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A sílica gel (SG) é um polímero inorgânico que possui inúmeras aplicações na área da ciência e tecnologia devido as suas distintas propriedades. Apesar de grande aplicabilidade, o processo de produção envolve custos elevados de energia e matériaprima. Este trabalho propôs analisar o processo de síntese de SG, por meio do método sol-gel, utilizando resíduo de vidro como fonte de silício. O processo de obtenção iniciou com a lavagem do vidro em solução ácida (HCl). Os resíduos foram tratados em uma solução de NaOH (1 M, 2,5 M e 5 M) para produção de silicato de sódio, este foi titulado com Na2SO4 para formação do gel. Depois de seco, o xerogel foi analisado utilizando as técnicas de DRX, FTIR, BET, EDS, Granulometria e MEV. O padrão de difração obtido apresentou o comportamento amorfo da sílica extraída, enquanto os espectros de FTIR indicaram a presença de grupos silanóis. A análise do BET revelou partículas com área superficial da ordem de 220 m2g-1. Sílica gel relativamente pura foi sintetizada a partir do procedimento estudado, utilizando como matéria-prima o resíduo de vidro. Silica gel (SG) is an inorganic polymer that has numerous applications in science and technology area due to its distinctive properties. Despite its wide applicability, the production process involves high energy consumption and costly raw materials. This study aims to analyze the SG synthesis process, through sol-gel method, using waste glass as silicon source. The process of obtaining started with the glass washing in acidic solution (HCl). The residues were mixed in a NaOH solution (1 M, 2.5 M e 5 M) to produce sodium silicate, this was titrated with Na2SO4 to form silica aquagel. After drying, the xerogel was analyzed using the XRD, FTIR, EDX, BET, Granulometry and SEM techniques. The diffraction pattern obtained showed the amorphous behavior of the extracted silica, while FTIR spectra indicated the presence of silanol groups. The BET analysis revealed particles with a surface area in the order of 220 m2g-1. Relatively pure silica gel was synthesized from the synthesis route studied, using waste glass as raw material.

O presente estudo teve como objetivo verificar a aplicabilidade de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) para determinação do volume de pilhas de resíduos de vidros em comparação ao levantamento convencional realizado por meio de receptores Global Navigation Satellite System (GNSS) com tecnologia Real Time Kinematic (RTK). Tal delineamento se deu a fim de verificar a precisão e confiabilidade dos resultados obtidos com as duas modalidades propostas. A pesquisa foi realizada em uma fábrica de vidros localizada no município de Goiana-PE. Inicialmente foi realizado um levantamento topográfico com a tecnologia VANT mediante um plano de voo pré estabelecido para a determinação da pilha de resíduos de vidros. Ao término do voo automatizado, os dados obtidos foram processados resultando no Modelo Digital de Terreno – MDT. Em seguida foi realizado o levantamento topográfico convencional com os receptores do Sistema de Navegação Global por Satélites – GNSS com o método de Posicionamento Cinemático em Tempo Real – RTK (Real Time Kinematic), os dados foram processados, resultando em um plano cotado georreferenciado. Para verificação da precisão, tomou-se por referência os dados obtidos com a tecnologia GNSS por meio do seu Plano Cotado Georreferenciado e os dados obtidos pela tecnologia VANT por meio do seu Modelo Digital do Terreno (MDT). Conclui-se que os resultados alcançados pela tecnologia de medição por VANT foram satisfatórios para a determinação de volume em pilhas de resíduos de vidros. The present study aimed to verify the applicability of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) for determining the volume of glass waste stacks in comparison to the conventional survey carried out using Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers with Real Time Kinematic technology (RTK). Such design was made in order to verify the precision and reliability of the results obtained with the two proposed modalities. The research was carried out in a glass factory located in the city of Goiana-PE. Initially, a topographic survey was carried out with the UAV technology using a pre-established flight plan to determine the pile of glass residues. At the end of the automated flight, the data obtained were processed resulting in the Digital Terrain Model - DTM. Then the conventional topographic survey was carried out with the receivers of the Global Navigation Satellite System - GNSS with the Real Time Kinematic Positioning method - RTK (Real Time Kinematic), the data were processed, resulting in a georeferenced quoted plane. To check the accuracy, the data obtained with the GNSS technology by means of its Georeferenced Plan and the data obtained by the UAV technology by means of its Digital Terrain Model (DTM) were used as reference. It is concluded that the results achieved by the UAV measurement technology were satisfactory for the determination of volume in piles of waste glass.