Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-14Bitstream added on 2014-06-13T20:35:18Z : No. of bitstreams: 1 valesilva_b_me_ilha.pdf: 3835531 bytes, checksum: acaf2d15090c471b1c668987fa04ee51 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O concreto armado fundamenta-se quase que essencialmente no trabalho conjunto do concreto e do aço, sendo a aderência entre estes um dos principais responsáveis pelo bom desempenho do concreto armado. Vários tipos de ensaios de aderência foram propostos ao longo dos anos. O mais usado, dada a sua simplicidade e eficiência, é o chamado pull-out test, proposto pela RILEM/CEB/FIP RC6 (CEB, 1983). Vários pesquisadores têm estudado o fenômeno da aderência e aplicado este ensaio com sucesso, e tornou-se claro que a resistência à compressão de concreto é um parâmetro fundamental para determinar a tensão de aderência. Considerando satisfatória esta relação entre a resistência à compressão e tensão de aderência e, diante dos problemas conhecidos de confiabilidade associados com a moldagem, cura e ruptura dos corpos-de-prova de concreto para os ensaios de compressão, foi verificado e proposto por Lorrain e Barbosa (2008) uma inversão na forma de obtenção da resistência do concreto: a utilização do ensaio de arrancamento pull-out test enquanto ensaio de controle de qualidade do concreto, em situações previstas de ruptura. Este ensaio modificado a partir do pull-out test foi denominado de ensaio APULOT, e foi idealizado como uma alternativa simples e de baixo custo para os ensaios tradicionais de resistência à compressão, podendo ser realizado no próprio canteiro de obras, utilizando para fins de redução de custos, garrafas plásticas PET como moldes para os corpos-de-prova. Este trabalho prioriza a investigação da proposta feita por Lorrain e Barbosa (2008), controlando parâmetros em laboratório e comparando os dois tipos de ensaios de aderência aço-concreto: o ensaio padronizado pela RILEM/CEB/FIP RC6 (CEB, 1983) (pull-out test) e o pull-out test modificado (APULOT). Para isto utilizou-se duas classes de resistência de concreto, barras de aço de diâmetros... / The reinforced concrete works as a structural material basically because there is a suitable bond mechanism between steel and concrete, which is the responsible for the good performance of a reinforced concrete. Various types of bonding tests have been proposed a long this years. The most widely used, given its simplicity and efficiency, is the so-called Pull-Out Test, proposed by RILEM/CEB/FIP RC6 (CEB, 1983). Several researchers have applied and studied this test, and it has become clear that concrete compressive strength is a fundamental parameter in order to determine the bond stress. Considering the well-documented relation between compressive strength and bond stress, and aware of the well-known reliability issues associated with the casting, curing and testing of concrete specimens for concrete compressive tests, it was verified and proposed by Lorrain and Barbosa (2008) an inversion in the form of obtainment of the resistance of the concrete: the use of a modified Pull-Out test to estimate compressive strength, the main control parameter used in concrete technology control, in foreseen situations of rupture. This modified Pull-Out test procedure, denominated APULOT, was conceived as a simple and low-cost alternative to traditional compressive strength measurements, these could be carried out in loco, the test uses recycled PET bottles as moulds for reduce cost. This work prioritizes the research proposal by Lorrain, fixing parametres and comparing the two types bonding tests steel-concrete: the standardized test by RILEM/CEB/FIP RC6 (CEB, 1983) (pull-out test) and pull-out test modified (APULOT). For this using two classes concrete compressive strength, steel bars of diameter 8.0 mm, 10.0 mm and 12.5 mm and ruptures of two tests were conducted at ages 3, 7 and 28 days. The results indicate that the correlation between the and middle bond stress and compressive strength of concrete ... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Jorge Luís Akasaki / Resumo: Aglomerantes ativados alcalinamente (AAA) são obtidos da combinação de um precursor solido (geralmente um aluminosilicato) e uma solução alcalina de alta concentração. As vantagens de utilizar este novo tipo de aglomerante comparado ao cimento Portland, um aglomerante convencional, são as menores emissões de CO2, menor consumo de energia e a possibilidade de utilizar matérias prima renováveis e/ou resíduos. Neste sentido, este trabalho apresenta um novo resíduo da indústria da cada de açúcar: a folha de cana de açúcar. A folha apresenta um poder calorífico interessante; portanto, ela pode ser utilizada como biomassa para produzir energia através um processo de queima. Depois deste procedimento, é gerado um novo resíduo: a cinza de folha de cana de açúcar (CF). Esta cinza não apresenta uma destinação correta, então este trabalho tem como intenção utilizar esta cinza como material prima em AAA. A CF foi avaliada de duas formas: como precursor solido e como matéria prima para produzir a solução alcalina. No primeiro modo, a CF foi utilizada em sistemas combinados com a escória de alto forno (EAF) ativado com ambas soluções de NaOH e NaOH/silicato de sódio. No segundo modo, a CF foi utilizada como fonte de sílica para produzir a solução alcalina com o NaOH em AAA baseados em EAF. Os sistemas foram estudados através da resistência a compressão de argamassas e pelo estudo da microestrutura de pastas. Ensaios realizados para avaliar a microestrutura foram a difração de raios-X (DRX)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

A capacidade de manter a estabilidade e integridade durante o tempo de exposição às forças destrutivas do intemperismo é um dos aspectos mais importantes da estabilização de solos em projetos de pavimentos. Esta dissertação apresenta resultados de um estudo laboratorial sobre o comportamento mecânico de um solo dispersivo estabilizado com cal. O solo estudado é um solo sedimentar de sedimentos quaternários pertencente à denominada região ocidental do Paraguai. O solo dispersivo se caracteriza por apresentar teores significativos de sódio e por apresentar erosão hídrica acelerada. O objetivo deste estudo foi avaliar a durabilidade de misturas de Solo-Cal submetidos a ciclos de molhagem e secagem. A resistência à compressão simples e resistência à vácuo saturação também foram examinadas para avaliar o desempenho de misturas de Solo-Cal. Medição da velocidade de pulso de ultra-som foi realizado como teste não destrutivo para monitorizar a rigidez das misturas. Os efeitos do tempo de cura, das características de compactação e do teor de cal, foram avaliados. Finalmente, desde um enfoque ambiental através da ferramenta de avaliação do ciclo de vida (ACV) foram avaliadas todas as misturas em função aos impactos ambientais potenciais gerados na construção de 1 m³ de subbase de Solo-Cal. Verificou-se que a durabilidade, a rigidez e a resistência de solos estabilizados com cal aumentam com o tempo de cura, com a energia de compactação e com o aumento do teor de cal. Além disso, a dispersibilidade intermediaria (ND4) que o solo apresentava em seu estado natural, muda para não dispersivo (ND1) com a adição de 2% de cal. Em conclusão ressalta-se que a mistura SC3-5 apresenta um melhor comportamento mecânico comparável com a mistura SC3-7, mas, com um menor impacto potencial gerado. / The ability to retain stability and integrity during the exposure time to the destructive forces of weathering is one of the most important aspects of soil stabilization in pavements design. This thesis presents the results of a laboratory study of the mechanical behavior of a dispersive soil stabilized with lime. The studied soil is a sedimentary soil of the quaternary sediments belonging to the so called western region of Paraguay. The dispersive soil is characterized by having significant levels of sodium and accelerated erosion. The objective of this study was to evaluate the durability of soil-lime mixtures subjected to wetting and drying cycles. Resistance to simple compression and resistance to vacuum saturation were also examined to assess the performance of soil-lime mixtures. Measurement of the ultrasonic pulse velocity was performed as non-destructive testing for monitoring the stiffness of the blends. The effects of curing time, the compression characteristics and lime content, were evaluated. Finally, all mixtures were evaluated from an environmental viewpoint by the life cycle assessment (LCA). All mixtures were evaluated according to the environmental impact in the construction of 1 m³ of Soil-Lime. It was found that durability, rigidity and resistance of soil stabilized with lime increases with cure time, with the energy of compaction and with increased lime content. Moreover, the dispersibility intermediate (ND4) showed that the soil in its natural state, changes to nondispersive (ND1) with the addition of 2% lime. In conclusion it is emphasized that the SC3-5 mixture has a better mechanical behavior comparable to SC3-7 mix, but with less potential impact generated.

