[pt] Este trabalho apresenta um método para a determinação de propriedades que aparecem em equações diferenciais parabólicas. O método é aplicado na determinação da difusidade térmica e da condutividade térmica de materiais utilizando temperaturas medidas em regime transiente em uma sonda. Além das propriedades mencionadas, o método determina a resistência térmica de contato entre a sonda e o material em estudo. As propriedades são obtidas a partir da técnica dos mínimos quadrados entre as temperaturas medidas experimentalmente e as calculadas a cada iteração pelo método numérico. O método descrito é capaz de determinar propriedades constantes tenha sido estudado. O método utiliza a solução da equação de condução de calor obtida pela técnica de discretização de Crank-Nicholson e pelo método de superposição de funções particulares. A sonda é construída a partir da análise dos coeficientes de sensibilidade e então a técnica é aplicada ao nylon. Alguns resultados de testes simulados e experimentais são apresentados e novas experiências propostas. / [en] A procedure is suggested to determine several properties in parcial differential equation of the parabolic type. The method is applied to the determination of thermal diffusivity and thermal conductivity of materials, using the measured transient temperatures in a special porbe. Another propertye to be determined is the thermal contact conductance between the probe and the material in a bulk. The properties are found by making the measured temperatures match the calculated temperatures in a least-squares sense. The method described is flexible enough to treat the special case of temperature dependent properties although only the case of constant properties has been verified. This method utilizes the solution of the heat conduction equation obtained by the Crank-Nicholeon method and by the method of particular solutions. The sensitivity coefficients can be utilized to gain insight in the method and they are utilized in order to have the probe built. The procedure is applied to nylon. Some results in simulated as well as in real experiments are presented and new experiments are suggested.

[pt] O conhecimento das propriedades térmicas dos solos é de grande importância em muitos projetos de engenharia e outras situações onde ocorre a transferência de calor nos solos, como em projetos de rodovias, de tubulações para petróleo, água, gás, cabos elétricos enterrados, aplicação de técnicas para remedição de solos contaminados, entre outros. A propagação de calor nos solos é governada pelas suas propriedades térmicas e essas propriedades devem ser determinadas experimentalmente. A presente Dissertação teve como objetivo principal a avaliação da influência da mineralogia, do índice de vazios e do teor de umidade em propriedades térmicas de solos. As principais propriedades térmicas dos solos são condutividade térmica, resistividade térmica, difusividade térmica e calor específico. Foram avaliados experimentalmente a condutividade, a difusividade, o calor específico dos solos e o calor específico dos sólidos. Trabalhou-se com misturas em diferentes proporções de materiais argilosos e arenosos. Os solos foram fabricados a partir de diferentes proporções de Caulim, Bentonita e Areia Quartzosa, formando-se nove solos diferentes. Os solos fabricados foram caracterizados física, química e mineralogicamente. Para a determinação da condutividade térmica e da difusividade térmica aplicou-se o método da sonda térmica de imersão em solos. O calor específico dos solos e o calor específico dos sólidos foram estimados através de equações propostas na literatura consultada. Os corpos de prova foram confeccionados por compactação estática e por vibração. Foi observado que os parâmetros térmicos são dependentes da umidade, do índice de vazios e da mineralogia dos solos de formas diferentes e, eventualmente, opostas, sendo a influência da umidade mais significativa. Foi proposta uma correlação para estimar o calor específico de areias quartzosas que depende apenas do teor de umidade gravimétrica. / [en] The knowledge of thermal properties of soils is of great relevance in many engineering projects where the transference of heat in soils occurs, such as: projects of highways, oil, water and gas pipeways, electric cables embedded in the ground and application of techniques for remediation of contaminated soil. The propagation of heat in the ground is governed by its thermal properties and these properties should be determined by laboratory tests. This Dissertation has as main objective the evaluation of the influence of mineralogy, voids ratio and water content in thermal soil properties. The main thermal properties of soils are thermal conductivity, thermal resistivity, thermal difusivity and specific heat. Soil conductivity and difusivity were obtained experimentally, while the specific heat of soil and specific heat of solids were obtained through equations proposed in the currente literature. The soils used comprised mixtures in different ratios of clayey and sandy materials employing different ratios of commercially found Kaolin, Bentonite and Quartz pellets, forming nine different soils. The prepared soils were characterized in their physical, chemical and mineralogical aspects. For the determination of the thermal conductivity and the thermal diffusivity it was employed the methodology of insertion of a thermal needle in the soils. Both vibration and static compaction techniques were used in the preparation of the soil samples to be tested. It was observed that the thermal parameters are dependent on the water content, voids ratio and mineralogy of the soil in different and, eventually, opposite ways.

