontrar uma aplicação sustentável para este material residual, este trabalho avalia a produção e utilização de cinza de bagaço cana-de - açúcar (CBC), tanto na produção de aglomerantes com cimento Portland e também em aglomerantes ativados alcalinamente. As propriedades físicas e químicas de CBC foram avaliadas e, os resultados obtidos demonstraram que a CBC apresentou um baixo teor de matéria orgânica (4,4 %) e um elevado teor de SiO2 (78,6 %). A análise por meio do DRX mostrou a presença de fases cristalinas na CBC, sendo o quartzo a fase principal cristalina e a sua presença pode ser atribuída contaminação do bagaço por impurezas do solo. O uso de CBC em substituição parcial ao cimento Portland foi analisado para diferentes porcentagens e tempos de cura. A Reatividade pozolânica da CBC também foi determinada em pastas hidróxido de cálcio / CBC e pastas de cimento Portland / CBC por meio de análise termogravimétrica (TGA). Os resultados confirmaram a reatividade pozolânica da CBC. Para a produção de argamassas e pastas ativadas alcalinamente, trabalhou-se com uma mistura de escória de alto-forno / CBC. Diferentes porcentagens de CBC na faixa de 0-50 % e diferentes tipos de soluções ativadoras foram usadas neste estudo, tais como: hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e solução de silicato de sódio. As argamassas ativadas alcalinamente apresentaram resistência à compressão variando de 15-50 MPa, após 90 dias de cura à temperatura ambiente. A análise microestrutural para pastas e argamassas ativadas alcalinamente foram realizadas utilizando diversas técnicas instrumentais, tais como: TGA, FTIR, DRX, SEM e PIM. Para a análise da durabilidade ... Brazil is the biggest worldwide sugar cane productor and, due to its high production, huge amounts of sugar cane bagasse ash are generated after alcohol and sugar manufacture. In order to find out a sustainable application for this waste material, this work assess the production and use of sugar cane bagasse ash (SCBA) both in Portland cement blended and also in alkali-activated binders. Physical and chemical properties of SCBA were assessed and, obtained results showed that SCBA presented low organic matter (4.4%) and a high SiO2 content (78.6%). XRD pattern showed the presence of crystalline phases in the SCBA, mainly quartz assigned to the soil impurities. The use of SCBA in Portland cement blended mortars was achieved in different percentages and for different curing time. Pozzolanic reactivity of SCBA was also determined in calcium hydroxide/SCBA pastes and Portland cement/SCBA pastes by means of thermogravimetric analysis (TGA) for different curing time. The results confirmed the pozzolanic reactivity of SCBA. SCBA was also used in binary systems blast furnace slag/SCBA for the production of alkali-activated binders. Different percentages of SCBA in the range 0-50% and different types of activating solutions such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium silicate solution were used in this study. Compressive strength mortars in the range 15-50 MPa were yielded after 90 curing days at room temperature. Microstructural analyses for alkali-activated binders were performed using several instrumental techniques such as TGA, FTIR, XRD, SEM and MIP. The durability of selected alkali-activated mortars were tested both in acid attack (HCl, HAc and HN4Cl) and sulfate attack (Na2SO4 and MgSO4). The obtained results were compared to a Portland cement mortars and depending on the attack and on the activating solution, alkali-activated binders can present increment on the compressive strength even ...