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, A presente dissertação aborda e valida o uso de diferentes resíduos, nomeadamente de tijolos, resíduos de betão, resíduos cerâmicos e resíduos de vidro e a sua valorização no uso de materiais de construção ativados alcalinamente. A produção das referidas de pastas ativadas alcalinamente com uma ação conjunta desses vários resíduos com a cinza volante, teve como objetivo a otimização e obtenção de um bom desempenho mecânico para uso nos materiais de construção. Na realização das pastas ativadas alcalinamente foram usados ativadores alcalinos, nomeadamente o hidróxido de sódio (NaOH) e o silicato de sódio (Na2SIO3). Neste estudo foi realizada uma otimização das pastas ativadas alcalinamente com cinza volante da classe F com o modelo de superfície de resposta, usando como suporte essa otimização para a incorporação dos diferentes resíduos do estudo, procurando assim as melhores propriedades mecânicas para cada resíduo. Os resíduos foram misturados em diversas proporções, nomeadamente entre 5 e 50% de substituição do precursor usado nas pastas, conferindo os 20% de substituição com o melhor desempenho mecânico na maioria dos resíduos, exceto o resíduo de tijolo que foi na ordem dos 50% de substituição, provando estes materiais uma boa sinergia para o fabrico de pastas ativadas alcalinamente. O precursor (CV) do estudo obteve as melhores resistências mecânicas na ordem dos 40 MPa em relação a pastas com os diferentes tipos de resíduos, situando-se estas na ordem dos 20 MPa. No entanto, verificaram um desempenho mecânico satisfatório para o uso de novos materiais de construção., This dissertation addresses and validates the use of different waste, namely bricks, concrete waste, ceramic waste and glass waste and its valorization in the use of alkaline activated building materials. The production of referred to alkaline activated pastes with a joint action of these various residues with fly ash, aimed to optimize and obtain a good mechanical performance for use in construction materials. In making the alkaline activated pastes, alkaline activators were used, namely sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SIO3). In this study, an optimization of the F-class alkaline activated fly ash pastes was performed with the response surface model, using as support this optimization for the incorporation of the different residues of the study, thus looking for the best mechanical properties for each residue. The residues were mixed in different proportions, namely between 5 and 50% replacement of the precursor used in the pulps, giving the 20% replacement with the best mechanical performance in most residues, except for the brick residue, which was around 50% these materials prove a good synergy for the manufacture of alkaline activated pastes. The precursor (CV) of the study obtained the best mechanical strengths in the order of 40 MPa in relation to pulps with different types of residues, these being in the order of 20 MPa. However, they found a satisfactory mechanical performance for the use of new construction materials.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Metodologias de estabilização e geopolimerização de solos problemáticos com materiais mais sustentáveis tem recebido grande atenção nos últimos anos. Por meio da adição destes materiais ao solo se tem procurado diminuir o consumo dos aglomerantes tradicionais como a cal e o cimento. Embora as misturas solo-cal e solo-cimento tenham sido muito estudadas, a influência de algumas variáveis como o teor de umidade, condições climáticas e índice porosidade/cimento não estão bem definidas principalmente para os siltes sedimentares. Assim, este trabalho apresenta a viabilidade técnica do uso de vidro em pó e lama cal na estabilização e na geopolimerização de um silte sedimentar característico da Formação Guabirotuba na cidade de Curitiba/Brasil empregando resíduos não usados até agora para esses fins em solos locais. Para isso foi realizada uma campanha exaustiva de ensaios laboratoriais para analisar a influência dos aglomerantes tradicionais como o cimento e a cal, e materiais sustentáveis como resíduos pó de vidro (VM) e lama de cal (LM) no melhoramento da resistência mecânica, na durabilidade contra ciclos de molhagem-secagem ou congelamento-descongelamento (em condições climáticas severas) e na microestrutura do silte. O programa experimental foi dividido em 4 tipos de misturas: solo-cimento, solo-cimento-VM, solo-cal-VM e solo-LM-VM. Foram usados teores de cimento entre 3-9%, teor de cal/LM fixo em 5% e teores de pó de vidro de 5%, 15% e 30%, todos em relação à massa total do solo. As misturas foram curadas desde 7 dias e até 360 dias (quando conveniente). Os resultados mostram que há um aumento nas propriedades de resistência e durabilidade das misturas quando é adicionado o cimento. No entanto, a resistência mecânica diminui se as misturas são submetidas a ciclos de congelamentodescongelamento. O oposto acontece quando as misturas são submetidas a ciclos de secagemmolhagem, onde são atingidas resistências maiores do que as de cura a 23°C em câmara úmida. No teor de umidade de 28% se atingem as melhores características mecânicas e de durabilidade das misturas, independentemente da energia de compactação. Foi demonstrado que a relação porosidade/cimento é a principal variável que controla a resistência mecânica, a durabilidade e a microestrutura do solo-cimento. Quando não é empregado o cimento, as propriedades mecânicas e de durabilidades do silte melhorado dependem da relação porosidade/aglomerante. Foi evidenciado que é possível diminuir o consumo de cal ou cimento em até 60% na estabilização do silte usando os resíduos de VM e LM, sendo a LM a menos adequada por sua lenta atividade pozolânica. Adicionalmente, as misturas compactadas de solo com os diferentes aditivos e resíduos em pó atingem os requisitos mínimos de resistência e de durabilidade para uso na construção civil. O teor de cal, LM ou cimento recomendado é de 5% e para o VM de 10%. Assim, as adições dos materiais estudados são uma técnica adequada para os solos sedimentares da Formação Guabirotuba já que aumentam a resistência, durabilidade e encontram-se em quantidade suficiente para serem empregados em aplicações na pavimentação, principalmente. Methodologies for stabilization and geopolymerization of problematic soils with more sustainable materials have gained great attention in recent years. By the addition of these materials to the soil, the consumption of traditional binders such