[pt] O conhecimento das propriedades térmicas dos materiais da construção civil é necessário para a escolha consciente e, por conseguinte, para a promoção do desenvolvimento sustentável. A determinação dessas propriedades implica em aprimorar equipamentos e ampliar sua acessibilidade. Este estudo dedica-se a apresentar o desenvolvimento e a validação do equipamento baseado em normativas do Método Fluximétrico. Os resultados obtidos comprovam que esse atende aos fins propostos com aferição de duas propriedades: resistência térmica e condutividade térmica. Representa avanços e contribui para satisfazer demandas e lacunas na caracterização de materiais construtivos. / [en] The intent of this study is to discuss the subject equipment development by Heat Flow Meter Apparatus for measurement of thermalproperties of building materials, which contributes to the area of sustainability in Brazilian civil construction. The production appears necessary, well as the creation of thermal performance labs in higher education institutions in Brazil, as a response to many new materials introduced annually in the market and developing other with answers to sustainable development, including the Question of efficiency thermal - energy .

[pt] O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas, físicas e microestruturais de materiais compósitos cimentícios reforçados por fibras naturais e de laminados de bambu. O trabalho experimental foi direcionado para a determinação da tenacidade. Para se determinar a tenacidade foram utilizados três tipos de ensaios: impacto Charpy, impacto balístico e flexão em 3 pontos. Após os ensaios, a superfície de fratura dos corpos-de-prova foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Esta análise microestrutural serviu para determinar os modos de fratura e validar as hipóteses feitas nos modelos matemáticos utilizados. Foram usados modelos adaptados da literatura para a determinação da tenacidade e os valores teóricos obtidos foram confrontados com os experimentais. Determinou-se também através de modelos encontrados na literatura a tensão interfacial de todas as fibras utilizadas nesta pesquisa. Os modelos empregados para calcular a tenacidade e a tensão de adesão interfacial, se mostraram eficientes e válidos. Em segundo plano, porém não menos importante, ficou a determinação das propriedades térmicas dos materiais utilizados. Foram efetuados ensaios de condutividade térmica do compósito e ensaios termogravimétricos das fibras vegetais e do bambu. Os compósitos cimentícios foram reforçados por diferentes fibras naturais: polpa refinada de bambu (CPB), polpa de sisal (CPS), polpa de eucalipto (CPE), fibras curtas de sisal (CPFS) e wollastonita (CPW). As proporções das polpas de bambu, sisal e eucalipto utilizadas como reforço nas matrizes cimentícias foram de 8 por cento e 14 por cento em relação à massa do cimento, a da fibra curta de sisal (25 mm) foi de 3 por cento em relação ao volume e a da wollastonita foi de 11,5 por cento em relação à massa. Compóstios híbridos feitos com wollastonita e polpa de bambu (CPBW) foram também produzidos apenas variando a proporção da polpa de bambu em 8 por cento e 14 por cento e mantendo fixa a da wollastonita em 11,5 por cento. Como uma tentativa de se melhorar a resistência ao impacto, laminados CPB/AL foram também fabricados colando duas chapas de alumínio (liga 5052 H34) de espessura 0,8 mm em ambas às faces dos compósitos reforçados por fibra de bambu, formando assim compósitos sanduíche (CPBA). O bambu Moso (Phyllostachys heterocycla pubescens) com 5 anos de idade foi usado para fabricação dos laminados de bambu, sendo tratado com água fervida para a prevenção de ataques biológicos. Técnicas para a extração do laminado a partir de seu formato natural foram estudadas estabelecendo suas vantagens e desvantagens. Para o ensaio de impacto foram utilizados corpos-de-prova com dimensão nominal de 120 mm x 15 mm x 6 mm perfazendo um total de 18 corpos-de-prova. Para o de flexão foram realizados ensaios com uma lâmina simples de bambu (BL) e bambu laminado colado (BLC) com 3 camadas de lâminas dispostas