Solos que contem sulfatos apresentam complicações no seu comportamento quando são tratados com estabilizadores à base de cálcio como a cal. Quando um solo que contem sulfatos reage com cal, formam-se minerais expansivos como a etringita e a taumasita que são responsáveis pela deterioração e falha de vários projetos de solos estabilizados. Tem-se bem demostrado sob ensaios de laboratório que a relação vazios/(agente cimentante) é um parâmetro adequado para a avaliação e previsão de comportamentos mecânicos, como a resistência à compressão simples de vários tipos de solos cimentados artificialmente. Este trabalho pretende encontrar se as previsões da relação vazios/cal na resistência à compressão simples são efetivas para dimensionar misturas de solos sulfatados estabilizados com cal construídas em campo. Para lograr esse objetivo executou-se um programa experimental de ensaios de laboratório em conjunto com a construção de trechos experimentais de solo-cal. Os ensaios de laboratório ajudaram comprender o comportamento de solos sulfatados estabilizados com cal, e demostraram que a relação vazios/cal controla a resistência à compressão simples desses solos estabilizados evidenciando uma relação coerente com os resultados das resistências de campo, encontrando-se que as resistências de campo e laboratório são controladas por essa relação e que podem ser previstas pela mesma Ensaios de Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) identificaram minerais expansivos (etringita) nas amostras estabilizadas com cal e cinza-cal. Finalmente em laboratório foram testadas algumas soluções recomendadas na literatura para melhorar a estabilização de solos sulfatados mediante um projeto experimental demostrando que a estabilização com cinza volante e cal melhoram consideravelmente a resistência, a durabilidade e a estabilidade volumétrica de solos sulfatados enquanto que a técnica do mellowing mostrou melhoras apenas na estabilidade volumétrica do material. / Sulfate rich soils present complications in their behavior when are treated with calcium-based stabilizers such as lime. When a soil containing sulfates reacts with lime, expansive minerals such as ettringite and thaumasite are formed which are responsible for the deterioration and failure of various stabilized soil projects. It has been well demonstrated under laboratory tests that the relationship porosity/cementing agent ratio is an appropriate parameter for the evaluation and prediction of mechanical behavior, such as the unconfined compression strength of various types of artificially cemented soils. This work intends to find out if the predictions of the relation porosity/lime in the unconfined compression strength are effective to design lime stabilized soils mixtures built in field. In order to achieve this objective an experimental program of laboratory tests was carried out together with experimental road sections of lime stabilized soils were built. The laboratory tests helped to understand the behavior of lime stabilized sulfate soils, and demonstrated that the void/lime ratio controls the unconfined compression strength of these stabilized soils and that exist a consistent relationship with the field unconfined compression strength results, finding that both, field and laboratory strengths are controlled and can be predicted by this ratio X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) tests were performed to identify expansive minerals (ettringite) on soils samples stabilized whit lime and fly ash-lime. Finally, some solutions recommended in the literature have been tested in laboratory to improve the stabilization of sulfate rich soils through an experimental design, showing that the fly ash-lime stabilization improve considerably the strength, durability and volumetric stability of the sulfate rich soils whereas that for the mellowing the improve was observed only on the volumetric stability of the material.

A presente pesquisa propõe analisar, avaliar e validar o uso de ensaios de aderência açoconcreto para estimativa da resistência à compressão axial do concreto in loco nas primeiras idades em canteiros de obras, como alternativa ao controle de qualidade tradicional. Alguns pesquisadores propuseram a utilização de um ensaio de aderência modificado, que denominaram Appropriate Pull-Out Test (APULOT), como uma adaptação do método pullout test (POT) tradicional, normalizado pela norma EN12504-3. Para viabilizar o uso do ensaio APULOT como ensaio que possa ser implementado na prática do controle tecnológico do concreto em canteiros de obras e seja representativo da resistência in loco é necessário definir um padrão para o mesmo. O presente trabalho desenvolveu um molde específico para o ensaio, analisou a influência do processo da cura nos resultados da tensão máxima de aderência, estudou como a medição da maturidade no concreto pôde auxiliar na determinação do momento certo para fazer o ensaio de arrancamento e comparou resultados dos ensaios feitos em corpos de prova para teste de aderência com ensaios de arrancamento de barras de aço em painéis de concreto. Para tanto foram feitos nove concretagens empregando diferentes tamanhos e configurações de corpos de prova, ensaios de arrancamento, extrações de testemunhos de painéis de concreto, ensaios à compressão simples e medições de maturidade dos concretos empregados. Também se realizaram registros de temperatura ambiente e velocidade do vento na vizinhança dos painéis, buscando estabelecer relações entre a maturidade e as condições ambientais do canteiro. Os ensaios descritos anteriormente realizaram-se às idades de 3, 5, 7 e 28 dias. Os resultados obtidos mostram que, sob condições padronizadas de ensaio, existe