O presente trabalho apresenta uma caracterização e avaliação de argilas oriundas de estéril de mineração de concentrado fosfático da microrregião de Araxá, MG, como adição pozolânica. Foram utilizadas três argilas de tonalidades distintas denominadas argila amarela (AA), argila vermelha (AV) e argila intermediaria (AI) coletadas em condição in natura em diferentes níveis de profundidade de escavação na mina de extração de fosfatados. Inicialmente foi feita a caracterização física para se conhecer sua distribuição granulométrica seus limites de liquidez e plasticidade. Logo após, as argilas foram beneficiadas por moagem e peneiramento sendo o passante na peneira de abertura 0,075mm (200#) utilizado em uma caracterização por difratometria de raios-x DRX, análises térmicas DTA e TGA, espectroscopia de fluorescência de raios-X por energia dispersiva EDX e microscopia eletrônica de varredura MEV. Num segundo momento as argilas foram calcinadas em forno elétrico do tipo mufla, e submetidas às condições de calcinação em três temperaturas (680, 760 e 840ºC). Os níveis de atividade pozolânica das argilas calcinadas foram medidas através da variação da condutividade elétrica em solução saturada de Ca(OH)2, e também a partir do resultado da carga de ruptura à compressão alcançada por argamassas com substituição de 35% do volume de cimento pelo material calcinado. Os resultados indicaram que as argilas calcinadas apresentaram alto nível de atividade pozolânica podendo ser utilizadas como substitutas parciais do cimento portland, apontando assim como uma possibilidade de aproveitamento deste material considerado estéril. The present study shows a characterization and evaluation of clays from sterile of mining phosphate concentrated in the micro region of Araxá, MG, as pozzolanic addition. Three clays of distinct shades where used: yellow clay (AA), red clay (AV) and intermediate clay (AI), the samples were collected in natural conditions in different excavation depth levels in the phosphate extraction mine. At first, a physical characterization was performed to know the size distribution, the liquidity and plasticity limit. Next step, the clay samples were treated by an improvement process being grinded up and passed through a 0,075mm(200#) opening sieve, used in a characterization by X-Ray diffraction (XRD), thermal analysis (DTA), thermo gravimetric analysis (TGA), X-Ray fluorescence spectroscopy by dispersive energy (EDX), and scanning electronic microscopy (SEM). Second step, the clay samples were calcined in an electric oven furnace muffle type, then they were submitted to three temperatures (680, 760 and 840ºC) calcination conditions. The pozzolanic activity levels of the calcined clays where measured through electric conductivity variation in saturated solution of Ca(OH)2, and the resistance to compression of mortars with the 35% of the cement volume by the calcined material. The results were that the calcined clays presented a high level of pozzolanic activity so that they can be used as partial substitution of portland cement, in this way showing that they can be one of the possibilities of advantage of this material considered sterile.

The Brazilian cement industry produced 64 million tons of cement in 2012, with noteworthy contribution of CP-II (slag), CP-III (blast furnace) and CP-IV (pozzolanic) cements. The industrial pole comprises about 80 factories that utilize raw materials of different origins and chemical compositions that require enhanced analytical technologies to optimize production in order to gain space in the growing consumer market in Brazil. This paper assesses the sensitivity of mineralogical analysis by X-ray diffraction associated with cluster analysis to distinguish different kinds of cements with different additions. This technique can be applied, for example, in the prospection of different types of limestone (calcitic, dolomitic and siliceous) as well as in the qualification of different clinkers. The cluster analysis does not require any specific knowledge of the mineralogical composition of the diffractograms to be clustered; rather, it is based on their similarity. The materials tested for addition have different origins: fly ashes from different power stations from South Brazil and slag from different steel plants in the Southeast. Cement with different additions of limestone and white Portland cement were also used. The Rietveld method of qualitative and quantitative analysis was used for measuring the results generated by the cluster analysis technique.

Materiais ricos em sílica e/ou alumina reativas, e com granulometria fina, podem ser utilizados, em geral, como pozolanas em argamassas e betões. Esses materiais podem contribuir para a otimização das argamassas e dos betões, na medida em que lhes conferem uma melhoria das suas características, em particular, aumentam a sua durabilidade e campo de aplicação. Os materiais pozolânicos podem ser de origem natural ou artificial, incluindo-se neste grupo alguns sub-produtos industriais. As pozolanas naturais necessitam apenas de um tratamento de moagem; já as artificiais são obtidas, em geral, após tratamentos térmicos, e por vezes também de moagem. A utilização de pozolanas provenientes de subprodutos industriais ou outros resíduos permite atingir vários objetivos: por um lado, uma valorização desses resíduos, que deixam de ter de ser depositados em aterro, contribuindo em termos ambientais, e também na sustentabilidade da construção, já que quando utilizados em substi-tuição parcial dos ligantes, promovem a economia de recursos naturais e energéticos. De forma a poder-se avaliar a viabilidade do tratamento e utilização de materiais com características pozolânicas, interessa aferir a sua reatividade em presença de hidróxido de cálcio. Na bibliografia são descritos vários métodos para determinar este parâmetro. No entanto, a sua viabilidade para cada tipo de pozolanas não está ainda devidamente estabelecida e a sua utilização necessita de ser bem