ortogonalmente. Os resultados dos testes de impacto Charpy e flexão em 3 pontos comprovaram a boa tenacidade do bambu laminado quando submetido a cargas de impacto (42,54 kJ/m2) e a cargas estáticas (19,77 kJ/m2 para o laminado e 17,63 kJ/m2 para o laminado colado). Compósitos sanduíche constituídos de alumínio e laminados de bambu foram também fabricados. Estes foram analisados através de ensaios de impacto balísticos seguindo as recomendações da norma NIJ 0101.04. Observações no microscópico eletrônico de varredura foram realizadas para se analisar os mecanismos de falha dos laminados. / [en] The main objective of this work was to evaluate the mechanical, physical and microestructure properties of cementitious composite materials and bamboo laminates. The experimental program was focused on the determination of toughness. Three diferent types of tests were performed in order to establish it: Charpy impact, ballistic impact and three point bending test. After the tests, the fractured surface of the failed test specimens was observed using a Scanning Electron Microscope (SEM) to establish the failure mode. Mathematical models adapted from the available literature were used to determine the toughness from which the values were confronted to the ones obtained experimentally. It was also determined by mathematical models the interfacial bond stress of all fibers used in this research. The two models, used in the toughness and interfacial bond stress calculation, showed to be efficient, providing valid results. In second plan, but not less important, was the determination of the materials thermal properties. Thermal conductivity tests of the composites and thermogravimetry of the fibers and bamboo were performed. The cementitious composites were reinforced by different natural fibers: refined bamboo pulp (CPB), sisal pulp (CPS), eucalyptus pulp (CPE), short sisal fibers (CPFS) and wollastonite. The mass fraction of bamboo, sisal and eucalyptus pulp studied were 8 percent and 14 percent. For the wollastonite fiber the mass fraction studied was 11.5 percent and for the short sisal fiber a 3 percent volume fraction was studied. Hybrid composites made with wollastonite and bamboo pulp (CPBW) were also produced varying the bamboo fraction mass to 8 percent and 14 percent but keeping constant to 11.5 percent the wollastonite mass fraction. The slurry de-watering process was used in the production of all composites described before. To reduce the adverse effects of weathering on the cellulose fibers and to improve the impact load and flexural resistance of the composite, aluminum thin sheets were used to produce a sandwich composite lamina with the CPB, which was denominated as CPBA. Compound Adhesive gel from Otto Baumgart which is a type of epoxy was used to fix the aluminum sheets on the CPB. The use of aluminum has proved to give much higher impact resistance results when compared to the CPB ones. The 5 years old Moso bamboo (Phyllostachys heterocycla pubescens), which was previously treated in boiled water to eliminate biological agents, was used to produce the bamboo laminates. Techniques were developed to extract bamboo laminates from its natural form, establishing its advantages and disadvantages. For the Charpy impact test, a total of 18 specimens with nominal dimensions of 120 mm x 15 mm x 6 mm were tested. Laminated (BL) and 3 layer cross ply laminated bamboo (BLC) were tested in bending. A total of 9 specimens were tested per bamboo configuration. The BL specimens had nominal dimensions of 120 mm x 30 mm x 6 mm and the BLC were 120 mm x 30 mm x 17 mm. The results demonstrated the good toughness of bamboo laminates when subject to dynamic (42.54 kJ/m2) and to static load (19.77 kJ/m2 for the laminate and 17.63 kJ/m2 for the cross ply laminate). Aluminum thin sheets were again used to make sandwich composites, but now using the bamboo laminate (BLCA). The BLCA was tested using the ballistic impact test following the standard NIJ 0101.04. Analysis on the Scanning Eléctron Microscope (SEM) were performed in order to establish the laminate s failure mechanisms.

