Neste trabalho, compósitos de elastômero termoplástico de poliuretano (TPU) foram preparados com diferentes teores de argila (0, 1, 3 e 10% m/m). A argila Cloisite 30B (C30B) foi incorporada na matriz de TPU via processamento por fusão (extrusora de dupla rosca; compósitos TPU-E) e polimerização em massa (compósitos TPU-S). O método de síntese foi a polimerização em duas etapas do poliol poliéster (Mw = 2000 g mol-1) e do di-isocianato de 4,4’ difenil metano (MDI) com 1,4-butanodiol como extensor de cadeia. A dispersão da argila e seu efeito sobre as propriedades mecânicas dos compósitos foram investigadas. A caracterização dos compósitos de TPU com argila foi realizada através da microscopia eletrônica de varredura, da microanálise de energia dispersiva e da difração de raios-X. As propriedades mecânicas foram avaliadas através da resistência à tração e ao rasgamento. O TPU-E com 3% de argila apresentou os melhores resultados com aumento nos valores de tensão, alongamento e energia na ruptura (28%, 35% e 88%, respectivamente), quando comparado ao TPU-E (amostra sem argila). As análises de calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, para os compósitos TPU-S e TPU-E, indicaram que a argila não afetou adversamente as temperaturas de transição vítrea, fusão e degradação da matriz polimérica. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-07T13:20:12Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Leandro Pizzatto.pdf: 1572867 bytes, checksum: 306111faad8ed59c87806a4380ddba8c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-07T13:20:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Leandro Pizzatto.pdf: 1572867 bytes, checksum: 306111faad8ed59c87806a4380ddba8c (MD5) / In this study thermoplastic polyurethane (TPU) composites were obtained with different nanoclay contents (0, 1, 3 for all cases and 10 wt% in some cases). The nanoclay Cloisite 30B (C30B) was dispersed in the TPU matrix by melt processing (twin-screw extruder; TPU-E composites) and during bulk polymerization (TPU-S composites). The synthesis method involved the two-step bulk polymerization of polyesterpolyol (Mw = 2.000 g mol-1) and diphenylmethanediisocyanate (MDI) with 1,4-butanediol as the chain extender. The dispersion state of the nanoclay particles and its effect on the mechanical properties of the composites was investigated. The characterization of TPU/nanoclay composites was carried out by means of scanning electron microscopy, energy dispersion microanalysis and X-ray diffraction. The mechanical characterization was performed through determination of the tensile and tear strengths. The TPU-E 3 wt% composite showed the best improvement with increases in stress, strain, and energy at break (28%, 35%, and 88%, respectively), compared to the TPU-E (sample without nanoclay). The differential scanning calorimetry and thermogravimetry analyses for the TPU-S and TPU-E composites indicated that the nanoclay did not affect the glass transition, melt, and degradation temperatures of the polymeric matrix.

Uma das etapas mais críticas no processo de conformação de uma peça cerâmica é a etapa de secagem. Nela podem aparecer defeitos como trincas e empenamentos na peça. Uma forma de minimizar esses defeitos é diminuir a quantidade de água utilizada na formação do corpo cerâmico. No entanto esta ação interfere diretamente na etapa de conformação. Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico de peças cerâmicas à verde, para que se possa entender a interação de misturas argila-ar-água, e como o corpo cerâmico úmido se comporta mediante a adição de pó de rocha e surfactante. Para isso foram realizados tanto ensaios de compressão uniaxial quanto de fluência e relaxação. Através das curvas tensão vs. deformação geradas no ensaio de compressão foi possível avaliar a variação do comportamento plástico da argila mediante a variação do teor de umidade e da introdução de pó de rocha. Foram produzidas curvas de trabalhabilidade através do produto das tensões limites de escoamento e das deformações máximas. Os ensaios mostraram que o pó de rocha foi capaz de reduzir a umidade de trabalhabilidade máxima de 18,0% para 13,7%. A variação das densidades de empacotamento do corpo verde em função da umidade de conformação se correlaciona diretamente com o comportamento à compressão, especificamente com a tensão limite de escoamento. Isso tornou possível quantificar a coesão dos corpos cerâmicos produzidos. A adição de pó de rocha na argila diminuiu a coesão do corpo cerâmico verde. Foi possível identificar a existência de diferentes estados de hidratação/saturação do corpo verde: o estado pendular, funicular com porosidade aberta, funicular com porosidade fechada e capilar. Os ensaios de fluência e relaxação mostraram que a argila apresenta um comportamento viscoelástico, independentemente do teor de água do corpo verde. Também foi mostrado que o uso de 1, 5% em massa de surfactante em relação a massa de argila pode reduzir o consumo de água de processamento sem afetar seu comportamento mecânico, pois é capaz de fazer com que uma argila com 18,3% de umidade flua da mesma forma que uma argila com aproximadamente 24,5% de umidade. