Submitted by Danilo Bordan Istuque null (daniloistuque@gmail.com) on 2017-04-19T14:38:55Z No. of bitstreams: 1 Danilo - Dissertação_Versão Final.pdf: 2470053 bytes, checksum: 5127673dbd7df0cf93ae3c8e6b962c6a (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-19T17:04:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 istuque_db_me_ilha.pdf: 2470053 bytes, checksum: 5127673dbd7df0cf93ae3c8e6b962c6a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T17:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 istuque_db_me_ilha.pdf: 2470053 bytes, checksum: 5127673dbd7df0cf93ae3c8e6b962c6a (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A constante preocupação com o meio ambiente, principalmente, em relação à emissão de gases de efeito estufa na atmosfera, é uma das grandes razões pelas quais pesquisadores buscam por aglomerantes alternativos ao cimento Portland. Associado a este fato, está também a geração e o manejo dos resíduos sólidos urbano e industriais. Neste sentindo, os aglomerantes ativados alcalinamente têm sido apontados como “os novos cimentos do futuro”, uma vez que proporcionam uma redução na emissão CO2 pelo menor consumo de cimento Portland e pelo potencial de absorção dos resíduos, já que estes tem sido muito empregado como precursores na produção dos aglomerantes ativados alcalinamente, além de apresentarem melhores propriedades que o cimento Portland. Diante disto, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a viabilidade e os efeitos da utilização da cinza de lodo de esgoto (CLE) em geopolímeros à base de metacaulim. Sistemas binários compostos por metacaulim (MK) e CLE foram confeccionados e submetidos a diferentes condições de cura – temperatura ambiente (25°C) e banho térmico (65°C) usando como solução alcalina a mistura de NaOH e uma solução de silicato de sódio. A CLE foi empregada como substituição parcial do MK em proporções de 0-20%. As amostras foram avaliadas por difração de raios – X, microscopia eletrônica de varredura e por resistência à compressão. Os resultados mostraram a formação de zeólitas (Faujasita) nas amostras curadas em banho térmico, que provocou uma redução de até 16,8% na resistência à compressão das argamassas ativadas alcalinamente. No entanto, a presença de CLE ofereceu uma menor redução da resistência à compressão das argamassas (9,1%). Além disso, à temperatura ambiente, foram obtidas resistências à compressão similares tanto para as argamassas com MK (28,8 MPa) quanto para as argamassas com MK e CLE (27,9 MPa). Portanto, de acordo com os resultados obtidos nesta pesquisa, a CLE é um precursor mineral não-convencional com potencial para a produção de geopolímeros via substituição parcial do MK. / One of the explanations for the increases research numbers about the alternative binders to Portland cement is the concern about the environment, especially in relation to the emission of greenhouse gases in the atmosphere. Moreover, the generation and management of urban solid waste and industrial are another concern about the environment. In this sense, alkali-activated binders have been denominated as "the future cements". Alkali-activated binders provide a reduction in CO2 emissions due to lower consumption of Portland cement and the waste absorption potential. The aims of this research were to evaluate the feasibility and effects of sewage sludge ash (SSA) on metakaolin-based geopolymer mortars. Binary systems metakaolin/SSA were prepared and exposed to different curing conditions - room temperature (25 °C) and thermal bath (65 °C). The alkaline solution of NaOH and sodium silicate was used for the preparation of geopolymer mortars. SSA was used in partial replacement of MK to 020% proportions. The samples were evaluated by X - ray diffraction of, scanning electron microscopy and compressive strength. The results showed the formation of zeolites (faujasite) in cured samples in a thermal bath, which caused a decrease of 16,8% in the compressive strength of alkali-activated mortars. However, the presence of SSA caused a lower reduction in the compressive strength of mortars (9,1%). In addition, at room temperature, similar mechanical strength was achieved for both MK and MK/SSA geopolymer mortar (28,8 MPa and 27,9 MPa, respectively. Therefore, according to the results presented in this study, the SSA is a suitable non-conventional mineral precursor for replacement of MK in geopolymer production.