fundamentada. Este trabalho pretende dar contributos nessa perspetiva, tendo-se para tal efetuado o levantamento dos diversos métodos existentes e aferido a sua viabilidade por aplicação à caracterização de diferentes tipos de materiais ricos em sílica e/ou alumina maioritariamente produzidos em Portugal. Concluiu-se da análise dos resultados obtidos que a reatividade dos materiais pozolânicos depende, para além da superfície específica, da composição química e mineralógica. Relativamente ao tipo de ensaio de avaliação de reatividade a aplicar, concluiu-se que a escolha depende da finalidade da aplicação duma determinada pozolana. Assim, o ensaio Chapelle é o mais indicado quando se pretende apenas estudar a viabilidade de utilização de um determinado material como pozolana; já o ensaio normalizado de Fratini será mais adequado para o estudo específico de ligantes pozolânicos; o ensaio do Índice de Atividade é o mais adequado quando é fundamental determinar as resistências mecânicas de argamassas e betões produzidos com pozolanas. Agradece-se o apoio do LNEC através dos projetos Materiais com interesse histórico. Durabilidade e caracterização e Durabilidade do betão. Especificação e avaliação. Os autores agradecem ainda o financiamento da FCT ao projeto METACAL (PTDC/ECM/1001431/2008). 27 2 12p DM/NMM 2012 18 a 20 de dezembro

The carbonation in concrete is caused by the penetration of environmental carbonic anhydride (CO2) in concrete by diffusion, being considered one of more important structures pathologies. It occurs naturally in concrete structures, from the surface and causes the alkalis neutralization reactions, depassivating the rebars and its corrosion possibility. In this study the concrete investigation with 14 years old composed by binary and ternary mixtures of pozzolans as silica fume (10%), fly ash (25%), rice husk ash (25%), fly ash and silica fume (15+10)% and fly ash with rice husk ash (10+15)%. The natural carbonation depths were measured in cylindrical specimens with 0,5, 1, 2, 4 and 14 years readings, exposed in lab internal environment, in normal conditions of temperature and CO2 concentrations. Natural carbonation coefficients in the five cited ages were calculated, in equality of water/binder (w/b) relationship (0.35, 0.45 and 0.55), and 50 and 60 MPa axial compressive strength, and the results were compared with the short term tests (accelerated). Microstructure analysis by means of remained calcium hydroxide, hydrated compounds by DRX, porosity by Hg intrusion porosimetry and visual analysis by MEV and EDS were accomplished. Among the pozzolans mixtures the silica fume (10%) presented lower carbonation for w/b 0.35 and 0.45. For w/b 0.55 the better performance occurred to the fly ash and rice husk ash ternary mixture. The relationships between accelerated and natural carbonation coefficients showed decrease of the natural coefficients related to the accelerated ones, in a relation that varied between 1,0 and 2,0 (mean) for the pozzolanic mixtures. In 50 and 60 MPa compressive strength equality, the carbonation depended of the pozzolan type and content, being influenced by the chemical and physical properties of each one in particular. The microstructure tests results confirmed the CH decrease in the carbonated layer and the CaCO3 increase, and the hydrated silicates and silicoaluminates depolymerization. According NBR 15575-5 was observed that it is possible to obtain concretes with until 25% of pozzolans with performance of the project useful life, in front of carbonation, of 60 years. A penetração de anidrido carbônico (CO2) ambiental por difusão no concreto ocasiona a carbonatação, sendo considerada uma das patologias mais importantes das estruturas. Acontece naturalmente nas estruturas de concreto, a partir da superfície e ocasiona reações de neutralização dos álcalis, despassivando a armadura e a possibilidade de sua corrosão. Neste estudo apresenta-se a investigação de concretos com 14 anos de idade, compostas de misturas binárias e ternárias de pozolanas sendo sílica ativa(10%), cinza volante(25%), cinza de casca de arroz(25%), cinza volante e sílica ativa (15+10)% e cinza volante com cinza de casca de arroz (10+15)%. As profundidades de carbonatação natural foram medidas em corpos de prova cilíndricos, com leituras a 0,5, 1, 2, 4 e 14 anos, expostos em ambiente interno de laboratório, em condições normais de temperatura e concentração de CO2. Calculou-se os coeficientes de carbonatação natural nas 5 idades citadas, em igualdade de relação a/ag (0,35, 0,45 e 0,55) e de resistência à compressão axial de 50 e 60 MPa, e comparou-se com os resultados de curto prazo (acelerado). Realizou-se análise da microestrutura por meio do teor de hidróxido remanescente, dos compostos hidratados por difração de raios-X, porosidade por porosimetria por intrusão de mercúrio e análise visual por microscopia eletrônica de varredura com EDS. O concreto de referência apresentou menor coeficiente de carbonatação nas três relações a/ag estudadas. Entre as misturas com pozolanas a sílica ativa (10%) apresentou menor carbonatação para a/ag 0,35 e 0,45. Para a/ag 0,55 o melhor desempenho aconteceu para a mistura ternaria de cinza volante e cinza de casca de arroz. As relações entre os ensaios acelerado e naturais mostraram decréscimo dos coeficientes de carbonatação natural em relação aos acelerados, numa relação que variou, em média, entre 1,0 e 2,0 para as mistura pozolânicas. Em igualdade de resistência à compressão de 50 e 60 MPa a carbonatação dependeu do tipo e do teor de pozolana, sendo influenciada pelas propriedades químicas e físicas de cada uma em particular. Os resultados dos ensaios da microestrutura confirmaram o decréscimo do CH nas camadas carbonatadas e acréscimo de CaCO3 e a despolimerização dos silicatos e silicoaluminatos de cálcio hidratados. Segundo a NBR 15575-2 observou-se que é possível obter-se concretos com até 25% de pozolanas, com desempenho à vida útil de projeto, frente a carbonatação, de 60 anos.