as lime and cement has been reduced. Although the soil-cement and lime-soil blends have been extensively studied, the influence of some parameters such as moisture content, climatic conditions, and porosity/cement index is not well defined for sedimentary silts. Thus, this work presents the technical viability of using powdered glass and lime mud in the stabilization and geopolymerization of a sedimentary silt characteristic of the Guabirotuba Formation in the city of Curitiba/Brazil using residues not used until now for these purposes in local soils. For this purpose, an exhaustive laboratory testing program was carried out to analyze the influence of traditional binders such as cement and lime, and sustainable materials such as glass powder (VM) and lime sludge (LM) residues in improving mechanical strength, durability against wetting-drying or freezing-thawing cycles (in severe climatic conditions) and on the silt microstructure. The experimental program was divided into 4 types of blends: soil-cement, soilcement-VM, soil-lime-VM, and soil-LM-VM. Cement contents between 3-9%, lime/LM content fixed at 5%, and glass powder contents of 5%, 15%, and 30%, all by weight about soil, were used. The mixtures were cured for 7 days and up to 360 days (when appropriate). The results show that there is an increase in the resistance and durability properties of the blends when cement is added. However, the mechanical strength decreases if the mixtures are subjected to freezing-thawing cycles. The opposite can be seen when the mixtures are subjected to drying-wetting cycles, where greater resistance is achieved than that of curing at 23°C in a wet chamber. In the moisture content of 28%, the best mechanical characteristics and durability of the mixes are achieved, regardless of the compaction effort. It has been shown that the porosity/cement ratio is the main variable that controls the mechanical strength, durability, and microstructure of the soil-cement. When cement is not used, the mechanical properties and durability of the improved silt depend on the porosity/binder index. It was shown that it is possible to reduce the consumption of lime or cement by up to 60% in the stabilization of silt using VM and LM residues, with LM being the less suitable due to its slow pozzolanic activity. Besides, compacted blends of soil with different additives and powder residues reach the minimum requirements for strength and durability for use in civil construction. The recommended lime, LM, or cement content is 5% and for VM 10%. Thus, the additions of the studied materials are an adequate technique for the sedimentary soils of the Guabirotuba Formation, since they increase the strength, durability and they are in sufficient quantity to be used in paving applications, mainly.

Um dos maiores desafios enfrentados pela sociedade, quando se trata de evitar a degradação ambiental e a contaminação das fontes de água e do solo, é a correta destinação dos resíduos. A possibilidade de utilizar resíduos como matéria-prima tem sido uma das principais ações, econômica e ecologicamente viáveis, adotadas para a reutilização do material reciclado e sua inserção na cadeia produtiva. Os resíduos de vidro são materiais sólidos normalmente disponíveis perto dos centros urbanos, classificados como inorgânicos, que podem vir de diferentes atividades. A cal utilizada nesta pesquisa é produzida a partir da calcinação de resíduos de casca de ovo (CO) do setor alimentício, como material substituto da cal convencional, como a cal calcitica ou a cal dolomítica, cujos processos de extração são altamente geradores de impactos sócio-ambientais. Por outro lado, os cimentos alcalinos surgiram recentemente como um material alternativo e substituto dos cimentos convencionais, como o cimento Portland, levando em conta as principais limitações que esta indústria enfrenta atualmente. Estes cimentos álcali-ativados têm se caracterizado por suas baixas emissões de CO2 e consumo de energia em seu processo produtivo, além da possibilidade de incluir resíduos e subprodutos de várias indústrias como precursores e ativadores para sua fabricação com respostas mecânicas comparáveis aos ligantes tradicionais. Neste contexto, o presente estudo avaliou a potencial utilização da combinação de resíduos de vidro moído (RVM) e uma cal alternativa obtida a partir da calcinação da casca do ovo para a produção e otimização de um cimento álcali-ativado com soluções de hidróxido de sódio (NaOH) e silicato de sódio (Na2SiO3) em termos da resistência à compressão. Posteriormente, foi avaliada a aplicabilidade deste ligante no melhoramento de um solo granular através da técnica de solo artificialmente cimentado, avaliando o efeito da densidade, conteúdo de ligante e humidade de compactação na resistência e rigidez inicial do solo granular. Os resultados da investigação definem a metodologia para a produção de cal alternativa (cal viva e cal hidratada) cujas especificações cumprem os padrões normativos para a sua utilização na estabilização do solo. A dosagem ótima entre precursores e ativadores foi determinada através da metodologia estatística de superfície de resposta do ligante alcalino. A inclusão deste ligante ótimo como agente químico para melhorar o solo granular, independentemente do tempo de cura (7 e 28 dias), evidenciou um efeito quadrático e linear de aumento da resistência e rigidez das misturas compactadas com o aumento da densidade de compactação e do conteúdo de ligante alcalino, respectivamente. Por outro lado, o melhor desempenho mecânico foi determinado com o aumento da umidade de compactação principalmente aos 7 dias de cura. No entanto, a variação da humidade de compactação do solo aos 28 dias não mostrou uma significância estatística na resposta mecânica. One of the greatest challenges facing society, when it comes