Submitted by Flavio Hiochio Sato null (sato@dec.feis.unesp.br) on 2018-02-05T12:49:07Z No. of bitstreams: 1 FLAVIO SATO TESE ELETRICA_Final.pdf: 4905931 bytes, checksum: 7de4992b81a9e515eaf26a3c238221b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-02-05T18:40:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sato_fh_dr_ilha.pdf: 4905931 bytes, checksum: 7de4992b81a9e515eaf26a3c238221b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-05T18:40:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sato_fh_dr_ilha.pdf: 4905931 bytes, checksum: 7de4992b81a9e515eaf26a3c238221b5 (MD5) Previous issue date: 2017-12-08 / O desenvolvimento de sistemas capazes de monitorar e controlar informações estão sendo cada vez mais utilizados, permitindo maior refinamento e confiança nos resultados. Na área instrumental de laboratório, existem situações que exigem maior controle sobre o ensaio. Com o atual avanço na área de microprocessadores, microcontroladores, sensores inteligentes, entre outros, têm impulsionado a utilização dos mesmos na melhoria e confiabilidade de processos mecânicos, químicos, físicos, biológicos, de inteligência artificial, de melhoria de qualidade de vida de pessoas com deficiência. Os processos podem ser melhorados utilizando equipamentos que possuem sistemas embarcados capazes de processar informações e fazer o controle a partir de sistemas operacionais que antes só eram possíveis nos computadores. Na área das grandes estruturas de concreto não é diferente, deve-se monitorar algumas variáveis que resultam em uma manifestação patológica conhecida como reação álcali-agregado, que é um fenômeno de expansão que afeta a durabilidade e a resistência mecânica do concreto, este fenômeno está ligado à algumas variáveis, a umidade relativa interna é umas delas. Existem várias pesquisas no sentido de inibir as reações álcali-agregados, e é sabido que um importante passo antes do acontecimento da reação álcali-agregado em obras hidráulicas, como as usinas hidroelétricas é o monitoramento da umidade e da temperatura no interior do concreto e, acompanhamento das fissuras inerentes do processo de expansão. O presente trabalho implementou um sistema de monitoramento de baixo custo, de temperatura e umidade para estruturas de concreto de barragens hidroelétricas, demonstrando a desnecessidade de monitoramento da umidade relativa por esta já estar a 100% no interior do concreto, paralelamente, desenvolveu-se um sistema de automação em usinas hidroelétricas para o controle dos deslocamentos desta reação, foi feito o levantamento das técnicas de correlação de imagens digitais (CID) e contatou-se que é promissor desde que o processamento dos programas de refinamento das imagens acompanhe a tecnologia de câmeras com alta resolução. / The development of systems able to monitor and control information is increasingly being used, allowing greater refinement and confidence in results. In the instrumental area of the laboratory, there are situations that require greater control over the test. With the current progress in the area of microprocessors, microcontrollers, intelligent sensors, among others, have encouraged the use of these in the improvement and reliability of mechanical, chemical, physical, biological, artificial intelligence, improving the quality of life of people with deficiency. Processes can be improved by using equipment that has embedded systems that can process information and control from operating systems that were previously only possible on computers. In the area of large concrete structures is not different, it is necessary to monitor some variables that result in a pathological manifestation known as alkali-aggregate reaction, which is an expansion phenomenon that affects the durability and the mechanical resistance of the concrete, this phenomenon is connected to some variables, the relative humidity is one of them. There are several researches to inhibit alkali-aggregate reactions and is known that an important step before the occurrence of the alkali-aggregate reaction in hydraulic works such as hydroelectric plants is the monitoring of humidity and temperature inside the concrete and, the inherent fissures of the expansion process. The present work implemented a low cost, temperature and humidity monitoring system for concrete structures of hydroelectric dams, demonstrating the lack of relative humidity monitoring because it is already 100% inside the concrete, in parallel, a system of automation in hydroelectric power plants to control the displacements of this reaction, a survey of digital image correlation techniques (DIC) was made and it has been contacted since the processing of image refinement programs accompanies the technology of cameras with high resolution.