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-08-29T13:36:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Licia da Silva Alves Schiavo.pdf: 4296423 bytes, checksum: 240b028f046bdd959b5e54aaeee6ae63 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T13:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Licia da Silva Alves Schiavo.pdf: 4296423 bytes, checksum: 240b028f046bdd959b5e54aaeee6ae63 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / Drying is one of the most critical forming steps in the ceramic tile production. Usually defects such as cracks and surface distortion are produced in this processing step. One way to minimize these defects is to reduce the amount of water used to shape the ceramic body. However this water reduction directly interferes in the forming process. This work aims to evaluate the mechanical behavior of ceramic green bodies in order to understand the interactions of clay-air-water mixtures, and how it behaves when rock powder and surfactant are added. For that, uniaxial compression and creep and relaxation tests were performed. They allowed, through the stress-strain curve, to assess the clay plastic response to the variation of moisture contents and rock powder addition. Workability curves were produced by the product of the yield stress and maximum deformation. The tests showed that the rock powder was able to reduce moisture of maximum workability of 18.0% to 13.7%. The green body packing density variation as a function of the forming moisture directly correlates with its compressive behavior, specifically with the yield stress. It turns possible to quantify the cohesion of the produced ceramic bodies. The addition of rock powder to the clay decreased the cohesion of the ceramic green body. The existence of different green body hydration/saturation states were identified namely the pendulous, funicular with open porosity, funicular with closed porosity and capillary states. Creep and relaxation tests were performed which showed that the clay body has a viscoelastic behavior, i.e. deformation is a function of time, independently of the green body water content. It was also shown that the use of surfactant can reduces the processing water consumption without affecting its mechanical behavior, because it can cause a clay with 18.3% moisture to flow in the same way that a clay with about 24.5% moisture.

Resumo: A cidade de Cunha, no interior de São Paulo, é hoje reconhecida como um dos principais centros de cerâmica artística de alta temperatura. Nessa cidade, há a maior concentração de fornos noborigama da América do Sul, que é um forno de tradição milenar oriental. As peças produzidas nesse tipo de forno são reconhecidas como sendo cerâmica artística com alto valor agregado. Os ceramistas não possuem nenhum tipo de apoio técnico em relação à matéria-prima utilizada, que é a argila. Então, foi realizada neste trabalho a caracterização tecnológica de duas argilas da região, uma de coloração escura e outra de coloração clara, que são misturadas em três proporções diferentes, com o intuito de obter uma massa com boa trabalhabilidade para o processo de conformação. Foram utilizadas algumas técnicas para a caracterização mineralógica como análise térmica diferencial, análise termogravimétrica e difração de raios X. Para a caracterização física pré-queima realizou-se ensaios de análise granulométrica, massa específica dos grãos de solo e limites de Atterberg. Também, foram avaliadas as propriedades tecnológicas pós-queima em três temperaturas diferentes a 950°C, 1.150°C e 1.350°C, as propriedades avaliadas foram porosidade aparente, absorção de água, massa específica aparente, retração linear, rugosidade e resistência mecânica por flexão (3 pontos). A argila de cor clara apresentou melhores resultados na maioria dos ensaios quando comparados com os resultados obtidos com a argila de coloração escura e as respectivas misturas. Em relação a essas misturas, não houve variações significativas nas propriedades avaliadas. Observou-se que a temperatura de queima teve forte influência nas propriedades finais, principalmente a 1.350°C. / Abstract: Cunha, a small Town located in São Paulo State, Brazil, is known today as one of the major centers of high temperature artistic ceramics. It is the place with the largest concentration of "noborigamas", which are secular traditional oriental ovens. The