to avoiding environmental degradation and the contamination of water sources and soil, is the correct disposal of waste. The possibility of using waste as raw material has been one of the main actions, economically and ecologically viable, adopted for the re-use of recycled material and its insertion in the production chain. Glass waste is a solid waste normally available near urban centres, classified as inorganic, which can come from different activities. The lime used in this research is produced from the calcination of eggshell waste from the food sector, as a substitute material for conventional lime such as calcite or dolomitic lime, whose extraction processes are highly generating socio-environmental impacts. On the other hand, alkaline cements have recently emerged as an alternative and substitute material to conventional cements such as Portland cement, taking into account the major limitations currently faced by this industry. These alkali-activated cements are characterized by their low CO2 emissions and energy consumption in their production process, in addition to the possibility of including waste and sub-products from various industries as precursors and activators for their manufacture with mechanical responses comparable to traditional materials. In this context, the present study evaluated the potential use of the combination of ground waste glass (GWG) and an alternative lime obtained from eggshell calcination for the production and optimization of an alkaliactivated cement with sodium hydroxide (NaOH) and sodium silicate (Na2SiO3) solutions in terms of compressive strength. Subsequently, the applicability of this binder in the improvement of a granular soil by means of the artificially cemented soil technique was evaluated, assessing the effect of density, binder content and compaction moisture on the strength and initial stiffness of the granular soil. The results of the research define the methodology for the production of alternative lime (quicklime and hydrated lime) whose specifications meet the normative standards for its use in soil stabilization. The optimum dosage between precursors and activators is defined by means of the statistical methodology of surface response of the alkaline binder. For different curing times (7 and 28 days), the quadratic and linear increasing effect of the strength and stiffness of the treated granular soil with increasing compaction density and binder content, respectively, was evidenced. On the other hand, better mechanical performance was determined with increasing compaction moisture, mainly at 7 days of curing. However, the variation of soil compaction moisture at 28 days did not show a statistical significance in the mechanical response. Uno de los mayores retos a los que se enfrenta la sociedad, a la hora de evitar la degradación ambiental y la contaminación de las fuentes de agua y del suelo, es la correcta disposición de los residuos. La posibilidad de utilizar residuos como materia prima ha sido una de las principales acciones, económica y ecológicamente viable, adoptadas para la reutilización del material reciclado y su inserción en la cadena productiva. Los residuos de vidrio son residuos sólidos normalmente disponibles cerca de los centros urbanos, clasificados como inorgánicos, que pueden provenir de diferentes actividades. La cal utilizada en esta investigación se produce a partir de la calcinación de residuos de cáscara de huevo del sector alimentario, como material sustituto de la cal convencional como la calcita o la cal dolomítica, cuyos procesos de extracción están generando altos impactos socioambientales. Por otro lado, los cementos alcalinos han surgido recientemente como material alternativo y sustituto de los cementos convencionales como el cemento Portland, teniendo en cuenta las grandes limitaciones que enfrenta actualmente esta industria. Estos cementos activados por álcalis se caracterizan por sus bajas emisiones de CO2 y consumo energético en su proceso productivo, además de la posibilidad de incluir residuos y subproductos de diversas industrias como precursores y activadores para su fabricación con respuestas mecánicas a materiales tradicionales. En este contexto, el presente estudio evaluó el uso potencial de la combinación de vidrio de desecho triturado (GWG) y una cal alternativa obtenida de la calcinación de la cáscara de huevo para la producción y optimización de un cemento activado por álcalis con hidróxido de sodio (NaOH) y silicato de sodio (Soluciones de Na2SiO3) en términos de resistencia a la compresión. Posteriormente, se evaluó la aplicabilidad de este ligante en el mejoramiento del suelo granular mediante la técnica Posteriormente, se evaluó la aplicabilidad de este ligante en el mejoramiento del suelo granular mediante la técnica del suelo artificialmente cementado, evaluando el efecto de la densidad, la resistencia y la rigidez inicial del suelo granular. Los resultados de la investigación definen la metodología para la producción de la cal alternativa (cal viva y cal hidratada) cuyas especificaciones cumplen con los estándares normativos para su uso en la estabilización de suelos. La dosificación óptima entre precursores y activadores se define mediante la metodología estadística de superficie de respuesta del ligante alcalino. Para diferentes tiempos de curado (7 y 28 días), se evidenció el efecto creciente cuadrático y lineal de la resistencia y rigidez del suelo granular tratado con el aumento de la densidad de compactación y el contenido de aglutinante, respectivamente. Por otro lado, se determinó un mejor desempeño mecánico al aumentar la humedad de compactación, principalmente a los 7 días de curado. Sin embargo, la variación de la humedad de la compactación del suelo a los 28 días no mostró una significación estadística en la respuesta mecánica.