A reação álcali-agregado é uma patologia do concreto conhecida há mais de 60 anos no meio técnico, e envolve os álcalis, provenientes em maior parte do cimento, e certos constituintes mineralógicos dos agregados. O produto desta reação é um gel higroscópico, que, em contato com a água, aumenta de volume consideravelmente. Os danos decorrentes da reação envolvem principalmente o desenvolvimento de um quadro de fissuração intenso, o que acarreta outras diversas manifestações patológicas, e movimentações de peças estruturais. Os relatos mais freqüentes de ocorrência da reação sempre foram em estruturas hidráulicas, tais como as barragens, em função do permanente contato com a água. Entretanto, nos últimos anos, diversos outros tipos de estruturas têm sido afetados, inclusive fundações de edificios, deixando o problema em evidência. O único modo de combater a reação é prevení-la através do uso de adições minerais, e para tal se faz necessário avaliar o agregado em questão, dispondo de um método de ensaio confiável. Este trabalho buscou analisar um dos métodos de ensaio mais utilizados no mundo todo para avaliar a reação álcali-agregado, a ASTM C 1260. Foram modificados alguns parâmetros de moldagem para verificar a influência destes nos resultados de expansão fornecidos pelo ensaio. Avaliaram-se os fatores: relação água/cimento, consistência da argamassa e forma do grão de agregado, e no total foram conduzidos 63 diferentes ensaios de expansão para analisar a influência destes fatores. Ensaios auxiliares foram realizados para justificar os resultados, e utilizou-se tratamento estatístico para verificação da validade dos mesmos. Foi observado que a forma de britagem do agregado, para posterior realização do ensaio, interfere diretamente nas condições de moldagem. E, o mais importante: isto resulta em expansões diferenciadas na idade de avaliação do agregado. Para evitar classificações errôneas de agregados através do uso da ASTM C 1260, uma norma usada em vários países, sugere-se que sejam fixados o maior número possível de parâmetros de moldagem. / The alkali-aggregate reaction 1s a concrete pathology known for more than 60 years, involving the alkalis (mostly from the cement), and some mineralogical components of the aggregates. The product o f this reaction is a hygroscopic gel that, in contact with water, has its volume greatly increased. The damage resulting from this reaction is mainly a situation of intense craking, which causes other pathological manifestations and movements of the structure. The most frequent reports o f this reaction have always been in hydraulic structures, such as dams, caused by the permanent contact with water. However, in the last few years, many other kinds of structures have been affected, including building foundations; which brought the problem to international evidence. The only way to prevent the expansion caused by the reaction is the use o f mineral admixtures as a substitute o f part o f the cement content, but first it is necessary to evaluate the aggregate in use, with a satisfactory test method. This work' s purpose is to analyze one o f the test methods commonly used throughout the world to evaluate the alkali-aggregate reaction, the ASTM C 1260. Some molding parameters have been modified so as to check their influence on the results of expansion obtained through this test. These factors have been evaluated: water/cement ratio, mortar consistency and shape of the aggregate particle. A total of 63 different tests of expansion were conducted to evaluate their influence. Additional tests were done so as to justify the results, and statistical analysis was used to validate the results. It was observe that the way the aggregate is crushed, for subsequent execution of the test, directly interferes in the conditions of molding. And, the most important: the way the aggregate is crushed results in different expansions and it is increased with the age of the evaluation of the test. To prevent a erroneous classification o f the aggregates through the use of ASTM C 1260, a standard used in many countries, it is suggested that test conditions should be better defined.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-03-06T14:08:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Raduan K. Lopes.pdf: 4138941 bytes, checksum: 183540158d6617bd8250c8f84a18340b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-03-06T14:08:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Raduan K. Lopes.pdf: 4138941 bytes, checksum: 183540158d6617bd8250c8f84a18340b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-06T14:08:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Raduan K. Lopes.pdf: 4138941 bytes, checksum: 183540158d6617bd8250c8f84a18340b (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / The disposal of solid waste in civil construction has generated over the years an increasing concern, either as to its use or its destination. Among these materials that need disposal, glass plays an important role, since the number of research is increasing Which address their reuse. The aim of this dissertation was to evaluate the introduction of ground glass waste (RMV) as a partial replacement of the cement in Portland cement mortars, observing the influence of grinding times and percentage of substitution on Portland cement mortars. The research was developed based on an adaptation of Standard NBR 15.577-4: 2008, which defined the grinding times of 16, 32, 48 and 72 hours of glass residue, as well as the percentages of partial replacement of the 10%, 20%, 30% and 40%. It was observed only the grinding times of 16 and 32 hours, aiming to evaluate the results of the compressive strength, partial substitutions of 10%, 15% and 20% were applied. Also, for the same milling times, according to NBR 5752: 1992, the pozzolanic properties of the glass residues were verified. In statistical terms, there were no great variations in the compressive strength when the milling times were changed to the same replacement percentage. However, the percentage of 20% for the times of 16 and 32 hours presented the best results. For these times, respectively, pozzolanic activity indexes were 103.3% and 98.5%. The variation of grinding times did not interfere with the results of the expansions. The minimum percentage of substitution of 10% of glass residue was favorable to the reduction of the aggregate alkali reaction. / A destinação dos resíduos sólidos na construção civil tem gerado ao longo dos anos uma preocupação crescente, seja quanto ao seu aproveitamento, ou sua destinação, Entre estes materiais que necessitam de descarte, o vidro ocupa papel importante, já que é crescente o número de pesquisa que abordam a sua reutilização. Buscou-se, nesta dissertação, avaliar a introdução do resíduo moído de vidro (RMV) como substituição parcial do cimento em argamassas de cimento Portland, observando-se influência dos tempos de moagem e percentual de substituição nas argamassas de cimento Portland.A pesquisa desenvolveu-se a partir de uma adaptação da Norma NBR 15.577-4:2008, para a qual foram definidos os tempos de moagem de resíduo de vidro de 16, 32, 48 e 72 horas, bem como os percentuais de substituição parcial do cimento de 10%, 20%, 30% e 40%. Observando-se somente os tempos de moagem de 16 e 32 horas, objetivando-se avaliar os resultados da resistência à compressão, foram aplicadas substituições parciais de 10%, 15% e 20%. Outrossim, para os mesmos tempos de moagem, de acordo com a NBR 5752:1992, foram verificadas as propriedades pozolânicas dos resíduos de vidro. Em termos estatísticos não houveram grandes variações na resistência à compressão quando da alteração dos tempos de moagem para o mesmo percentual de substituição. Contudo, o percentual de 20% para os tempos de 16 e 32 horas apresentou os melhores resultados. Para estes tempos, respectivamente, os índices de atividade pozolânica registrados foram de 103,3% e 98,5%. A variação dos tempos de moagem não interferiu nos resultados das expansões. Já o percentual mínimo de substituição de 10% de resíduo de vidro mostrou-se favorável à redução da reação álcali agregado.