items, made in this kind of ovens are recognized as being artistic ceramics with a high aggregated value. The ceramists do not have any kind of technical support regarding the clay, the raw material used by them. In this work the technical characterization was performed in two types of clay from Cunha: a dark colored one and a light colored one, both mixed in three different proportions in order to obtain a paste of good workability for the shaping process. Some techniques were used to get the mineralogical characteristics such as differential thermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA) and X-ray diffraction technique. Experiments of particle size analysis, grain specific mass and Atterberg's limit were done for the preburning physical characterization. The technological properties were also estimated before and after burning the clay in three different temperatures: 950° C, 1.150° C and 1.350° C. The properties estimated were: apparent porosity, water absorption, bulk density, linear shrinkage, roughness and flexural strength (3 points) The light colored clay reached better results in most of the experiences compared to the results obtained from the dark one and the respective mixtures. There were not expressive variations regarding these mixtures. It was observed that the burning temperature had a strong influence over the final properties, especially at 1.350°C. Both types of clay and their respective mixtures get through a "cure" process or "soting" in the ceramists workshop. The samples of clay analyzed in this experience were obtained from the mine without the previous treatment used by the ceramists. The "cure" process can alter the clay properties. / Orientador: Auro Tanaka / Coorientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Carlos Eduardo Silva Amorim / Banca: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Mestre

Orientador: Antenor Zanardo / Banca: José Carlos Bressiani / Banca: Paulo Miranda de Figueiredo Filho / Banca: Maria Margarita Torres Moreno / Banca: Marcos Roberto Masson / Resumo: Este estudo trata de aspectos ligados a duas grandes áreas do conhecimento científico, a geologia e a ciência dos materiais, em especial a área cerâmica. A arte de se fazer cerâmica representa a tangência entre estas duas ciências. O ponto do trabalho principal é a descrição e a avaliação de um depósito de argila plástica branca, também conhecida como ball clay, na região de Tambaú (SP), às margens do Rio Pardo. Este tipo de argila tem especial utilidade da industria cerâmica de revestimentos, atuando como componente suspencionante, plastificante e clareador de massas fabricadas por processo via úmida. Também pode ser um nobre componente para fabricação de engobes. O depósito estudado é uma extensa várzea, cujo rico depósito contém argilas plásticas comparáveis as argilas hoje disponíveis e abastecendo o parque industrial de revestimentos do sudeste brasileiro. Os estudos mineralógicos revelaram aspectos interessantes sobre áreas fontes para estes sedimentos e aspectos ligados à deposição destas argilas. Os ensaios individuais e de formulação mostraram o desempenho das argilas estudadas, e quando comparadas às argilas disponíveis no mercado, mostraram a sua viabilidade técnica com qualidade destacada. / Abstract: This study deals with aspects linked to two great areas of knowledge: Geology and The Science of Materials, particularly the ceramic. The art of making ceramic represents the tangency between these two sciences. The main point of this work is the description and the evaluation of the white plastic clay deposit; also know as ball clay, in the region of Tambaú (SP), on the riversides of the Pardo River. This kind of clay has a special utility in the ceramic industry of revestment, acting as a suspending, molding and bleaching component of powders made throughout a spray drayer process. It can also be a noble component of making engobe. The deposit studied is a locate on de vast, low and flat land alongside the river whose rich deposit contains plastic clay compared with the clay which is available and supplies the revestment industries in southeast Brazil. The mineralogical studies reveal interesting aspects about areas which are sources for these sediments and aspects concerning this clay deposition. The individual and formulation tests have shown the studied clay performance, and when is already in the market, the studies have shown its technical feasibility with distinguished quality. / Doutor