O metacaulim é um material pozolânico que vem sendo pesquisado e adotado em vários países. O metacaulim é constituído basicamente de sílica (SiO) e alumina (Al2O3) na fase amorfa, capaz de reagir com o hidróxido de cálcio Ca(OH) gerado durante a hidratação do cimento Portland, formando produtos hidratados similares aos decorrentes da hidratação direta do clinquer Portland. Esta pozolana acelera o processo de hidratação do cimento, formando silicato de cálcio hidratado (C-S-H) adicional. O conhecimento das características do metacaulim que influenciam a interação com a cal, se faz necessário para subsidiar medidas preventivas com relação ao consumo de portlandita. O presente trabalho visa determinar as características físico-químicas relevantes para o entendimento da atividade pozolânica, avaliando as reações propiciadas pelo metacaulim em sistemas binários. Para este propósito, realizaram-se estudos experimentais em pasta e concreto, usando as técnicas de difratometria de raios X e de termogravimetria. As etapas experimentais consistiram: na caracterização do metacaulim, com ênfase na determinação do teor da fase amorfa; a avaliação da cinética da reação em sistema metacaulim/hidróxido de cálcio e análise da evolução da hidratação de cimento com alto teor de metacaulim. Nos sistemas cimenticios de concretos com diferentes teores de substituição de metacaulim com e sem cal hidratada, foi avaliado o comportamento da resistência à compressão. No metacaulim estudado, o teor da fase amorfa foi de 74,60% e o restante (25,40%) atua como material inerte, e o consumo máximo por atividade pozolânica, foi de 1,34 gr de Ca(OH)/grama de fase amorfa de metacaulim. Na evolução das reações, por atividade pozolânica o C-S-H foi formando gradativamente. A adição de 15% de metacaulim e 5% de cal hidratada em concretos proporcionou um ganho de resistência de 17% a mais em função do concreto de referência. / The metakaolin is a pozzolanic material that has been investigated and adopted in several countries. The metakaolin consists primarily of silica (SiO) and alumina (Al2O3) in the amorphous phase, and can react with calcium hydroxide Ca (OH) generated during hydration of Portland cement to form products similar to those obtained during Portland clinker basic hydration. This pozzolana could accelerate the hydration of cement, forming calcium silicate hydrate (C-S-H) additional. The knowledge of the characteristics of metakaolin that influence the interaction with lime provides the necessary subsidize to prevent excessive consumption of portlandite. This paper aims to determine the physical and chemical relevant characteristics in order to understand the pozzolanic activity, evaluating the responses provided by the metakaolin in binary systems. For this purpose, experimental studies were conducted in paste and concrete, using the techniques of X-ray diffraction and thermogravimetry. The experimental steps consisted of: the characterization of metakaolin, with emphasis on determining the amorphous phase content, this evaluation of the kinetics of the reaction system metakaolin and calcium hydroxide; The analysis of the evolution of the cement hydration with high content of metakaolin. In cementitious systems of concrete with different metakaolin replacement levels with and without hydrated lime, was rated the behavior of the compressive strength. The content of amorphous phase In the studied metakaolim was 74.60% and the remainder (25.40%) acts as an inert material, and the máximum consumption by pozzolanic activity was 1.34 g of Ca (OH)/g amorphous phase of metakaolin. During the evolution of pozzolanic reactions, the C-S-H was gradually formed. The addition of 15% metakaolin and 5% hydrated lime in concrete has a strength gain of 17% more depending on the reference concrete.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A zeÃlita NaA (LTA) foi eficientemente obtida atravÃs de sÃntese hidrotÃrmica, onde o caulim foi usado como fonte de silÃcio e alumÃnio. A zeÃlita obtida foi caracterizada pelas tÃcnicas de difraÃÃo de raios-X, absorÃÃo de raios-X, termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (IV), luminescÃncia e granulometria. O refinamento dos dados obtidos nas anÃlises de difraÃÃo de raios-X, atravÃs do mÃtodo de Rietveld e do uso do software DBWS9807, possibilitou a confirmaÃÃo de uma Ãnica fase cristalogrÃfica obtida no processo de sÃntese, e o cÃlculo do tamanho das partÃculas, as quais variam de 48 nm a 74 nm. As caracterÃsticas morfolÃgicas desta zeÃlita foram evidenciadas atravÃs da microscopia eletrÃnica de varredura, onde cristais de diferentes tamanhos apresentaram forma cÃbica. Os Ãons Na+ foram substituÃdos por Ãons NH4 +, em processo de troca