A reação álcali-sílica é uma patologia de origem química que ocorre em estruturas de concreto. A partir desta reação há a formação de um gel de álcali-sílica que em contato com a água provoca expansão e deformação da estrutura. Esta patologia traz muitos transtornos e prejuízos, principalmente em obras que estão em contato direto com a água (barragens, pontes, piers, etc) e a possibilidade de prever o comportamento e deformações em uma estrutura desse porte é de grande valia. Neste trabalho é feita a modelagem da percolação d\'água em meio poroso por meio do método dos elementos finitos, sem movimentação de malha e fazendo uso de função Heaviside contínua para a percolação. A modelagem da reação álcali-sílica é feita por meio de um modelo paramétrico, com alteração para contemplar regimes não uniformes de umidade e sua interferência na taxa de expansão. A modelagem do campo mecânico é feita pelo Método dos Elementos Finitos Posicional. / The alkali-silica reaction (ASR) is a pathology that occurs in concrete structures. Such pathology creates an alkali-silica gel that when in contact to water promotes expansion and strain on a affected structure. Most buildings that are susceptible to this fenomena are the ones in contact with water, such as dams, piers and bridges. The possibility to predict the ASR behavior and total strain developed would be helpful. In this work, finite element method with fixed mesh is employed to model seepage in a porous media. Also, it\'s used a Heaviside function for the percolation coefficient. The modeling of the alkali-silica reaction is done by a parametric model, modified to non-uniform humidity conditions and it\'s interference on the expansion rate. The modeling of the mechanical field is done by the Positional Finite Element method.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-11-09T13:47:40Z No. of bitstreams: 1 Patricia Guillante_.pdf: 18993232 bytes, checksum: 31c8eb50dc71036a8f617c23999f4765 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-09T13:47:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Guillante_.pdf: 18993232 bytes, checksum: 31c8eb50dc71036a8f617c23999f4765 (MD5) Previous issue date: 2018-08-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estruturas de concreto situadas em ambientes úmidos, produzidas com cimentos com elevado teor de álcalis e agregados reativos, estão propensas a desencadear uma reação química conhecida como a Reação Álcali-Agregado (RAA). Na tentativa de minimizar o desencadeamento desta reação, pode-se controlar o teor de álcalis, embora isso não seja garantia da não ocorrência da RAA, utilizar agregados não reativos, ou ainda utilizar adições minerais. O grande benefício das adições minerais, especialmente as pozolanas, na mitigação da RAA, está associado ao fato das mesmas consumirem hidróxido de cálcio para formarem silicato de cálcio hidratado adicional, reduzindo a permeabilidade e a mobilidade de álcalis. No entanto, têm-se visto que os materiais pozolânicos sílicoaluminosos apresentam desempenho superior aos materiais silicosos, na RAA, tendo como consenso o papel protagonista da presença de alumínio. No entanto, o comportamento na mitigação da RAA pode ser distinto, dependendo do tipo de pozolana empregada. Assim, o objetivo geral deste trabalho é avaliar a influência dos parâmetros químicos e mineralógicos de materiais cimentícios suplementares na mitigação da RAA. Empregou-se o método acelerado das barras de argamassa para investigar o comportamento de três MCS ricos em sílica e alumina: a Cinza Volante (CV), o Metacaulim (MK) e o Resíduo de Cerâmica Vermelha (RCV). Foram consideradas duas idades de cura – 48h e 28 dias – e empregou-se ainda, misturas auxiliares com sílica ativa em teor semelhante ao de sílica amorfa presente nos MCS; com pó de quartzo, para compor um padrão secundário de referência, permitindo avaliar o efeito da redução de consumo de cimento; e, para balizar a avaliação do teor de alumina, misturas com hidróxido de alumínio [Al(OH)3]. Os materiais foram caracterizados quanto aos parâmetros físicos, químicos e mineralógicos. Analisou-se ainda, a composição química da solução aquosa dos poros das diferentes misturas e a microestrutura das barras de argamassa de referência após o ensaio acelerado. O agregado foi classificado como uma obsidiana composta basicamente por vidro vulcânico e os resultados do ensaio acelerado indicam que os MCS empregados apresentam potencial mitigador, porém em diferentes níveis. Constatou-se que, embora nas amostras curadas por 28 dias tenha ocorrido ligeiro aumento das expansões, o tempo de cura não exerceu influência significativa nos resultados. Ao incorporar Al(OH)3, observou-se um comportamento linear das expansões, de modo que quanto maior o teor de Al(OH)3 menores são os valores de expansão. Entretanto, este comportamento não foi verificado com os materiais pozolânicos. O teor total de alumina caracterizado para MK, CV e RCV, foi na ordem de 38%, 21% e 17%, respectivamente, retornando expansões