A reciclagem de resíduos industriais vem se consolidando como uma prática importante para a sustentabilidade do planeta, amenizando o impacto ambiental e reduzindo os custos na produção de novos produtos. Atualmente o cimento é um dos materiais da construção civil mais utilizados, sua produção exige extração de grandes quantidades de materiais não renováveis da natureza e elevados índices de emissão de CO2 na atmosfera. Neste contexto o presente estudo objetivou desenvolvimento de um material cimentante, utilizando como matérias-primas resíduos industriais. Os geopolímeros são materiais formados a partir da dissolução de aluminossilicatos amorfos em uma solução alcalina. Foram utilizados os resíduos da lapidação do vidro plano, lodo de anodização do alumínio e um fíler mineral, como fornecedores de aluminossilicatos; e para obtenção do meio alcalino foi usada solução de hidróxido de sódio e silicato de sódio, utilizados como ativadores. Os resíduos sólidos e as amostras geopoliméricas passaram por caracterização, as principais análises envolvidas no processo, foram: distribuição do tamanho de partícula, porosidade, fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resíduos foram preparados passando pelos processo de secagem, moagem e peneiramento, para a posterior geopolimerização, que consistiu na mistura física entre os componentes da síntese. Foram realizados ensaios de resistência à compressão nas amostras geopoliméricas para avaliar o grau de polimerização, tendo em vista que, quanto maior a resistência mais polimerizada é a estrutura. Com 90 dias de cura em temperatura ambiente as matrizes geopoliméricas atingiram uma média de resistências à compressão de 17,78 MPa e, em cura térmica após 7 dias obteve-se 31,46 MPa. Em ensaios DRX os geopolímeros apresentaram estrutura amorfa e configurações semelhantes às fases cristalinas provenientes das matérias-primas. A análise de microscopia apresentou partículas de matérias-primas sólidas não reagidas devido ao excesso de volumes de sólidos usados na composição e falta de indução de calor para a reação curada em temperatura ambiente. O cimento geopolimérico à base de resíduos do vidro e lodo de anodização do alumínio revela-se como uma alternativa de material cimentício com relevantes características de desempenho e baixo custo. The recycling of industrial waste has been consolidated as an important practice for the sustainability of the planet, mitigating the environmental impact and reducing costs in the production of new products. Currently, cement is one of the most used building materials, its production requires the extraction of large quantities of non- renewable materials from nature and high levels of CO2 emissions in the atmosphere. In this context, the present study aimed at the development of a cement material, using as raw materials industrial waste. Geopolymers are materials formed from the dissolution of amorphous aluminosilicates in an alkaline solution. The residues of the stonework of flat glass, aluminum anodizing sludge and a mineral filler were used as suppliers of aluminosilicates; and to obtain the alkaline medium was used sodium hydroxide solution and sodium silicate, used as activators. (XRD), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and particle size distribution, porosity, X-ray fluorescence (FRX) and X-ray diffraction (XRD) ). The residues were prepared through the drying, grinding and sieving processes, for the subsequent geopolymerization, which consisted in the physical mixing between the components of the synthesis. Compressive strength tests were performed on the geopolymer samples to evaluate the degree of polymerization, considering that the higher the resistance the more polymerized the structure. After 90 days of curing at room temperature, the geopolymer matrices reached an average of 17.78 megapascals (MPa) and, after 7 days of thermal cure, 31.46 MPa. In XRD tests the geopolymers presented amorphous structure and similar configurations the crystalline phases from the raw materials. Microscopy analysis showed particles of unreacted solid raw materials due to the excess volumes of solids used in the composition and lack of heat induction for the cured reaction at room temperature. The geopolymer cement based on aluminum glass and anodizing sludge is an alternative cement material with relevant performance characteristics and low cost.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O crescimento da população mundial e o consumo acelerado de bens geram escassez de energia e uma grande quantidade de passivos ambientais. Com isso, os setores de pesquisa, desenvolvimento e inovação devem considerar os aspectos ecológicos em seus estudos. Uma alternativa para isso é o reaproveitamento dos resíduos para novas aplicações. Destacam-se, para tanto, os resíduos de vidro. Devido a suas composições químicas, os resíduos de vidro podem ser empregados como matérias-primas em diversos setores industriais, como por exemplo, na fabricação de espumas de vidro. Em virtude de sua elevada porosidade, as espumas de vidro podem ser utilizadas em diferentes segmentos, tais como: filtragem, biomateriais e isolamento térmico. Porém, durante a fabricação das espumas de vidro os agentes de expansão convencionais, liberam gases prejudiciais à atmosfera. Dessa forma, visou-se nesse trabalho a obtenção de espumas de vidro destinadas a isolamento térmico por uma rota que eliminasse esse revés para colaborar na viabilização comercial do produto. O entendimento tanto do mecanismo reacional quanto das variáveis de processo foi necessário para o desenvolvimento e aperfeiçoamento das propriedades do material sintetizado. As espumas de vidro foram obtidas a partir de resíduos de vidro tipo soda-cal como base da composição, juntamente com hidróxido de sódio (agente de expansão) e bórax