iÃnica simples, fazendo com que a zeÃlita adquirisse assim a forma amoniacal. A eficiÃncia deste processo foi confirmada pelas anÃlises de infravermelho, com o aparecimento de bandas em 1402 cm-1 e 1450 cm-1 apÃs a troca iÃnica, e por titulaÃÃo de neutralizaÃÃo. A estabilidade tÃrmica da zeÃlita nas duas formas iÃnicas foi analisada atravÃs de termogravimetria. As energias de ativaÃÃo para os processos termodegradativos relacionados Ãs perdas de massa por volatilizaÃÃo, as quais se referem basicamente à eliminaÃÃo de Ãgua e amÃnia presentes na estrutura zeolÃtica, variaram de 71,7 kJ.mol-1 a 205,7 kJ.mol-1. As anÃlises de luminescÃncia mostraram que o Ãon Eu3+, usado como sonda, nÃo està localizado em um centro simÃtrico e que os sÃtios onde o referido Ãon se encontra nÃo sÃo homogÃneos. O tamanho de partÃcula obtido atravÃs da granulometria foi em torno de 10 m , mostrando que os cristais da zeÃlita formam aglomerados. A zeÃlita NaA mostrou-se extremamente eficiente no abrandamento de Ãguas duras e, desta forma, apresentase como um substituinte em potencial dos polifosfatos, comumente usados em detergentes. / Zeolite NaA (LTA) has been successfully synthesized by hydrothermal route, in which kaolim was used as silicon and aluminum source. The obtained zeolite was characterized by X-ray diffraction, X-ray absorption, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared absorption spectroscopy (IR), luminescence and granulometry. The X-ray diffraction data refinement by Rietveld method and software DBWS9807 has made possible the confirmation of only one crystallographic phase on the synthesis process and the particle size measurements. Particle sizes vary from 48 nm to 74 nm. Zeolite A morphologic properties were observed by scanning electron microscopy analysis, in which one could observe crystals with different sizes but with the same cubic shape. Na+ ions have been replaced for NH4 +, in a simple ion exchange process. This way, zeolite A has acquired its ammoniac state. The efficiency of this process has been confirmed by infrared analysis, with the appearance of bands in 1402 cm-1 and 1450 cm-1 after ion exchange, and by acid titillation. Zeolite thermal stability, either on Na+ or NH4 + states, has been determined by thermogravimetry. Activation energies for the thermogravimetric process related to weigh loss through volatilization caused basically by water and ammonia liberation from zeolite surface, were from 71,7 kJ.mol-1 to 205,7 kJ.mol-1. Luminescence analysis has indicated that Eu3+, used as probe, is not located in a symmetric center and the sites in which the abovementioned ion is located is not homogeneous. The particle size obtained from granulometric analysis was around 10 m, what indicates agglomerations formed by zeolite crystals. According to calcium removal analyses by zeolite A, it appears as an excellent water softener and as a potential substitute for polyphosphates, frequently used in detergents.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Zeolite NaA (LTA) has been successfully synthesized by hydrothermal route, in which kaolim was used as silicon and aluminum source. The obtained zeolite was characterized by X-ray diffraction, X-ray absorption, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared absorption spectroscopy (IR), luminescence and granulometry. The X-ray diffraction data refinement by Rietveld method and software DBWS9807 has made possible the confirmation of only one crystallographic phase on the synthesis process and the particle size measurements. Particle sizes vary from 48 nm to 74 nm. Zeolite A morphologic properties were observed by scanning electron microscopy analysis, in which one could observe crystals with different sizes but with the same cubic shape. Na+ ions have been replaced for NH4 +, in a simple ion exchange process. This way, zeolite A has acquired its ammoniac state. The efficiency of this process has been confirmed by infrared analysis, with the appearance of bands in 1402 cm-1 and 1450 cm-1 after ion exchange, and by acid titillation. Zeolite thermal stability, either on Na+ or NH4 + states, has been determined by thermogravimetry. Activation energies for the thermogravimetric process related to weigh loss through volatilization caused basically by water and ammonia liberation from zeolite surface, were from 71,7 kJ.mol-1 to 205,7 kJ.mol-1. Luminescence analysis has indicated that Eu3+, used as probe, is not located in a symmetric center and the sites in which the abovementioned ion is located is not homogeneous. The particle size obtained from granulometric analysis was around 10 m, what indicates agglomerations formed by zeolite crystals. According to calcium removal analyses by