aos 28 dias de ensaio de 0,03%, 0,02% e 0,08%. Destaca-se que os menores resultados de expansão foram observados na mistura com CV, que, por sua vez, apresentou concentração de alumínio na solução dos poros próximo à zero. Sabe-se que a alumina atua na inibição da dissolução da sílica reativa, através da sua incorporação na estrutura de sílica, formando uma espécie de zeólita e, assim, a caracterização da solução dos poros da CV pode ser também um indicador da maior efetividade da alumina da CV na mitigação da RAA. Ainda, observou-se, para a mistura com RCV, que o teor de ferro, principalmente o identificado na forma hematita, parece interferir na dissolução da alumina o que pode ter prejudicado o potencial de mitigação da RAA pela alumina neste caso. Além disso, a forma cristalina ou amorfa de como estes elementos estão presentes nos MCS parece influenciar no potencial de mitigação. Assim, acredita-se que não somente o teor de alumina exerça influência na redução das expansões, mas também os minerais e a estrutura cristalina na qual o alumínio se apresenta no material podem ser indicativos da sua incorporação nas partículas de sílica. / Concrete structures produced with cements of high alkali content and reactive aggregates, when located in humid environments are prone to develop a chemical reaction known as the Alkali-Aggregate Reaction (AAR). In order to minimize the development of this reaction, the alkali content can be controlled by the use of non-reactive aggregates, although this does not guarantee the reaction complete mitigation. Another alternative is the use of mineral additions, especially pozzolans, whose benefit is associated with the fact that it consume calcium hydroxide to produce additional hydrated calcium silicate, reducing the permeability and mobility of alkalis inside concrete. Recent researches have shown that aluminosilicate pozzolanic materials present higher performance in AAR mitigation than siliceous materials. It is consensus that aluminum presence have a protagonist role. However, the mitigation behavior of AAR may be different depending on the type of pozzolanic material employed. Thus, the general objective of this work was to evaluate the influence of chemical and mineralogical parameters of aluminosilicate pozzolans in the mitigation of AAR. The accelerated mortar bars method was used to investigate the behavior of three mineral admixtures rich in silica and alumina: Fly Ash (FA), Metakaolin (MK) and Red Ceramic Waste (RCW). Two curing ages were considered - 48h and 28 days - and auxiliary mixtures with silica fume were used, with similar content of amorphous silica; with powder quartz to compose a secondary reference standard, allowing the evaluation of cement consumption reduction effect; and, to mark the evaluation of the aluminum content, mixtures with aluminum hydroxide [Al(OH)3]. The materials were characterized for physical, chemical and mineralogical parameters. The chemical composition of the pores aqueous solution of the mixtures and the microstructure of the reference mortar bars after the accelerated test were also analyzed. The aggregate was classified as an obsidian composed basically of volcanic glass and the results of the accelerated test indicate that the used pozzolans present mitigating potential, but at different levels. It was found that the curing time had no significant influence on the results, despite the slight increase of expansions measured in samples cured for 28 days, before the accelerated test. By incorporating Al(OH)3, a linear behavior of expansions was observed in which as higher the content of Al(OH)3, the lower the expansion values are. However, this behavior was not verified with the pozzolanic materials. The total aluminum content for MK, FA and RCW was 38%, 21% and 17%, respectively, resulting in expansions at the 28 day test of 0.03%, 0.02% and 0.08%. It is noteworthy that the lower expansion results were observed in the mixture with FA, which also presented aluminum concentration in the pore solution close to zero. It is known that alumina acts in the inhibition of the reactive silica dissolution by its incorporation in the silica structure, forming a kind of zeolite and, therefore, the characterization of the solution of the pores of the FA can also be an indicator of the greater effectiveness of the alumina from FA in the mitigation of AAR. In addition, it was observed that the mixture with RCW that the iron content, mainly identified in the hematite form, seems to interfere in the dissolution of the aluminum, which may have hampered the AAR mitigation potential by aluminum in this case. The crystalline or amorphous form of how these elements are present in pozzolans seem to influence the potential for mitigation. Thus, it is believed that not only the alumina content exerts influence on the expansion reduction, but also its mineral and crystalline structure, in which the aluminum present in the material may indicate its incorporation into the silica particles.