A maioria das aplicações tecnológicas das borrachas exige cargas de reforço. O reforço alcançado depende em muito do grau de dispersão da carga na matriz, o que por sua vez depende da interação carga-matriz, e, consequentemente, da natureza da química do elastômero e da carga. Além do negro de fumo e da sílica, materiais já consagrados como cargas de reforço de borrachas, outras nanopartículas funcionalizadas têm sido o centro das atenções. Na última década, o uso de argilas como reforço em borrachas vem sendo estudado intensamente. Dada a sua característica lamelar, uma boa dispersão e esfoliação das placas da argila na matriz, resulta em excelentes propriedades, mesmo em baixos teores. No entanto, para muitas aplicações tecnológicas de elastômeros, se exige teores mais elevados de cargas, e neste particular o desafio de incorporar e dispersar a argila, altamente polar em uma matriz apolar tem sido um desafio. Neste contexto, este trabalho avaliou a possibilidade e a potencialidade de incorporar-se diferentes teores da argila montmorilonita, MMT, e da mesma modificada organicamente, OMMT, em matriz de borracha natural epoxidada (ENR15, ENR20, ENR50 e mistura de NR/ENR50 na proporção de 60/40). Nas matrizes de ENR15 e ENR20 a argila foi incorporada em emulsão e nas demais composições e em uma câmara de misturas acoplada a um reômetro de torque do tipo Haake. As propriedades reométricas, morfológicas, térmicas, mecânicas e viscoelásticas foram avaliadas através de reometria de disco oscilatório (ODR), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), ensaios de resistência à tração e análise dinâmico mecânica (DMA). A adição de MMT ou OMMT nas matrizes resultou em um aumento na distância interplanar da argila, indicando a formação de estruturas intercaladas. As imagens de MEV apresentam uma boa dispersão da carga na matriz. De uma maneira geral, houve melhora nas propriedades mecânicas com a adição de argila, para todas as amostras, com determinadas composições alcançando 250% de acréscimo. Observou-se, também, que a presença da argila afeta a eficiência da vulcanização, diminuindo a densidade de reticulação com o aumento no teor de argila. Os resultados deste trabalho apontam para a dificuldade se incorporar teores maiores (de 10 a 40 phr) de MMT em matriz de NR e/ou em matriz de ENR e ao contrário do que esperado, as diferentes metodologias aqui empregadas como a incorporação em emulsão e em câmara de mistura pouco influenciaram as propriedades finais dos vulcanizados. O uso da OMMT influenciou mais no grau de dispersão e da interação carga- matriz do que o grau de epoxidação da NR. / Most technological rubber applications require reinforcing fillers. The reinforcement achieved depends strongly on the interaction between the filler and matrix, the nature of filler and the type of rubber used. Besides carbon black and silica which have been proven reinforcing nanofillers for a large variety of rubber, other types of functional nanoparticles are coming in the center of this attention. In the last decade, the use of clay as reinforcement in rubbers has been widely studied. To achieve better mechanical properties, a good dispersion of the clay in rubber matrix is required. Also, it is desirable that elastomeric chains segments were intercalated between the layers of the clay. In this present work, rubber vulcanized nanocomposites were prepared from different elastomeric matrices (NR, ENR15, ENR20, ENR50 and a blend of NR/ENR50 in the ratio of 60/40), reinforced with different concentrations of MMT and OMMT. For the ENR15 and ENR20 matrices, the clay was incorporated in solution method, and for the other compositions, the clay was incorporated using a Haake rheomether connected to a mixing chamber. The rheometric, morphology, thermal, mechanical and viscoelastic properties were evaluated by oscillating disk rheometer (ODR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), tensile strength tests and dynamic mechanical analysis (DMA). The addition of MMT and OMMT in the matrices, results in an increase in the interplanar distance of the nanocomposites, indicating the formation of intercalated structures. The SEM images exhibit a good dispersion of the load in the elastomeric matrices. The mechanical properties were improved by the addition of clay, showing an increase in the specific modulus, reaching 250% for some compositions and improvements in the tensile strength between 20% and 50% for all matrices. The presence of clay affects the crosslink density of nanocomposites. A better interaction among OMMT and elastomeric matrices can be observed in DMA analysis. The ENR50 phase present in the blends NR/ENR50/OMMT can act as compatibilizer between NR and OMMT. The method of incorporation of the clay does not influence the final properties of the nanocomposites in this work.