zeolite A, it appears as na excellent water softener and as a potential substitute for polyphosphates, frequently used in detergents. / A zeÃlita NaA (LTA) foi eficientemente obtida atravÃs de sÃntese hidrotÃrmica, onde o caulim foi usado como fonte de silÃcio e alumÃnio. A zeÃlita obtida foi caracterizada pelas tÃcnicas de difraÃÃo de raios-X, absorÃÃo de raios-X, termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratÃria (DSC), microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (IV), luminescÃncia e granulometria. O refinamento dos dados obtidos nas anÃlises de difraÃÃo de raios-X, atravÃs do mÃtodo de Rietveld e do uso do software DBWS9807, possibilitou a confirmaÃÃo de uma Ãnica fase cristalogrÃfica obtida no processo de sÃntese, e o cÃlculo do tamanho das partÃculas, as quais variam de 48 nm a 74 nm. As caracterÃsticas morfolÃgicas desta zeÃlita foram evidenciadas atravÃs da microscopia eletrÃnica de varredura, onde cristais de diferentes tamanhos apresentaram forma cÃbica. Os Ãons Na+ foram substituÃdos por Ãons NH4 +, em processo de troca iÃnica simples, fazendo com que a zeÃlita adquirisse assim a forma amoniacal. A eficiÃncia deste processo foi confirmada pelas anÃlises de infravermelho, com o aparecimento de bandas em 1402 cm-1 e 1450 cm-1 apÃs a troca iÃnica, e por titulaÃÃo de neutralizaÃÃo. A estabilidade tÃrmica da zeÃlita nas duas formas iÃnicas foi analisada atravÃs de termogravimetria. As energias de ativaÃÃo para os processos termodegradativos relacionados Ãs perdas de massa por volatilizaÃÃo, as quais se referem basicamente à eliminaÃÃo de Ãgua e amÃnia presentes na estrutura zeolÃtica, variaram de 71,7 kJ.mol-1 a 205,7 kJ.mol-1. As anÃlises de luminescÃncia mostraram que o Ãon Eu3+, usado como sonda, nÃo està localizado em um centro simÃtrico e que os sÃtios onde o referido Ãon se encontra nÃo sÃo homogÃneos. O tamanho de partÃcula obtido atravÃs da granulometria foi em torno de 10 m , mostrando que os cristais da zeÃlita formam aglomerados. A zeÃlita NaA mostrou-se extremamente eficiente no abrandamento de Ãguas duras e, desta forma, apresentase como um substituinte em potencial dos polifosfatos, comumente usados em detergentes.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2016-11-23T17:14:46Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rodrigo Teodoro Alves - 2016.pdf: 18998519 bytes, checksum: f266e21bf12621c39fd5ae232e5df7ac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-11-30T15:41:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rodrigo Teodoro Alves - 2016.pdf: 18998519 bytes, checksum: f266e21bf12621c39fd5ae232e5df7ac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-30T15:41:57Z (GMT). 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However, as it is a very fine material, its physical effect in concrete seems to be more prominent, besides, the alumina that there is in metakaolin also produces interesting hydrated compounds. This way, the goal of the present work is to evaluate the changes in the microstructure of concrete using three types of metakaolin, manufactured by the same company. The main differences between than is their fineness. The specific surface area, measured by BET method, varied from about 8 000 m²/kg to 31 000 m²/kg. Moreover, one of them – the coarser one – differs from the other because it has a high chemical and mineralogical purity. In order to have a better understanding of the properties of the three types of metakaolin, a wide characterization of the physical, chemical and mineralogical properties of this mineral admixtures were carried out. Concrete mixtures were than prepared for the purpose of knowing the influence of the characteristics of the metakaolins in the mechanical and durability related properties and microstructure of the concrete. Metakaolin concretes studied in this work showed significant improvement in mechanical strength, total porosity, pore refinement, electrical resistivity and non-steady state chloride migration. The evaluation of concrete microstructure shows that metakaolin promoted a densification of interfacial transition zone between the paste matrix and aggregate. Furthermore, there are indications suggesting that in metakaolin concrete can occur the formation of Friedel’s salt. Thus, it follows that the addition of the three different types of metakaolin had significantly changed the properties of concrete, with positive highlight for the properties associated to concrete durability, in which the benefits of the mineral admixtures were more pronounced. / Os materiais pozolânicos têm sido utilizados desde a antiguidade. A descoberta da sílica ativa como adição mineral proporcionou significativos ganhos à tecnologia do