pentahidratado (agente de fluxo). Os produtos foram caracterizados pelo método de Arquimedes, análise térmica diferencial, termogravimetria assistida de espectroscopia de massa, dilatometria ótica, difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Dois planejamentos fatoriais foram necessários para verificar as influências da composição e dos parâmetros de processamento nas propriedades do material. As medidas de condutividade térmica foram realizadas a partir do gradiente de temperatura entre duas placas, seguindo a Lei de Fourier. Foi possível verificar que, quando a composição atingiu sua temperatura de transição vítrea (587 oC) cristalizou-se uma fase hidratada de silicato de cálcio e sódio. Ao atingir-se a temperatura de amolecimento (686 oC), o vapor de água liberado pela desidratação dessa fase promoveu a expansão do material. Formou-se então uma nova fase chamada de devitrita, a qual ficou estável até o final do ciclo de sinterização. Obtiveram-se espumas de vidro a 750 oC com densidade geométrica de 0,135 g/cm3 e porosidade total de 92,37%, sendo a temperatura de espumação e as proporções de hidróxido de sódio e bórax os principais parâmetros de controle do processo. A condutividade térmica medida variou entre 0,046 e 0,061 W/m.oC. Assim, os resultados demonstraram que o vapor de água é o único gás envolvido na espumação, corroborando com o caráter ecologicamente correto do desenvolvimento. Finalmente, permitiu-se inferir que as espumas de vidro a partir de resíduos de vidro e hidróxido de sódio apresentam potencial para aplicação como isolantes térmicos. World population growth and a faster consumption of goods bring energy shortage and a lot of environmental liabilities. Thereby, research, development and innovation sectors must consider the ecological aspects in their studies. Reuse of wastes for new applications is an alternative route to solve this issue and glass wastes stand out in this aspect. Due to their chemical compositions, glass waste can be used as raw materials in several industrial sectors, for example in the manufacture of glass foams. Due their high porosity, glass foams can be used in different ways, such as filtration, biomaterials and thermal insulation. However, during the glass foams manufacturing, conventional foaming agents release pollutants gases into the atmosphere. Thus, the aim of this work was to obtain glass foams for thermal insulation application by a route that eliminates such a problem. Firstly, a study was carried out to understand the reaction mechanism and the process variables in order to know the essential information for the development and later to evaluate the properties of the synthesized material. In this research, soda-lime glass waste was used as composition bottom, along with sodium hydroxide (foaming agent) and borax pentahydrate (flow agent). Glass foams were characterized by Archimedes method, differential thermal analysis, thermogravimetry analysis combined with mass spectroscopy, optical dilatometry, X - ray diffraction, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. Two factorial designs were performed in order to evaluate the influences of composition and of processing parameters on material properties. Thermal conductivity measurements were performed from the temperature gradient between two plates, following the Fourier Law. Results showed that at the glass transition temperature (587 oC), the crystallization of a hydrated sodium and calcium silicate phase was observed. When the composition was heated to a temperature above the softening point (686 oC), the foaming occurred due to steam released from the hydrated sodium and calcium silicate and a new phase called devitrite was formed. Such a phase remained stable until the end of the sintering cycle. Glass foams with geometric density of 0.135 g/cm3 and total porosity of 92.37% were obtained at 750 °C. Foaming temperature and amounts of sodium hydroxide and borax were the main process control parameters. Thermal conductivity varied from 0.046 to 0.061 W/m.oC. Thus, results showed that steam is the only gas involved in the foaming process, which indicates the proposed approach is environmentally friendly. Finally, glass foams from glass waste and sodium hydroxide present potential for application as thermal insulation.

O presente trabalho avaliou os efeitos da adição de resíduos de vidro sodo-cálcico e de erva-mate sobre a absorção de água, porosidade e resistência mecânica de um material cerâmico. Os pós homogeneizados foram compactados por prensagem uniaxial e submetidos a queima de 900 e 1100 °C a 2 °C.min-1. Os resultados mostraram que a adição de vidro e erva-mate à argila produziu materiais cerâmicos com retração linear entre 0,3 e 6%, absorção de água entre 5,3 e 34%, porosidade aparente de até 41% e resistência mecânica entre 0,5 e 20 MPa. Os materiais queimados a 1100 °C foram os que obtiveram as melhores combinações de propriedades, podendo ser aplicados na produção de blocos, telhas ou revestimento cerâmico de acordo com as necessidades específicas da aplicação. The present work evaluated the effects of the addition of soda-lime glass and yerba mate wastes on the water absorption, porosity and mechanical resistance of a ceramic material. The homogenized powders were compacted by uniaxial pressing and subjected to firing at 900 and 1100 °C at 2 °C.min-1. The results showed that the addition of sodalime glass and yerba mate to the clay produced ceramic materials with linear shrinkage between 0.3 and 6%, water absorption between 5.3 and 34%, apparent porosity of up to 41% and mechanical strength between 0.5 and 20 MPa. The materials fired at 1100 °C resulted in the best combinations of properties and can be applied in the production of blocks, roof tiles or ceramic tiles according to the specific needs of the application.