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-01-07T14:13:09Z No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRugeCardenas.pdf: 33453785 bytes, checksum: fc9ad4f06df4533ef125337410deaad1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-02-05T19:36:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRugeCardenas.pdf: 33453785 bytes, checksum: fc9ad4f06df4533ef125337410deaad1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-05T19:36:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRugeCardenas.pdf: 33453785 bytes, checksum: fc9ad4f06df4533ef125337410deaad1 (MD5) / A pesquisa exposta a seguir apresenta um estudo do comportamento de cortinas de estacas justapostas assentes na argila porosa de Brasilia, para este fim foi avaliado o comportamento do solo mediante ensaios saturados e não saturados de resistência e deformabilidade, porosimétricos, mineralógicos, de armazenamento de água e estrutura microscópica. A contenção foi instrumentada obtendo dados de deslocamentos e tensões atuantes nos grampos visando ter o comportamento global da estrutura durante o processo executivo, com o objetivo de simular numericamente a resposta não saturada do solo, usando um modelo constitutivo hipoplástico implementado para esta pesquisa e inserido em um programa de elementos finitos (Plaxis 2D) através da opção User Defined Soil Models(UDSM). Os parâmetros do modelo foram calibrados usando element tests apoiados em ensaios não saturados desenvolvidos em Charles University (Praga). O modelo computacional usado leva em conta variáveis relacionadas à interação ambiente-solo, i.e. foram impostas cargas de chuva no modelo para observar a resposta de contenção quando muda a sucção no perfil estratigráfico. Além do caso de análise o modelo constitutivo de referência foi validado considerando outra contenção do DF com similares características. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This research presents a analysis of the behaviour of pile curtain walls (non secant) founded in the porous clay of Brasilia. The objective was the evaluation of the soil response by means of saturated and unsaturated tests of shear strength, porosimetry, mineralogy, water retention and microscopic structure. The curtain was instrumented to obtain data of the displacements and stresses acting in the anchors, in order to have the global behaviour of the structure during the construction process, allowing the numerical simulation of the unsaturated response of the soil, using a hypoplastic constitutive model implemented for these research and inserted in a FEM program (Plaxis 2D) with the User Defined Soil Models (UDSM)option. The parameters of the model were calibrated using element tests supported in unsaturated lab tests carried out in Charles University (Prague). The computational model used considers variables related to the environmental-soil interaction, i.e. rain loads were imposed in the model to observate the behaviour of the retaining structure where changes in the suction along the stratigraphic profile. Besides of the main studied case, the reference constitutive model was also validated considering another curtain wall in the DF, with similar characteristics for the purpose of evaluate the overall soil conditions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2006. / Submitted by Érika Rayanne Carvalho (carvalho.erika@ymail.com) on 2009-11-30T21:19:01Z No. of bitstreams: 1 2006_James Dean da Silva.pdf: 6044769 bytes, checksum: 8875c04292156798d649f1f2d2e48032 (MD5) / Approved for entry into archive by Joanita Pereira(joanita) on 2009-12-01T17:57:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_James Dean da Silva.pdf: 6044769 bytes, checksum: 8875c04292156798d649f1f2d2e48032 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-01T17:57:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_James Dean da Silva.pdf: 6044769 bytes, checksum: 8875c04292156798d649f1f2d2e48032 (MD5) Previous issue date: 2006 / A cidade de Brasília-DF está situada numa camada de solo colapsível comumente chamada de “argila porosa”. Nesta região, nos últimos anos, têm ocorrido vazamentos de combustíveis dos tanques subterrâneos de armazenamento existentes. A cidade também apresenta uma área destinada à disposição de resíduos sólidos urbanos, o aterro do Jockey Club, o qual tem apresentado aumento na produção de chorume, principalmente devido à intensidade de precipitações pluviométricas. O fluxo desses líquidos nas camadas do solo nas proximidades dos pontos de contaminação representa um problema e a possibilidade de impacto mecânico pela interação do percolante dos mesmos se tornou importante conhecer. Sendo assim, neste trabalho, foram analisadas as alterações no comportamento mecânico do solo de Brasília relacionado ao colapso do mesmo pelo fluxo de álcool, gasolina e chorume. Ensaios de laboratório foram realizados para identificar e quantificar a colapsibilidade pela percolação destes líquidos. Para a medição do grau de colapso foram realizados ensaios simples e duplo oedométricos. Outros ensaios, como por exemplo, microscopia eletrônica de varredura e ensaios químicos, foram realizados de modo a auxiliar e complementar o entendimento das mudanças ocorridas no solo na presença dos contaminantes usados. Os resultados dos ensaios indicaram que os solos inundados com os combustíveis apresentaram colapsibilidade inferior a encontrada quando o solo está na presença da água, líquido mais comum em que o solo mantém contato. Entretanto, o chorume se mostrou um contaminante bastante dispersor dos agentes cimentantes presentes no solo estudado, causando um maior rompimento da estrutura e conseqüente colapso de quase 50% maior que o encontrado com a água. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Brasília city is located on a porous collapsible soil layer and several leakages of storage petrol tanks have been observed recently. The city also has an area used for domestic waste disposal, the Jockey Club landfill. In this place, an increase in leachate production has been observed, being the effluent volume caused mainly by rainfall. A study on the flow of contaminant in this soil is justifiable, as the contamination of the subsoil poses an important risk to the environment and may cause changes in soil behaviour. This thesis investigated changes on the mechanic behaviour of soil caused by structural collapse due to flow of alcohol, gasoline and leachate. The collapsibility of the soil was investigated by simple and double oedometer tests. Microstructure studies and interaction between physical and chemical properties of soil and fluids are important for the understanding on the changes in the behaviour of the porous soil in presence of contaminant. From the tests results, it was possible to identify that the amount of collapse caused by alcohol and gasoline flow was smaller than that caused by water. However, it was also observed that the leacheate is a contaminant that causes a high deflocculating action on the soil cemented particles. This action promotes breakage of the soil structure and consequent collapse that can be 50% higher than that caused by water.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-03-31T13:27:53Z No. of bitstreams: 1 2013_JulianAsdrubalBuriticaGarcia.pdf: 4380104 bytes, checksum: d3ba9736c75a9500491a49ff81d569a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-03-31T14:22:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_JulianAsdrubalBuriticaGarcia.pdf: 4380104 bytes, checksum: d3ba9736c75a9500491a49ff81d569a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-31T14:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_JulianAsdrubalBuriticaGarcia.pdf: 4380104 bytes, checksum: d3ba9736c75a9500491a49ff81d569a2 (MD5) / Os materiais disponíveis e as características topográficas brasileiras têm conduzido quase sempre à escolha de barragens de terra e enrocamento para gerar energia elétrica. Porém existem regiões chuvosas com elevadas precipitações anuais onde se torna difícil a construção de barragens de terra homogêneas e zonadas com núcleos argilosos. Nesses lugares onde a umidade do solo é maior do que a ótima, costuma-se tratar o solo com cal ou gradear para alterar as suas características e reduzir o teor de umidade, mas esta prática geralmente causa atrasos nas construções deste tipo de barragens. Esse contexto motivou a realização desta pesquisa, esta pesquisa apresenta a determinação das propriedades geotécnicas de um solo silto-argiloso típico da região do Distrito Federal. Foram ensaiados corpos de prova compactados com energia proctor normal para analisar o comportamento desse tipo de solo na construção de barragens de terra homogêneas e também como material de núcleo em barragens de tipo zonada. Foram realizados ensaios de caracterização física, compactação, compressão oedométrica, permeabilidade, triaxiais saturados tipo CD e microscopia eletrônica de varredura em corpos de prova compactados na umidade ótima, umidade ótima +2% e na umidade ótima +5%, para analisar a variação desses parâmetros no ramo úmido da curva de compactação. Após a determinação dos parâmetros geotécnicos foram realizadas simulações numéricas em seções típicas hipotéticas, para uma barragem de terra homogênea e para uma barragem de terra zonada considerando diferentes condições de umidade de compactação do material estudado. Em termos gerais as análises de seções zonadas apresentaram um comportamento adequado e favorável, por outro lado as seções homogêneas construídas com esse material, apresentaram fatores de segurança baixos durante o rebaixamento rápido, o que quer dizer que podem ser convenientes, sempre e quando houver material suficiente no local, para fazer taludes um pouco mais abatidos e que se tomem os cuidados necessários com a escolha do equipamento de compactação, aproveitamento da estação seca, controle da área de empréstimo, selagem das áreas compactadas e acompanhamento por meio de instrumentação geotécnica durante as fases de construção e operação. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Available materials and topographic features of Brazil, have almost always led to choose earth and rock fill dams to generate electricity. Nevertheless there are rainy regions with high annual rainfall, where building homogeneous earth dams and zoned earth dams with core clay becomes difficult. In those places where the soil moisture content is higher than the optimum, soil treatments with lime or scarifying are used to change their characteristics and reduce the water content. This practice usually causes delays in the construction of the dams. This context has motivated this research. Here, the geotechnical silty-clay typical Federal District soil properties are determined. Several tests were performed in compacted specimens with standard Proctor energy to analyze the behavior of this type of soil in the construction of homogeneous earth dams, and as core material, in zoned earth dams. Tests like physical characterization, compaction, oedometric compression, permeability, triaxial compression CD and scanning electron microscopy (SEM), in specimens compacted at optimum moisture content, optimum moisture content +2% and optimum moisture content +5% were performed as well to analyze the variation of these parameters in the wet side of a compaction curve. Once geotechnical parameters of the soil were established, numerical simulations were performed on hypothetical typical sections, for a homogeneous earth dam and a zoned earth dam, considering different moisture conditions of the studied material on the wet side. The analyzes of zoned sections showed appropriate and positive behaviors, on the other hand the homogeneous sections built with this material showed low safety factors during rapid drawdown, which means it can be convenient , while there is sufficient material at the place to build slope with lows angles of inclination and take the necessary precautions with the choice of compaction equipment, harnessing of dry season, control of borrow area, sealing the compacted areas and geotechnical instrumentation during construction and operation of reservoir. ______________________________________________________________________________________ RESUMEN / Los materiales disponibles y las características topográficas Brasileras han llevado casi siempre a que se elijan presas de tierra y enrocado para generar energía eléctrica. Sin embargo existen regiones lluviosas con elevadas precipitaciones anuales donde se hace difícil la construcción de presas de tierra homogéneas y heterogéneas con núcleos de arcilla. En esos lugares donde la humedad del suelo es mayor que la humedad óptima, se acostumbra tratar el suelo con adición de cal o escarificarlo para reducir el contenido de agua del suelo, pero esta práctica generalmente ocasiona atrasos en las construcciones de este tipo de obras. Este contexto motivo la realización de esta investigación, este trabajo presenta la determinación de propiedades geotécnicas de un suelo limo arcilloso típico de la región del Distrito Federal. Se realizaron ensayos en cuerpos de prueba compactados con energía proctor normal para analizar el comportamiento de éste tipo de suelo en la construcción de presas de tierra homogéneas y también como material de núcleo en presas heterogéneas. Se realizaron ensayos de caracterización física, compactación, compresión oedométrica, permeabilidad, triaxiales saturados tipo CD y microscopia electrónica de barrido en cuerpos de prueba compactados en la humedad óptima, humedad óptima +2% y humedad óptima +5%, para analizar el cambio de esos parámetros en la rama húmeda de la curva de compactación. Después de determinar los parámetros geotécnicos del suelo en estudio, fueron realizadas simulaciones numéricas en secciones típicas hipotéticas, para una presa homogénea y para una presa heterogénea considerando diferentes condiciones de humedad. En términos generales las secciones heterogéneas presentaron un comportamiento adecuado y favorable, por otro lado las secciones homogéneas presentaron bajos factores de seguridad durante el rápido descenso del nivel de agua, lo que quiere decir que puede ser conveniente el uso de este tipo de presas siempre y cuando exista material suficiente en el lugar de las obras para hacer taludes con menor inclinación y se tomen los cuidados necesarios con la selección del equipo de compactación, control de la zona de préstamo, sellamiento de las áreas compactadas y acompañamiento por medio de instrumentación geotécnica durante las fases de construcción y operación.