concreto. Agora, porém novas adições minerais de alto desempenho tem surgido, como o metacaulim de alta reatividade. Esse material tem apresentado bons resultados nas pesquisas realizadas ao longo de mais de uma década pelo grupo de estudos de durabilidade do concreto na UFG. O fato de concretos com metacaulim apresentarem bom desempenho frente a propriedades de durabilidade e resistência mecânica é controverso, uma vez que o teor de sílica gira em torno de 55%, o que teoricamente, resultaria em um menor volume de formação de C-S-H, a partir da reação pozolânica. No entanto, por ser um material muito fino, seu efeito físico no concreto parece ser mais proeminente, além disso, a alumina presente no material também produz compostos hidratados interessantes para o concreto endurecido. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é avaliar as alterações da estrutura interna do concreto com uso de três tipos diferentes de metacaulins, fabricados por uma mesma empresa. As principais diferenças entre eles são a finura. A área superficial específica, medida por BET, variou de cerca de 8 000 m²/kg a 31 000 m²/kg. Além disso, um deles – o mais grosso – se difere dos demais por possuir um elevado grau de pureza química e mineralógica. Para melhor compreender a influência do tipo de metacaulim utilizado, foi realizada uma ampla caracterização física, química e mineralógica dessas adições minerais. Foram dosados concretos com vistas a conhecer a influência das diferentes características dos metacaulins nas propriedades mecânicas, naquelas relativas à durabilidade e na microestrutura dos concretos. Os concretos com os metacaulins estudados apresentaram melhorias significativas na resistência à compressão, porosidade total, resistividade elétrica e migração de cloretos no regime não estacionário. A avaliação da microestrutura do concreto mostra que o metacaulim promoveu uma densificação da zona de transição entre a pasta e o agregado. Além disso, há indícios de nos concretos com metacaulim pode ocorrer a fixação de cloretos na forma de sal de Friedel. Assim, concluiuse que a incorporação dos diferentes tipos de metacaulim alterou significativamente as propriedades do concreto, com destaque positivo para as propriedades associadas à durabilidade, onde os benefícios do uso da adição mineral são mais pronunciados.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2015-03-27T13:15:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Roberto Perim - 2013.pdf: 5602046 bytes, checksum: a13b1b08e33347855a3233aed18ac260 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-27T15:38:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Roberto Perim - 2013.pdf: 5602046 bytes, checksum: a13b1b08e33347855a3233aed18ac260 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T15:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Roberto Perim - 2013.pdf: 5602046 bytes, checksum: a13b1b08e33347855a3233aed18ac260 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The concrete, to be one of the most consumed material in the world, has been the object of several studies and researches in order to improve and enhance its features with respect to technical, economical and environmental aspects, aiming a higher durability. Solutions have been searched and actions have been implemented in order to produce such concrete and to achieve these goals. One of which is the incorporation of mineral additions to replace part of the Portland cement used in the production of this material. Several additions have been studied over time, among them are the fly ash, the slag blast furnace, the silica fume, the ash from rice husk, the bagasse ash from sugar cane and the metakaolin. The latter is a high reactivity pozzolan and it is being studied to be an alternative material of great potential and abundance, it is found in several parts of the world and it has a great number of advantages, such as ease of exploration, the use of a relatively simple process in its industrialization, the low cost of production and trade, besides a lower environmental impact when compared to the clinker. Several researches have already proved its potential as pozzolanic material, however, a few studies have been conducted in order to verify the durability of concretecurrent market with the addition of metakaolin. The carbonation, which is, simplifying, a chemical reaction between the carbon dioxide from the air and the calcium hydroxide present in cement paste, and occurs in the surface layers in contact with the environment to which the concrete is exposed, is one of the most important phenomenon to the beginning of the process of corrosion that causes major problems related to the lack of durability of structures, can lead