RESUMO Resíduos de vidro podem ser reutilizados para o desenvolvimento de materiais alternativos. Uma opção viável são os materiais celulares para isolamentos térmicos já que, apresentando poros isolados, possuem baixa condutividade térmica, baixa densidade aparente e temperaturas de serviço mais altas que a dos materiais isolantes poliméricos. Neste trabalho, foi preparada uma suspensão aquosa com resíduos de vidro previamente moídos, Ágar-ágar (gelificante) e Emustab(r) (emulsificante), a qual foi adicionada diferentes frações de óleo de soja (50, 70 e 90% em massa). Subsequentemente, foi realizada a emulsificação do óleo vegetal no líquido da suspensão por meio de agitação em misturador mecânico de alto cisalhamento. Corpos de prova cilíndricos foram produzidos via colagem por gelificação e queimados a 700 °C/30 min. Os resultados mostraram que os vidros celulares obtidos apresentaram porosidade entre 74 e 93% com poros bem definidos e distribuídos e baixas condutividades térmicas (0,05 a 0,09 W/m.K). Tais resultados indicam que os materiais obtidos são potenciais candidatos para atuarem como isolantes térmicos, como por exemplo, painéis para revestimentos utilizados na construção civil. ABSTRACT Glass wastes can be reused for the development of alternative materials. A viable option are the cellular materials for thermal insulation since with isolated pores they show low thermal conductivity, low density and service temperatures higher than those of the polymeric insulating materials. In this work an aqueous suspension was prepared with previously milled glass wastes, agar (gelling) and Emustab(r) (emulsifier), in which different soy oil fractions (50, 70 and 90 wt% ) were added. Subsequently, the emulsification of the vegetable oil was carried out in the liquid suspension by stirring in a mechanical mixer at high shear. Cylindrical samples were produced by gelation slip casting and fired at 700 °C/30 min. The results showed that the obtained cellular glasses had porosity between 74 and 93% with well-defined and distributed pores and low thermal conductivity (0.05 to 0.09 W/mK). These results indicate that the obtained materials are potential candidates to act as thermal insulators, such as panels for coatings used in construction.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11406_Guilherme Cunha20180522-110439.pdf: 13274017 bytes, checksum: 85bc8b1f4cf1b40df18e294e850377a3 (MD5) Previous issue date: 2017-08-12 Resumo da dissertação (apenas copie e cole na célula) O desempenho das estruturas de concreto está relacionado com a conservação das propriedades mecânicas e propriedades vinculadas com a durabilidade. No que tange à durabilidade, identificam-se os íons cloreto como um dos principais agentes responsáveis pela redução da vida útil das estruturas de concreto armado, pois ao ingressar no interior das estruturas, são capazes de despassivar a armadura ocasionando corrosão, comprometendo a capacidade de carga. Uma importante solução para mitigar o ingresso destes agentes agressivos é a utilização de sistemas compostos por cimento Portland e pozolanas, capazes de interagir com os compostos do cimento melhorando o seu desempenho. Neste contexto, pesquisas têm identificado avanços com relação à utilização de resíduos de vidro em matrizes cimentícias, favorecendo destinação sustentável para o resíduo e redução do consumo de cimento, em função de sua substituição parcial. Constatam-se benefícios com relação às propriedades mecânicas e aquelas relacionadas com a durabilidade, entretanto tem-se observado, em alguns casos, suscetibilidade a processos expansivos relacionados à reação álcali-sílica, podendo ser atenuada com a utilização conjunta de outros materiais suplementares, como por exemplo o metacaulim. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de concretos produzidos com resíduos da lapidação do vidro. Para a produção dos concretos, utilizou-se como substituição parcial ao cimento, resíduo de vidro com e sem moagem e metacaulim. Foram realizados ensaios de penetração de cloretos (ASTM C 1202), difusão por imersão (NT Build 443), migração em regime estacionário (UNE 83987) e não estacionário (NT Build 492), além da análise da ocorrência de reação álcali-sílica pelo método ASTM C 1260. Os resultados demostraram que os resíduos da lapidação do vidro, utilizados em substituição ao cimento em até 20%, quando moídos em dimensões de partículas adequadas, podem melhorar o desempenho de concretos, beneficiando os aspectos mecânicos, elevando de modo significativo a resistência aos íons cloretos e ainda mitigar reações álcali-sílica.

A crescente preocupação ambiental trouxe grande interesse na reutilização e reciclagem de materiais. Dentro desse contexto, está o propósito do presente trabalho de estudar a utilização de um resíduo de embalagens de vidro em porcelana de ossos. Especificamente, foi analisado o comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos, nas quais o fundente feldspato foi parcialmente substituído por vidro reciclado. Avaliou-se a reologia em relação ao comportamento da viscosidade e da tensão de cisalhamento em função da taxa de cisalhamento, e da viscosidade em função da concentração de dispersante, considerando-se a especificidade de cada matéria-prima. As peças coladas foram avaliadas em relação à facilidade de desmoldagem, tempo de formação de parede e qualidade visual do colado. Obteve-se uma barbotina com o vidro com estabilidade e comportamento reológico próximo da de feldspato. The growing environmental concern brought great interest in recycling of materials. This paper shows the use of waste glass in bone china, and the analysis of the rheological behavior of bone china compositions, in which the feldspar flux was partially replaced by recycled glass. We evaluated slip viscosity, shear stress, shear rate, and viscosity in function of dispersant addition, considering the specificity of each raw material. The casting pieces were analyzed for ease of demoulding, wall-forming time and visual quality of the parts. The slip with glass showed stability and rheological behavior similar to the feldspar slip.