ótima correlação entre a tensão máxima de aderência e a resistência à compressão do concreto e por tanto o ensaio de aderência pode ser utilizado para fazer uma estimativa da resistência à compressão do concreto in loco nas primeiras idades. / This research aims to analyze, evaluate and validate the use of steel-concrete bond tests to estimate the axial compression strength of in situ concrete at early ages on construction sites, as alternative to conventional strength control tests. Some researchers have proposed the use of a modified bond test, named Appropriate Pull-Out Test (APULOT), as an adaptation of the traditional pull-out test method (POT) standardized by the EN12504-3. To implement the APULOT as a strength control procedure for concrete on construction site, standardization is needed. This study developed a specific mold for the test; analyzed the influence of curing process on the results of the maximum bond stress; studied how measuring the maturity in the concrete could help to determine when is the right time to make the pull-out test; compared results of tests made on cores for testing the bond and pull-out tests on steel bars in concrete panels. Therefore, it have been made nine concrete events, pull-out tests using different sizes and configurations of cylindrical concret specimen, pull-out tests and extraction of cores from concrete panels, compressive test and maturity measurements of specific employees. Also, temperature and wind speed records have been performed in the panel´s sourrundings, seeking to establish relationships between maturity and ambiental conditions on construction site. The tests described above were carried out at 3, 5, 7 and 28 days. The results show that, under standardized test conditions, a correlation between the maximum bond stress and the concrete compression strength exists, and therefore, bond test can be used to estimate the in situ compression strength of the concrete in the first ages.

Orientador: Jorge Luis Akasaki / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da influência do pó de mármore e do resíduo de construção no comportamento do Solo-Cimento Auto Adensável (SCAA), para o estado fresco e endurecido, com o intuito de fabricação de tijolos. Os parâmetros de solo, cimento, água e aditivo foram adotados a partir de estudos recentes sobre o tema de SCAA. Foram feitos estudos, onde foram estudados os teores adequados de pó de mármore e resíduo para a realização de tijolo. No estado fresco, foram realizados ensaios de espalhamento e o ensaio do funil e segregação enquanto que no estado endurecido, foram feitos, corpos de prova cilíndrico, que foram submetidos a ensaio de resistência à compressão axial aos 7, 14 e 28 dias e absorção de água. Observou-se que no estado fresco, que o teor de pó de mármore e resíduo de construção ajudam na trabalhabilidade e na vazão e segregação. No estado endurecido, com os teores de 20% pó de mármore e 10% de resíduo de construção faz com que a mistura tenha melhor desempenho mecânica, comparado as outras dosagens, para a fabricação de tijolos. O resultado de resistência, de 6,4 MPa e absorção de água, de 19,7% do tijolo obtiveram resultados satisfatórios e dentro das exigências das normas brasileiras. / Mestre

A eletroforese capilar é uma técnica largamente empregada em Química Analítica e em Bioquímica. Ela tem provado ser rápida e versátil; suas principais vantagens, em relação a outras técnicas analíticas, são a grande resolução e o pequeno volume de amostra necessário. Nosso principal objetivo, neste trabalho,é incluir efeitos físicos que nos permitam influenciar a migração em eletroforese capilar de maneira que atinjamos compressão da banda da amostra injetada. Em particular, consideraremos as mudanças globais nas mobilidades e na forma da banda causadas ou por efeitos de temperatura, ou por efeitos fotoquímicos específicos induzidos por luz laser. Após uma breve revisão sobre a técnica convencional, apresentaremos um estudo dos seus aspectos físicos e desenvolveremos sua formulação matemática usando propagadores. Prediremos compressão térmica, ou seja, estreitamento da banda do analito após sua passagem por uma região com um gradiente de temperatura, e apresentaremos soluções numéricas. Discutiremos, também, a compressão óptica de bandas e apresentaremos resultados experimentais obtidos, pela primeira vez, por nosso grupo, os quais corroboram a teoria. Por fim, listaremos algumas perspectivas de continuidade do trabalho. / Capillary electrophoresis is a widely employed technique in Analytical Chemistry and Biochemistry. It has proved to be fast and versatile; its main advantadges, with respect to other analytical techniques, are the high resolution and small volume of sample required. Our main goal in this work is including physical effects which allow us to influence migration in capillary electrophoresis in such a way that we achieve band compression of the injected sample. In particular, we shall consider the overall changes on mobilities and on band shape caused either by temperature effects or by specific photochemical effects induced by laser light. After a brief review of the conventional technique, we shall present a study of its physical aspects and develop its mathematical formulation using propagators. We shall predict thermal compression, i.e., sharpening of the analyte band after its passage through a region with a temperature gradient, and present numerical solutions. We shall also discuss the optical compression of bands and present experimental results obtained, for the first time, by our group, which corroborate the theory. Concluding, we shall present some perspectives for the continuation of this work.