to the collapse of structures. In this research, two groups of concrete were studied. In the first group were addressed levels of 10%, 12,5%, 15%, 17,5% and 20% of metakaolin in replacement of the cement and with the same relation a/ag (0,60). And in the second group were used the substitution levels of 10%, 15% and 20%, keeping the same range of resistance with variation of the ratio a/ag. The behavior of these concrete was analyzed in relation of its resistance to compressive strength at ages 3, 7, 28, 56 and 91 days, to water absorption by immersion at 91 days, and to microstructural and mineralogical changes. It as also evaluated the advancing front of carbonationmeasurements of the depth of the carbonation and mass gain during 16 weeks after preconditioning, where these concrete were subjected to accelerated carbonation process in a CO2 incubator, whose parameters used were as follows: temperature of 20°C, 75% relative humidity and CO2 concentration from 6%. The results showed that as the level of metakaolin increases, there are strength gains by compression, reaching levels between 8% and 16% higher than the reference concrete. Regarding the carbonation process, the behavior of the concrete of the first group was very similar to the reference concrete, and that levels 10% and 15% of substitution had the best performances. The concrete of the second group performed well below the other group, showing the great influence of ratio a/g related to carbonation. / O concreto, por ser um dos materiais mais consumidos no mundo, vem sendo objeto de vários estudos e pesquisas no intuito de melhorar e aprimorar as suas características no que se refere aos aspectos técnicos, econômicos e ambientais visando a uma maior durabilidade. Soluções têm sido buscadas e ações implementadas na produção desses concretos para se atingir esses objetivos, e uma delas é a incorporação de adições minerais em substituição parcial ao cimento Portlandutilizado na produção desse material. Diversas adições têm sido estudadas ao longo do tempo, dentre elas a cinza volante, a escória de altoforno, a sílica ativa, a cinza da casca de arroz, a cinza do bagaço da cana-de-açucar e o metacaulim. Essa última é uma pozolana de alta reatividade e vem sendo estudada por ser um materialalternativo de grande potencial e abundante, encontrada em várias partes do mundo, além de trazer uma série de vantagens, como a facilidade de exploração, a utilização de um processo relativamente simples na sua industrialização, baixo custo de produção e comercialização, e menor impacto ambiental quando comparado ao clínquer. Várias pesquisas já comprovaram o seu potencial como material pozolânico, porém, poucos estudos foram realizados no sentido de verificar a durabilidade das estruturas de concretoscorrentes do mercado com a adição do metacaulim. A carbonatação, que é, simplificadamente, uma reação química entre o dióxido de carbono do ar e o hidróxido de cálcio presente na pasta de cimento e que ocorre nas camadas superficiais em contato com o ambiente a que o concreto está exposto, é um dos fenômenos mais importantes para o início do processo de corrosão das armaduras, fenômeno este que podelevar estruturas ao colapso. Nesta pesquisa, foram estudados dois grupos de concretos, sendo abordados, no primeiro, níveis de 10%, 12,5%, 15%, 17,5% e 20% de metacaulim em substituição em massa ao cimento e com mesma relação a/ag (0,60), e no segundo grupo foram utilizados os níveis de substituição de 10%, 15% e 20%, mantendo-se a mesma faixa de resistência, com variação da relação a/ag. O comportamento desses concretos foi analisado em relação à resistência à compressão nas idades de 3, 7, 28, 56 e 91 dias, à absorção de água por imersão aos 91 dias e às mudanças microestruturais e mineralógicas.Também se avaliou o avanço da frente de carbonatação, com medidas de profundidade carbonatada e ganhos de massa, no decorrer de 16 semanas, após precondicionamento, onde esses concretos foram submetidos ao processo de carbonatação acelerada em incubadora de CO2, cujos parâmetros adotados foram os seguintes: temperatura de 20oC, umidade relativa de 75% e concentração de CO2 de 6%. Os resultados mostraram que, na medida em que se aumenta o nível de metacaulim, há ganhos de resistência à compressão atingindo níveis entre 8% e 16% acima do concreto de referência. Em relação ao processo de carbonatação, os comportamentos dos concretos do primeiro grupo foram bastante semelhantes ao concreto de referência, sendo que os níveis de 10% e 15% de substituição obtiveram os melhores desempenhos. Os concretos do segundo grupo ficaram com desempenho bem abaixo dos demais, mostrando a grande influência da relação a/ag em relação à carbonatação.