Este estudo se propôs a avaliar a influência da cristalinidade e da deformação do quartzo na ocorrência da reação álcali-agregado. A influência da cristalinidade do quartzo foi analisada através da mesóstase, material intersticial que constitui as rochas vulcânicas, que é um material composto por grãos sub-microscópicos de quartzo e feldspatos. Para tanto foram selecionadas duas rochas vulcânicas, constituídas por quartzo em diferentes quantidades e com diferentes graus de cristalinidade: um basalto, com pouca quantidade de sílica, sem quartzo livre e cuja mesóstase apresenta grãos pobremente cristalizados; e um riolito, com grande quantidade de sílica e de quartzo livre, além de uma mesóstase com grãos melhor cristalizados. A caracterização da cristalinidade do quartzo mostrou que a mesóstase, que tem aparência de material amorfo em microscopia ótica, apresenta diferentes feições quando observada através de microscopia eletrônica de varredura: mesóstase com grãos criptocristalinos de quartzo e K-feldspatos (Mm); mesóstase com grãos de quartzo e feldspato microcristalinos (Mq); mesóstase constituída predominantemente por argilominerais (Ma). Relacionando-se essas características com a reatividade das rochas verificou-se que o quartzo presente nas mesóstases Mm e Mq reage rápida e intensamente, sobressaindo-se à dissolução da mesóstase Mm, enquanto os grãos da mesóstase Ma são preservados. Através da compração dessas constatações, obtidas com o basalto e o riolito, com as características do material intersticial de um basalto inócuo, em ensaios acelerados e em campo, verificou-se que seu material intersticial da rocha inócua possui pouca quantidade de sílica livre (quartzo). Isso evidencia que a reatividade das rochas vulcânicas está relacionada à quantidade de sílica livre presente (quartzo) e a velocidade de ocorrência da reação com a cristalinidade do quartzo constituinte da mesóstase (Mm). A influência da deformação do quartzo no desencadeamento da reação álcali-agregado foi avaliada através do estudo de rochas graníticas com diferentes graus de deformação: uma rocha pouco deformada (granito), uma rocha com deformação intermediária (proto-milonito) e uma rocha muito deformada (orto-milonito). Os graus de deformação do quartzo foram caracterizados, através de microscopia ótica, como: grau 0= ausência de deformação; grau 1= grãos pouco deformados, com extinção ondulante leve; grau 2= quartzo muito deformado, com forte extinção ondulante, chegando a formar bandas de deformação; grau 3= forte deformação, com formação de subgrãos; grau 4= grãos recristalizados. O estudo mostrou que a presença preponderante de quartzo com grau 2 nas rochas denota uma maior velocidade de desencadeamento da reação álcali-agregado. A partir dessa constatação efetuou-se a avaliação das características texturais dos grãos de quartzo de rochas reativas em campo, verificando-se que quanto maior a quantidade de grãos com grau 2 mais rápida a ocorrência da reação em campo. / This research aims to study the influence of crystallinity and deformation of quartz to the occurrence of alkali-aggregate reaction. The influence of the cristallinitiy of quartz was analyzed through the interstitial material (volcanic glass/mesostase) into volcanic rocks. This material is composing by sub-microscopic grains of quartz and feldspars, thus it was selected a basaltic rock, with poor crystallized interstitial material and low silica content; and a rhyolitic rock, with better crystallized interstitial material and high silica content. The characterization of the crystallinity of the quartz showed that interstitial mesostase has appearance of amorphous material on the optical microscopy, but, at scanning electron microscopy it was observe the following features: mesostase with microcrystalline grains of quartz and K-feldspar (Mm); mesostase with better crystallized grains of quartz and K-feldspar (Mq); mesostase with clay predominantly (Ma). Reactivity potential tests showed that quartz in Mm and Mq react quickly and intensely, especially Mm, while quartz in Ma was preserved. Comparing these evidences, obtained with basalt and rhyolite, with interstitial material into innocuous basalt, it was found that interstitial material in innocuous rock has smaller amount of free silica (quartz). It proof that reactivity of volcanic rocks is related to the amount of free silica present into the rocks and poor cristalinity of quartz into mesostase make alkali-aggregate reaction quickness (Mm). The influence of the deformation of quartz on alkali-aggregate reaction was analyzed through granitic rocks with different degrees of deformation: a rock with very little deformation (granite), a medium deformed rock (proto-mylonite), a very deformed rock (orto-mylonite). Deformation degree of quartz was characterized through optical microscopy as follows: order 0= absence of the deformation; order 1= slightly deformed grain (weak ondulatory extinction); order 2= very deformed quartz, with strong ondulatory extinction and forming deformation bands; order 3= very deformed quartz, with formation of sub-grains, order 4= recrystallized quartz. The study showed that rocks with most quartz „order 2‟ denotes the development of alkali-aggregate reaction faster than rocks with other „orders‟ deformation of the quartz. From this conclusion it was obseve the textural characteristics of quartz grains in reative rocks on the field, confirming that quartz with deformation bands cause alkali-aggregate reaction quickly.