[pt] No desenvolvimento de materiais resistentes ao choque térmico, os materiais com expansão térmica negativa ou próxima a zero têm sido de vital importância nos últimos anos. A família de cerâmicas A2M3O12 (A = cátion trivalente, M = cátion hexavalente) apresenta características promissoras para evitar a ruptura por choque térmico, devido às suas propriedades diferenciadas de expansão térmica. Contudo, mudanças na rede cristalina causadas por defeitos pontuais podem gerar alterações neste material. A cerâmica Al2W3O12 pode conter defeitos como vacâncias de oxigênio, que afetam suas propriedades ópticas, térmicas e outras propriedades. O propósito deste trabalho é estudar a influência das vacâncias de oxigênio sobre as propriedades da cerâmica Al2W3O12, bem como, a importância da temperatura e da atmosfera sobre a geração de vacâncias de oxigênio. A fase Al2W3O12 foi exposto a duas atmosferas (H2 e Ar) sob temperaturas controladas de 300 graus C, 400 graus C e 500 graus C com o proposito de gerar vacâncias de oxigênio. A cerâmica obtida desta forma foi caracterizada por técnicas de difração de pó de raios-X (DPRX), espectroscopia por refletância de difusão (DRS), espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e teste de condutividade térmica. A influência das vacâncias de oxigênio no coeficiente de expansão térmica e na condutividade térmica nas amostras calcinadas em atmosferas não-oxidantes foi demonstrada. As amostras calcinadas a 500 graus C revelaram uma alta absorção do espectro ultravioleta e visível em relação às amostras calcinadas em 300 graus C e 400 graus C. Além disso, foram constatados diferentes estados reduzidos de valência do W (tais como W5+ e W4+) através da tecnica de XPS a fim de compensar vacâncias de oxigênio que foram confirmadas pela analise de EPR e Raman. / [en] In the development of materials resistant to thermal shock, materials with negative or near zero thermal expansion have been of vital importance in recent years. The A2M3O12 family of ceramics (A = trivalent cation, M = hexavalent cation) has promising characteristics to avoid thermal shock rupture, due to its atypical thermal expansion properties. Within this family is the Al2W3O12 ceramic, which has unique thermal properties and this allows its use in conditions of thermal shock. However, changes in the crystal lattice caused by point defects can generate alterations in this material. Al2W3O12 ceramic can contain defects such as oxygen vacancies, which affect optical, thermal and other properties. The goal of this study is to study the influence of oxygen vacancies on the properties of Al2W3O12 ceramics, as well as the importance of temperature and atmosphere in the generation of oxygen vacancies. The Al2W3O12 phase was exposed to two atmospheres (H2 and Ar) at controlled temperatures: 300 degrees C, 400 degrees C and 500 degrees C to generate oxygen vacancies. The ceramic obtained was characterized by X-ray power diffraction (XRPD), diffusion reflectance spectroscopy (DRS), electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and thermal conductivity test. The influence of oxygen vacancies on the coefficient of thermal expansion and thermal conductivity in calcined samples in non-oxidizing atmospheres was demonstrated. Samples calcined at 500 degrees C revealed high absorption of the ultraviolet and visible spectra compared to the samples calcined 300 degrees C and 400 degrees C. In addition, different states of reduced valence of W were found (such as W5+ and W4+), through the XPS technique, in order to compensate of oxygen vacancies, that were confirmed by EPR and Raman analysis.