Actualmente los materiales cementicios suplementarios como el metacaolín, son comúnmente empleados en la industria cementera y de la construcción, debido a factores ambientales, económicos y técnicos. La mayoría de estudios que evalúan la influencia del metacaolín en sistemas cementicios, se enfocan en aspectos de desempeño y de resistencia mecánica, en edades avanzadas. Existen pocos estudios que evalúan la etapa inicial de hidratación. Por tanto, este trabajo tiene como propósito entender mejor la influencia que tiene la sustitución parcial de metacaolín en pastas de cemento Portland, durante las primeras 72 horas de hidratación. Normalmente para evaluar la cinética de hidratación se analiza el calor liberado, usando un calorímetro de conducción isotérmico. Sin embargo, otra técnica relativamente nueva usada en este estudio, es medir la retracción química en forma continua; en Brasil son raros los estudios que usen retracción química para obtener la cinética de hidratación. Para tal fin se elaboraron pastas utilizando reemplazos de metacaolín de 5, 10 y 20% en masa, además de una pasta de referencia, usando una relación constante agua/sólido de 0.5. La retracción química fue medida en forma continua automatizando el método de la dilatometría, también se evaluó la cinética de hidratación usando un calorímetro isotérmico. Adicionalmente, el desarrollo de los productos hidratados fue estudiado por análisis termogravimétrico y difracción de rayos X. Los resultados obtenidos muestran que existe una excelente relación entre la retracción química y la calorimetría y que la adición de metacaolín produce cambios en la cinética de hidratación, que también afectan a la retracción química. / Currently the supplementary cementitious materials such as metakaolin are commonly used in the cement and construction industry, due to environmental, economic and technical factors. Most studies evaluating the influence of metakaolin in cementitious systems focus on aspects of performance and mechanical strength at older ages. There are few studies evaluating the initial stage of hydration. Therefore, this paper aims to better understand the influence of the partial replacement of metakaolin in Portland cement pastes during the first 72 hours of hydration. Normally to evaluate the kinetics of hydration heat released is analyzed using an isothermal calorimeter. Nevertheless, another relatively new technique used in this study is to measure the chemical shrinkage continuously; in Brazil are rare studies using chemical shrinkage to obtain hydration kinetics. This study shows the influence of partial replacement of Portland cement by metakaolin in the hydration reactions and chemical shrinkage of cementitious pastes. For this, pastes were prepared using metakaolin replacements of 5, 10 and 20% by mass, and a reference paste, using a constant water/solid ratio of 0.5. Chemical shrinkage was measured continuously automating the method of dilatometry, hydration kinetics was evaluated using an isothermal conduction calorimetry. Additionally, the development of hydrated products was studied by thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The results show that there is an excellent relationship between chemical shrinkage and calorimetry and the addition of metakaolin leads to changes of the hydration kinetics, which also affect the chemical shrinkage.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-19T15:13:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese completa - com FICHA CATALOGRÁFICA - 13-11-15.docx.pdf: 12354706 bytes, checksum: ca0e4da17bca37b3d26461335b9c9552 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T15:13:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese completa - com FICHA CATALOGRÁFICA - 13-11-15.docx.pdf: 12354706 bytes, checksum: ca0e4da17bca37b3d26461335b9c9552 (MD5) Previous issue date: 2015-11-15 / Estima-se a existência, desde a década de 1960, de milhares de edifícios de alvenarias de vedação com função estrutural na Região Metropolitana do Recife (RMR). Esses prédios tipo “caixão” foram concebidos, em sua maioria, com blocos cerâmicos com furos na horizontal e possuem até quatro pavimentos. Verifica-se que essas paredes não apresentam requisitos técnicos e desempenho necessários para serem considerados estruturais, de tal forma que o cálculo da resistência à compressão mostra insuficiência na capacidade de suporte, por conseguinte, não atendem a critérios normativos. Portanto, observam-se elevados níveis de patologias e envelhecimento precoce, onde a relação entre o número de acidentes e o número de edificações existentes apresenta probabilidade de falha de aproximadamente 1:500, bem acima do nível aceitável