A reação álcali-silica (RAS) ocorre entre certas formas de sílica, estruturalmente distorcidas ou amorfas, e soluções de hidróxido alcalino, como KOH e NaOH. O produto da RAS é um gel de silicato e álcalis, susceptível de expansão pela absorção de água. Quando a RAS ocorre nos agregados minerais utilizados no concreto, o processo de reação e expansão do gel compromete a resistência mecânica da estrutura. Neste trabalho, foram estudados os efeitos sobre o gel de dois processos propostos respectivamente para mitigar a expansão e prevenir a ocorrência da RAS: o tratamento do gel com LiNO3 e a aplicação de metiltrimetoxisilano (MTMS, Si(OCH3)3CH3). Também foi analisada a reatividade de minerais utilizados como agregados (basalto, granito e quartzito), simulando a RAS em condições de laboratório. Utilizando técnicas de ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 29Si, 7Li, 23Na, 13C e 1H, foi analisada a estrutura do gel, dos minerais e dos produtos resultantes dos tratamentos e de ataques com soluções alcalinas. Os resultados mostram que a estrutura de silicatos no gel é lamelar formada principalmente por silicatos do tipo Q3 e a aplicação de soluções de LiNO3 provoca uma transformação para um silicato de tipo linear. Esta alteração, eliminado os espaços interlamelares capazes de absorver água e causar expansão coletiva da estrutura, explica o efeito observado de redução da expansão pelos tratamentos com Li. Por outro lado, após exposição ao MTMS não foi detectada interação dos silicatos pertencentes ao gel com os grupos SiCH3, indicando autocondensaçao dos silanos. Com relação ao ataque dos minerais reativos, foram detectadas mudanças na distribuição de espécie de silicatos Qn nas três rochas. No basalto e no granito existe um aumento da fração de espécies Q1 e Q4 com relação ao mineral original. No quartzito as diferenças são maiores em magnitude e dependem dos parâmetros do ataque: temperatura e tempo de ataque. O aumento da temperatura dissolve os silicatos amorfos de conectividade baixa e média (Q0, Q1 e Q2) e produz um silicato altamente conexo formado por espécies Q3 e Q4. O aumento do tempo de ataque à temperatura ambiente não produz transformações apreciáveis na parte amorfa, mas sim dissolução de silicatos Q4 pertencentes a grãos de quartzo de maior tamanho. / The alkali-silica reaction (ASR) occurs between structurally distorted or disordered silica and aqueous solutions of alkaline hydroxides, as KOH or NaOH. The product of the ASR is an alkali-silicate gel, which may expand upon water absorption. When the ASR occurs in mineral aggregate used in concrete, the process of reaction and expansion cause the decrease in the mechanical resistance of the structure. In this work, a structural study was carried out to analyze the effect on the gel of two processes proposed respectively to mitigate the expansion and prevent the ASR: the treatment with LiNO3 and the application of methyltrimethoxysilane (MTSM, Si(OCH3)3CH3). Also, the reactivity of three minerals (basalt, granite and quartzite) commonly used as aggregates was analyzed, simulating the ASR in laboratory conditions. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques of 29Si, 7Li, 23Na, 13C e 1H in the solid state were applied to analyze the structure of the gel, the minerals and the products resulting from treatments and the attack with alkaline solutions (KOH). The results show that the silicate network in the gel is a lamellar structure, composed mainly by Q3 silicates, which is transformed into a linear structure upon the treatment with LiNO3 solutions. This modification, eliminating the inter-lamellar spaces capable to host water and cause the collective expansion of the structure, explain the reduction in the expansion observed in mortar or concrete structures treated with Li. On the other hand, after exposing gel samples to MTMS aqueous solutions, no interaction of the silicate groups in the gel with SiCH3 groups were detected, indicating auto-condensation of silane in these samples. With respect to the attack of the reactive minerals, some changes were detected in the distribution of Qn silicate species in the three rocks. In attacked basalt and granite there is an increase in the fraction of Q1 and Q4with respect to the original minerals. In attacked quartzite the differences are mores strong and depend on the reaction parameters: temperature and time of attack. The increment in temperature dissolve the amorphous silicates of low and medium connectivity (Q0, Q1 and Q2) resulting in a highly connected silicate with Q3 and Q4. Conversely, no appreciable transformation in the amorphous silicates were observed during longer attack times at room temperature, but the dissolution of bigger silica particles with well defined Q4 species was observed.