Conventionally the floors mortar are composed of ground mineral aggregates that mixed with Portland cement have extensive use in large enterprises. In this work was evaluated the possibility to aplicate glass waste to replace the mineral aggregates used in the manufacture of polished floors. Samples were produced with natural aggregate, used as reference, and plates with glass waste with two types of cement. The objective was to determine the physical and mechanical performance of the offered material, allied with the recycling of glass residue. Tests were conducted of water absorption, deep abrasion and bending test. Accelerated test of alkali aggregate reaction was realized on the samples to assess the possibility of alkali-silica reaction. Posteriorly, we realized analyse scanning electron microscopy and X ray diffraction. At the end there was not loss in properties in terms of water absorption and deep abrasion, in the samples produced with glass residue in relation to the samples produced with natural aggregate. There was only reduction in the flexural strength in the results obtained at 180 days of age. Among the samples produced with glass waste, was found high possibility of occurrence of the Alkali Silica Reaction in the samples produced with CPII F40, that occurred less expressive may, in the samples produced with CPIV 32. Convencionalmente os pisos argamassados são compostos de agregados minerais fragmentados que misturados ao cimento Portland possui larga utilização em grandes empreendimentos. Neste trabalho foi avaliado a possibilidade do emprego do resíduo de vidro em substituição aos agregados minerais utilizados na fabricação de pisos polidos. Foram produzidas amostras com agregado natural, utilizadas como referência, e placas com o resíduo de vidro com dois tipos de cimento. O intuito foi verificar o desempenho físico e mecânico do material proposto, aliada a reciclagem do resíduo de vidro. Foram realizados ensaios de absorção de água, abrasão profunda e flexão. Ensaio acelerado da reação álcali agregado foi realizado nas amostras para avaliar a possibilidade de ocorrência da reação Álcali Sílica. Posteriormente foi realizado análise de microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raio X. Ao final não houve perdas nas propriedades em termos de absorção de água e abrasão profunda, nas amostras produzidas com resíduo de vidro em relação às amostras produzidas com agregado natural. Apenas houve diminuição na resistência à flexão nos resultados obtidos aos 180 dias de idade. Entre as amostras produzidas com resíduo de vidro, verificou-se alta possibilidade de ocorrência da reação álcali sílica nas amostras produzidas com CPII F40, o que ocorreu de modo menos expressivo nas amostras produzidas com CPIV 32. Mestre em Engenharia Civil

Neste trabalho, espumas vítreas foram produzidas a partir de vidro sodocálcico moído, oriundo de embalagens de vidro transparente, e um carbonato sintético, utilizado como agente espumante, com composição semelhante à de um calcário dolomítico, aditivado com diferentes óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, TiO2 e P2O5). O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre a temperatura de queima, a composição química e as porosidades obtidas em espumas vítreas, visando à otimização das propriedades tecnológicas associadas à microestrutura. Os corpos cerâmicos foram formulados com teores entre 3% e 5% em peso de carbonato sintético, conformados por prensagem uniaxial em uma prensa hidráulica e queimados entre 650ºC e 950ºC, com uma taxa de aquecimento de 150 K/h e patamar de 30 minutos. Para a avaliação da influência da composição química na expansão e nas porosidades dos corpos cerâmicos, introduziram-se separadamente diferentes óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, TiO2 e P2O5). As espumas vítreas formadas foram avaliadas por sua expansão volumétrica, sendo sua microestrutura caracterizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura e por difração de raios X. Os resultados mostraram que é possível obter espumas vítreas a partir de pó de vidro, utilizando carbonato sintético, com a introdução dos diferentes óxidos, como agente espumante. A expansão volumétrica dos corpos cerâmicos é influenciada pela viscosidade da massa de vidro fundido. Neste caso, tanto a viscosidade quanto o óxido incorporado no agente espumante irão atuar como modificadores, alterando assim a viscosidade do vidro fundido. Em relação à porosidade, a expansão volumétrica não necessariamente está relacionada ao tamanho dos poros. A temperatura de maior expansão para cada corpo cerâmico não variou com o aumento do agente espumante. O óxido adicionado é que determina a temperatura a qual irá ocorrer a expansão máxima e não a quantidade de agente espumante adicionado. A microestrutura vítrea apresentou na análise mineralógica a presença de fases cristalinas, que não variaram significativamente em função da aditivação por óxidos. In this work, foam glasses were produced from grounded soda-lime glass from transparent glass bottles and a synthetic carbonate, used as a foaming agent, with a composition similar to a dolomitic lime, additivated with different oxides (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, TiO2 e P2O5). The objective was to evaluate the relationship between the sintering temperature, chemical composition and the porosity of the foam glass, in order to optimize the technological properties associated with the microstructure. The ceramic bodies were formulated with 3 and 5 weight percent of synthetic carbonate, uniaxially pressed in a hydraulic press and fired within the temperature range from 650 to 950ºC, with a heating rate of 150 K/h and a holding time of 30 minutes. To evaluate the influence of chemical composition on the volumetric expansion and on the porosity of the ceramic bodies, different oxides (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, P2O5 and TiO2) were added in the formulation. The technological characterization of the ceramic bodies involved the determination of the volumetric expansion. The microstructure was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The results have shown that it is possible to obtain foam glass from glass powder, using synthetic carbonate with different oxides as foaming agent. These values were comparable to those of commercial thermal insulating products. The volumetric expansion of ceramic bodies is influenced by the viscosity of the melting glass mass. In this case, both the viscosity and the incorporated oxide can act as modifiers, thus changing the viscosity of the glass. In relation to the porosity, the volumetric expansion is not necessarily related to the size of the pores. The temperature of the greatest volumetric expansion for each ceramic body did not change with higher amounts of foaming agent. The incorporated oxide determines the temperature that will occur the maximum expansion, much more than the amount of foaming agent. The microstructure showed in mineralogical analysis the presence of some crystalline phases, which did not vary in function of the incorporation of the oxides.