Nos dias atuais todas as grandes metrópoles enfrentam inúmeros problemas devidos, muitas vezes, a um deficiente planejamento urbano onde se inclui certo descaso com a proteção do meio ambiente. Um aspecto importante é a desordenada expansão urbana, que têm crescido com o passar dos anos. Este fator poderá comprometer a saúde do meio ambiente. Mencionase também o descaso da população com os recursos hídricos, o solo e a vegetação. Dentro deste enfoque, o tradicional sistema de drenagem, baseado em um rápido afastamento do excesso pluvial, contribui para um aumento nos volumes escoados e vazões de pico e uma redução no tempo do escoamento, fazendo com que os hidrogramas de cheia sejam mais críticos, aumentando-se, assim, a freqüência e a gravidade das inundações. Pesquisas apontam uma grande relação entre os índices de permeabilidade com a densidade habitacional. Essencialmente, o concreto permeável é um pavimento de concreto estrutural, com um grande volume de vazios interconectados (15 a 35%). Como o concreto convencional, é feito de uma mistura de cimento, agregados graúdos e água. Contendo pouca ou nenhuma areia, resulta em uma estrutura celular porosa que permite que a água passe facilmente. Em países desenvolvidos houve um aumento de interesse na sua utilização, para um controle mais efetivo das águas do escoamento superficial. Dependendo das normas locais e das características do meio, o pavimento e sua sub-base podem ter capacidade suficiente de infiltração para eliminar a necessidade de outras obras de drenagem. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de um concreto permeável para utilização em grandes áreas. Pretendeu-se englobar um entendimento de suas propriedades e um desenvolvimento de diversos traços. Para tanto se formularam e caracterizaram diferentes traços de concreto permeável, estudando as dificuldades para fabricação em campo e analisando as possibilidades de aplicação e as possíveis repercussões na drenagem. Os resultados de resistência à compressão foram, em média, de 8 MPa e os de permeabilidade, mais variados, ficaram numa faixa de 100 a 1000l/min./m2. Para um uso eficaz desse concreto, deve-se avaliar a capacidade de percolação do solo abaixo do pavimento. / Nowadays, all major cities often face many problems due to a poor town planning, which also includes certain disregard towards protecting the environment. Another important aspect is the disorderly urban expansion, which has grown over the years. This factor may compromise the health of the environment. It can also be mentioned the population’s neglect with water, soil and vegetation. Within this approach, the traditional drainage system, based on a rapid removal of excess rain, contributes to an increase in drained volume and peak flow and a reduction in the time of the flow, causing the flood hydrographs to be more critical, increasing, thus, the frequency and severity of floods. Research indicates a strong relationship between rates of permeability with the density of housing. Essentially, the concrete is a permeable structural concrete pavement with a large volume of interconnected voids (15 to 35%). As conventional concrete, it is made from a mixture of cement, coarse aggregates and water. Containing little or no sand, it results in a sporous cell structure that allows water to pass easily. In developed countries there has been an increased interest in its use, in order to obtain a more effective control of the runoffs. Depending on local rules and characteristics of the environment, pavement and its sub-base may have enough capacity to eliminate infiltration which excludes the need for other drainage works. The aim of this paper is the development of a permeable concrete to be used in large areas. It aims to encompass an understanding of its properties and development of its various traits. Hence, have been formulated and characterized different traces of permeable concrete, studying the difficulties of manufacturing it in the field and analyzing its possible applications and its possible impact on drainage. The results of compressive strength were on average of 8 MPa and the permeability, more varied, were in the range of 100 to 1000l/min./m2. For an efficient use of this concrete, we should evaluate the ability of soil percolation below the pavement.