Alguns materiais, constituídos quase que exclusivamente por sílica, são empregados, de forma suplementar ao cimento Portland, por promoverem melhorias ao concreto, devido aos seus efeitos físicos e pozolânicos, além de atenderem a questões ambientais. No entanto, essa sílica pode gerar produtos indesejados na presença de álcalis, sendo este fenômeno conhecido como reação álcali sílica (RAS). Na presença de água, esses produtos são capazes de expandir no interior da massa de concreto, provocando fissuras internas e externas e, em casos mais graves, a degradação do elemento estrutural. Com a finalidade de evitar essa manifestação patológica, o presente trabalho propõe-se avaliar o potencial reativo frente à RAS da sílica ativa e dois tipos de cinzas da casca do arroz (CCA), uma comercial e outra residual. Nessa investigação foram adotados os teores de 5 a 50 %, utilizados como substituição parcial ao cimento Portland padrão. Os métodos de ensaio adotados nesta pesquisa foram o método acelerado em barras de argamassa segundo a NBR 15577 - 4/5, e dois novos métodos acelerados (cubos de pasta e prismas). O métodos acelerado em cubos de pasta avaliou a resistência à compressão, enquanto o método em prismas de pasta avaliou a variação dimensional. Os resultados obtidos em barras de argamassa apontaram que ambas as CCA investigadas, foram reativos frente à RAS. No entanto, o teor de 50 %, em ambas as CCA, se mostrou inócuo para essa reação. A sílica ativa foi considerada inócua em todos os teores avaliados. O aditivo superplastificante empregado não foi eficiente em reduzir a expansão provocada pela CCA. Os ensaios que avaliaram a expansão em prismas de pasta apresentaram uma ótima correlação positiva com o método normalizado em barras de argamassa. Nos prismas de pasta com 25 % de CCA industrial foram identificados os compostos franzinite, chessexite e thaumasite. Estes compostos apresentaram morfologia de acículas ora tortuosas ora delgadas e retilíneas compondo todas as amostras coletadas dessa pasta. A análise termogravimétrica apontou o alto poder adsorvente de água dessa pasta. Em conclusão, o ensaio em prismas de pastas a 48°C com 1,25 % de Na2Oeq demonstrou ser um método prático laboratorialmente e apresentou um grande potencial para avaliar os materiais suplementares ao cimento Portland frente a RAS, além de facilitar identificação dos produtos que provocaram expansão. / Some materials, consisting almost exclusively for silica, are employed, supplementary form to Portland cement, for promoting improvements to concrete, due to their physical and pozzolanic effects and environmental issues. However, this silica may generate unwanted products in presence of alkalis. This phenomenon is known as alkali-silica reaction (ASR). In the presence of water, these products are able to expand inside concrete, generating internal and external cracks and, in severe cases, structural element degradation. In order to prevent this pathologic manifestation, the aim of the present study was to evaluate reactive potential in ASR of fume silica and two types of rice husk ash (RHA), a manufacturing and residual. Levels of 5 to 50 % were used as partial replacement to standard Portland cement. In the present study, accelerated method in mortar bars according to NBR 15577 - 4/5 and two new accelerated methods (pastes cubes and prisms) were used. Accelerated method in paste cubes evaluated compressive strength, while method in paste prims evaluated dimensional change. Results in mortar bars demonstrated, both RHA, were reactive to ASR. However, level of 50 %, both RHA, was innocuous to ASR. Fume silica was innocuous to ASR at all levels evaluated. Superplasticizer additive was not effective to reduce to expansion caused by RHA. In the cubes assay was possible to evaluate the reactive potential to ASR by analysis of variation coefficient. Results demonstrated a positive correlation between expansion in paste prism and standard method in mortar bars. In the paste prism with 25 % of RHA manufacturing were identified compounds of franzinite, chessexite and thaumasite. These compounds presented morphology of needles sometimes tortuous and sometimes thin and straight in all samples. Thermogravimetric analysis showed the high adsorbent power of water in this paste. In conclusion, paste prims assay at 48ºC with Na2Oeq 1.25 % demonstrated to be a practical laboratory method and presented a great potential to evaluate additional material to Portland cement in front of ARS, and this assay facilitates the identifications of products that cause expansion.

A reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos presentes nos poros do concreto e alguns minerais constituintes dos agregados tem causado sérios danos às estruturas. Até o presente momento a prevenção é a melhor forma de evitar que a reação se desencadeie, uma vez que as soluções remediativas ainda necessitam de estudos mais aprofundados para serem implementadas. Neste sentido, a utilização de adições pozolânicas no concreto tem se mostrado uma alternativa eficaz, sendo que a forma mais fácil de empregá-las é através do uso de cimentos compostos com adições. Porém, são poucos os estudos encontrados avaliando a capacidade desses cimentos na prevenção da reação. No Brasil, além dessa lacuna de conhecimento, faltam informações sobre a reatividade dos agregados utilizados no concreto. Então, o presente estudo avaliou a reatividade dos agregados mais utilizados para confecção de concreto nos estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul frente à utilização de quatro tipos de cimento: CP V-ARI, CP V-ARI RS, CP IV e CP II-Z. Os métodos utilizados para essa avaliação foram a análise petrográfica, o ensaio acelerado das barras de argamassa, a microscopia eletrônica de varredura e a espectometria por dispersão de energia. Os resultados da análise petrográfica mostraram que todos os 40 agregados coletados possuem minerais reativos. As expansões medidas no ensaio acelerado acabaram por confirmar a potencialidade reativa desses minerais, pois todas as amostras moldadas com o CP V-ARI, o CP V-ARI RS e o CP II-Z foram classificadas como reativas ou potencialmente reativas, isto é, somente o CP IV foi eficaz para inibir as expansões deletérias. Por outro lado, as análises microscópicas mostraram que mesmo nos prismas menos expansivos houve a formação do gel sílico-alcalino, porém este ficou incluso nos poros da argamassa. Outra conclusão percebida foi a de que as maiores expansões ocorreram com os agregados de origem ígnea vulcânica, principalmente com os basaltos, que além de serem constituídos por minerais muito finos, apresentam em sua matriz mesóstases silicosas amorfas, também conhecidas como vidro vulcânico. / The chemical reaction that occurs between alkali hydroxides contained in concrete pores and some minerals contained in aggregates has been causing serious hazards to concrete structures. So far, prevention is the best way to avoid the occurrence of this reaction, once the solutions to repair the damage still need deeper researches to be implemented. Therefore, the use of Portland cements containing pozzolanic admixtures to produce has been an effective alternative. But there are few researches on the capability of those prevent reaction to occur. In Brazil, besides the lack of knowledge, there is little information about the reactivity of the aggregates applied in concrete production. So this research aimed to evaluate the reactivity of the most used aggregate to produce concrete in the states of Parana, Santa Catarina, and Rio Grande do Sul by testing four different types of cements as described: CP V-ARI, CP V-ARI RS, CP IV and CP II-Z. The methods applied to carry out this evaluation were the petrography analysis, the accelerated mortar bar test, scanning electron microscopy, and the dispersive energy spectrometry. The results obtained showed that all the forty aggregate samples collected have reactive minerals in their composition. The measured expansions during the accelerated test confirmed the reactive potentiality of these minerals, because all samples obtained from the CP V-ARI, CP V-ARI RS, and CP IV were classified as being reactive or potentially reactive, which means that CP IV was the only one capable of inhibit the hazardous expansion. On the other hand, the microscopic analyses showed, even in the less expansive prisms, that the formation of silica-alkaline gel has occurred, but this gel has remained in the pores of the mortar. Another conclusion of this research was that larger expansions occurred with the aggregates from volcanic igneous origin, especially basalts that, besides contained very fine minerals, presented in its matrix amorphous silica, also known as volcanic glass.