quando envolve a segurança de vidas humanas que é de 1:10.000. Ocorreram 12 desabamentos desses prédios nos últimos 30 anos na RMR, causando 12 mortes. Assim, torna-se importante apresentar um modelo de reforço para estas edificações, especialmente quando se considera que nesses prédios residem cerca de 250.000 pessoas. Este trabalho tem por objetivo avaliar o reforço com argamassa armada e adição de metacaulim na resistência compressiva, ductilidade e durabilidade. Moldaram-se prismas de amostras sem e com reforço sobre substrato sem revestimento e revestido. O reforço foi constituído por capa de argamassa com tela de aço nas duas faces interligadas por conectores de aço e adição de 15% de metacaulim, adicionado por substituição de parte de cimento e adição simples, com traços em volume: 1:1:6:1,5 e 1:0,5:4,5:1,5 (cimento, cal, areia, relação água/cimento). Concluiu-se diante dos ensaios que o reforço proposto contribui substancialmente na resistência à compressão (considerando o fator redutor devido efeito de flambagem) e na forma de ruptura, fornecendo ductilidade (deformação plástica e tenacidade), bem como a metacaulim contribui para a durabilidade, visto em ensaios próprios específicos (resistência mecânica, módulo de elasticidade, velocidade de propagação da onda ultrassônica, absorção por imersão e ensaios acelerados de carbonatação e cloretos). / In Recife Metropolitan Region (RMR), there are thousands of buildings made of non-structural masonry dating from the 1960s, however performing as structural masonry. These four-floor buildings best known as “caixão” were mostly conceived with ceramic bricks horizontally perforated. This kind of masonry does not supply technical requirements and does not perform appropriately to be considered structural. It does not fulfill normative criteria because structural calculus shows that its resistance to compression does not suffice. This consequently leads to high levels of pathologies and premature aging of buildings. The relationship between the quantity of “caixão” buildings in RMR and the number of accidents they are involved in indicates that the probability of failure is about 1:500. This rate is much above the acceptable standard of 1:10.000 concerning human lives safety. Over the past thirty years, 12 “caixão” buildings tumbled down in RMR, causing 12 deaths. It is, thus, relevant to develop a solution for reinforcing these buildings, where approximately 250.000 people live. This study aims to evaluate the use of reinforced mortar and metakaolin addition for reinforcing masonry in order to increase its resistance to compression, ductility and durability. In this research, we shaped sample prisms with and without reinforcement on both mortar and non-mortar substratum. The reinforcement consisted of a layer of mortar with a steel lattice on both faces connected by steel connectors as well as addition of 15% of metakaolin, partly replaced with cement by pure addition, following the volume proportions of 1:1:6:1,5 and 1:0,5:4,5:1,5 (cement, lime, sand, water/cement relation). Conclusively, our proposal substantially increased the masonry resistance to compression, considering the reduction factor due to the buckling effect, providing it with ductility, that is, plastic deformation and tenacity. Additionally, we found that the metakaolin contributes to masonry durability by doing specific experiments of mechanical resistance, elasticity modulus, ultrasound, and absorption by immersion as well as accelerated experiments of carbonation and chlorides.

The diploma thesis is concerned with study of preparation and properties of historic mortars. In theoretical part, there is summarized the historic progress of mortars and their material composition. The experimental part is focused on proposition of mortar mixes. The diploma thesis referring to actual research on Institute of Technology of Building Materials and Components, FCE VUT in Brno. The base mixe of historical mortar came from this research. In experiment, there is the base mixe of historical mortar modified with gypsum. In the first phase of the experimental part the basic technological and aplication properties are assessed. The second phase of the experimental part is focused on the course of hydration of the binder in different environments and subseqeunt determination of the phase composition by X-ray diffraction analysis. The aim of the thesis is to determine the optimal amount of gypsum and to optimize the recipe of historical mortar.

Preparation of geopolymers with main components of slug and metakaolin. After being alcali activated the raw materials are complemented by superplasticizers of different kind and concentracion.