No nordeste do Brasil, existe a ocorrência de zeolitas sedimentares relacionadas a arenitos, descoberta nos anos 2000. Esses arenitos são constituídos de quartzo, zeolitas naturais (estilbita) e argilominerais (esmectita). Estudos preliminares constataram que esse arenito pode ser empregado como material pozolânico em sistemas à base de cimento Portland, desde que o material seja peneirado para remoção do quartzo e ativado termicamente, uma vez que a estilbita é zeolita de baixa atividade pozolânica. O objetivo geral desse trabalho foi determinar qual a fração granulométrica que proporciona a maior concentração de zeolita e esmectita e a temperatura de calcinação que acarreta a maior atividade pozolânica. No programa experimental, empregou-se o arenito zeolítico passante nas peneiras #200 e #325 e calcinado às temperaturas de 150ºC, 300ºC e 500ºC. A análise da caracterização mineralógica das amostras peneiradas foi realizada por difração de raios X, por análises termogravimétrica e termodiferencial. Para avaliação da reatividade, foram realizados ensaios mecânicos de atividade pozolânica em argamassas de cal hidratada e cimento Porltand. Os resultados mostraram que a amostra peneirada na peneira #200 foi a mais adequada porque apresentou elevada concentração de estilbita e um percentual maior de material passante em comparação a amostra da peneira #325, 15% e 2% respectivamente. A temperatura de calcinação de 500ºC foi a que proporcionou a maior atividade pozolânica, em razão da modificação mais efetiva da estrutura cristalina, tanto da estilbita, como da esmectita. As temperaturas mais moderadas a 150ºC e 300ºC não foram suficientes para a obtenção dos mesmos resultados. As argamassas com o arenito passante na peneira #200 e calcinado a 500ºC atingiram os valores limites mínimos exigidos para que um material seja considerado pozolânico, no caso, 6 MPa para argamassas de cal hidratada e 75% para o índice de atividade pozolânica (IAP). In northeastern Brazil, sedimentary zeolites occur associated with sandstones of the Corda Formation (Parnaiba Paleozoic Basin), discovered in the 2000s. These sandstones are composed of quartz, natural zeolites (estilbite) and clay minerals (smectite). Preliminary studies have shown that this sandstone can be used as a pozzolanic material in Portland-cement-based systems after the material has been sieved to remove the quartz and after thermal activation because the estilbite has low pozzolanic activity. The main objective of this study was to determine the best particle size distribution that yields the highest smectite and zeolite concentration, besides the best temperature for higher pozzolanic activity. The experimental program employed the zeolitic sandstone passing through a #200 and #325 mesh sieve and calcination at the following temperatures: 150°C, 300°C and 500°C. Chemical analysis of the sieved samples was carried out by X-ray fluorescence spectroscopy and X-ray diffractometry, while mineralogical characterization was done by X-ray and thermogravimetric analysis and thermogravimetry..To assess reactivity, calorimetry driving and mechanical tests for pozzolanic activity in hydrated lime and cement Porltand were performed. The results showed that the sample sieved through at #200 mesh was the most suitable because it had a higher concentration of estilbite and a higher percentage of material seived compared to the sample sieved at #325 mesh, 15% and 2% respectively. The 500°C calcination temperature was accompanied by increased pozzolanic activity due to changes in estilbite and smectite cristalinity; the more moderate temperatures of 150°C and 300°C were not sufficient to achieve similar results. The mortars with sandstone sieved at #200 mesh and calcinated at 500°C reached the minimum limits required for a material to be considered as pozzolanic, i.e, 6 MPa for hydrated lime mortars and 75% for the pozzolanic index activity (PAI).

No presente artigo procede-se à apresentação de resultados sobre o comportamento à água (absorção de água por capilaridade e permeabilidade ao vapor de água) de argamassas à base de cal aérea e pozolanas (com alguns aditivos) destinadas à reabilitação de edifícios, cujas características mecânicas foram analisadas na Parte 1. A generalidade das argamassas estudadas apresentam uma absorção de água por capilaridade superior aos valores recomendados, com excepção da argamassa de cal e metacaulino ao traço 1:5. Já a permeabilidade ao vapor de água das argamassas com o melhor desempenho mecânico revelou que a composição com cal e metacaulino ao traço 1:7 apresenta um bom desempenho.