A reação álcali-agregado no concreto é um fenômeno que tem como causa uma reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos provenientes do cimento e alguns minerais reativos presentes no agregado. Esta reação pode causar a deterioração do concreto, pois os seus subprodutos podem tornar-se expansivos na presença de umidade, originando fissuração, diminuição da resistência, aumento da permeabilidade e, eventualmente, a ruptura da estrutura. O uso de adições minerais em concretos suscetíveis à reação álcali-agregado tem sido apontado como uma alternativa eficiente na prevenção da reação expansiva, juntamente com o uso de agregados não reativos e a limitação dos teores de álcalis no cimento ou concreto. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do processo de deterioração do concreto devido à reação álcali-sílica, principalmente no que se refere ao tipo ou mineralogia do agregado e à utilização de cinza de casca de arroz, como substituição parcial do cimento Portland. Desta forma, o programa de pesquisa compreendeu, a realização de ensaios de expansão acelerada em barras de argamassa (ASTM C1260/94) moldadas com cimento Portland tipo CP-I S 32, com teores de 12,5; 25 e 50% de dois tipos de cinza de casca de arroz, em substituição parcial ao cimento, e quatro diferentes tipos de agregados (basalto B, basalto BGO, granito e riodacito). A microestrutura dos materiais utilizados e das barras submetidas ao ensaio acelerado foi avaliada através de técnicas analíticas e experimentais, tais como, petrografia, difração de raios x, porosimetria por intrusão de mercúrio, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão (MEV e MET), com microanálise por detecção de energia dispersiva (EDS). Os resultados obtidos no ensaio acelerado comprovaram a potencialidade reativa das rochas analisadas e identificaram uma correlação entre o tipo de rocha e o teor de cinza de casca de arroz. A análise da microestrutura indicou que existe uma reação química da CCA com o meio alcalino utilizado no ensaio que acaba interferindo na formação e na relação C/S dos produtos expansivos resultantes da reação álcali-sílica. / The alkali-aggregate reaction in concretes is a phenomenon caused by a chemical reaction that occurs between alkaline hydroxides from Portland cement and some reactive minerals from aggregates. Such reaction can cause severe concrete deterioration, as its by-products can become expansive in the presence of water, originating fissuration, strength reduction, permeability increase, and eventually, the failure of concrete structures. The use of mineral admixtures in concretes susceptible to the alkali-aggregate reaction has been pointed out as an efficient alternative to prevent concrete expansion, along with the use of non-reactive aggregates and the limitation of the alkali amount in cement or concrete composition. In this context, the main purpose of the present work was the investigation of concrete deterioration due to the alkali-silica reaction, focusing the aspects related to the type or mineralogy of the aggregate and the utilization of rice husk ash as partial substitution of Portland cement. The research program comprised initially accelerated expansion tests carried out in mortar bars (ASTM C 1260/94), which were molded using CP-I S 32 Portland cement, 12.5, 25, and 50% contents of two types of rice husk ash, as partial replacement to the cement, and four different types of rock aggregates (basalt B, Basalt BGO, granite, and rhyodacite). Also, the microstructure of the concrete mixtures investigated, after being submitted to expansion in the accelerated tests, were evaluated through experimental and analytical techniques such as petrography, mercury intrusion porosimetry, x-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), and energy dispersive detection (EDS). The results obtained have proved the reactivity potential of the investigated rock aggregates and identified a correlation between type of aggregate and rice husk ash content. The microstructure analysis indicated that the occurrence of a chemical reaction involving the rice husk ash in the alkaline environment established in the tests, had a significant effect on the amount of expansive by-products as C/S relation resulting from alkali-silica reactions.