As argilas são utilizadas em grande número nas mais diversas áreas tecnológicas e uma das áreas de maior interesse em pesquisa é a sua utilização em nanocompósitos silicato/polímeros. Esses nanocompósitos são obtidos a partir da dispersão de argila, em dimensão nanométrica, em um polímero com um enorme potencial de uso em diversos mercados, devido aos efeitos sinergéticos que ocorrem em relação as suas propriedades em comparação com os polímeros puros e os compósitos. A incorporação da argila, geralmente é pela transformação da argila esmectítica sódica em organofílica e utilizando os processos de polimerização in situ, solvente comum ou através do polímero fundido. Este trabalho utiliza um novo procedimento que utiliza uma argila esmectítica sódica comercial, sem a transformação em organofílica para a incorporação em plastisol. O procedimento é feito através de dispersão mecânica da argila e a sua incorporação à formulação do plastisol, evitando que ocorra uma degradação térmica dos sais utilizados para a transformação das argilas. Também foram realizados estudos com o plastisol puro e com um nanocompósito obtido com argila organofílica comercial visando fazer uma análise comparativa de suas propriedades com argilas preparadas em laboratório. As caracterizações foram feitas por DRX e ensaios mecânicos. / Clays are most used in many different tecnology áreas and one of most area research interest is its use in nanocomposite silicate/polymers. Those nanocomposites are got from the clay disperce, in nanometric dimension, in a polymer with a large use power at many markets, due to sinergetic effects that happen linked to its properties compareing to the pure polymers and the composit. The clay.s entry, in general is by the smectite clays sodic transformation into organophilic and using the polymerization process in situ, common solvent or through melted polymer. This work uses a new procedure that uses a smectite sodic commercial clay, without the organophilic transformation entry to plastisol. The procedure is done through clay.s mechanics disperce and its entry to the plastisol.s formulation, averting that happen a termic degradation of the used salt to the clay.s transformations. Were also carried out studies with pure pastisol and with a nanocomposite got with organophilic commercial clay wanting to do a comparative analysis of its properties with laboratoties prepared clays. The characterizetions were done by DRX and mechanics studies.

O comportamento geotécnico de um depósito de argilas é estudado nesta pesquisa, a partir de um extenso programa de ensaios de campo e de laboratório. Os estudos são concentrados em um campo experimental localizado na CEASA, na cidade de Porto Alegre. Outros locais foram também investigados, na área do Aeroporto Internacional Salgado Filho e na Estrada Tabaí-Canoas, com o objetivo de testar as metodologias e correlações estabelecidas a partir dos resultados obtidos na CEASA. Esta abordagem permitiu definir propriedades gerais de comportamento do depósito de argilas moles, válidas para toda a região da Grande Porto Alegre. A pesquisa envolveu uma extensa campanha de ensaios in situ, na qual foram realizados ensaios de cone elétrico, piezocone com medidas de poro-pressão em diversas posições, pressiômetro e palheta. Em todos os casos, o trabalho realizado envolveu a construção elou a manutenção dos equipamentos, operacionalização e interpretação dos resultados. Os primeiros ensaios pressiométricos realizados na região Sul do Brasil são apresentados nesta tese, utilizando um aparelho tipo Ménard, colocado em funcionamento nos estágios iniciais da pesquisa. A primeira série de ensaios de cone elétrico e piezocone é também relatada nesta tese, cujo programa experimental incluiu o desenvolvimento do sistema de cravação, aquisição de dados e saturação do sistema de medição, além da manutenção dos sensores elétricos dos cones. Em paralelo aos ensaios in situ, descrevem-se os resultados de ensaios de laboratório obtidos através de amostras deformadas, para a caracterização do material, e amostras indeformadas, obtidas com amostradores tipo "Shelby", para determinação de propriedades de comportamento do solo. Também são apresentados os procedimentos adotados durante a amostragem com tubos de pistão estacionário de diâmetro de 125 mm (5"). Os resultados de XXX ensaios de adensamento e triaxiais, dos tipos não-adensado não-drenado (UU) e adensado isotropicamente não-drenado (CIU), são interpretados. Nos ensaios triaxiais utilizam-se medições internas de força e deformações, deformações estas que são medidas através de dispositivos, construídos durante a fase experimental do trabalho, empregando sensores de efeito Hall. A análise dos resultados dos ensaios de campo e laboratório possibilitou a previsão de propriedades fundamentais de comportamento do solo, incluindo estimativas da resistência ao cisalhamento não-drenada, razão de pré-adensamento do depósito, módulos de deformabilidade das argilas e coeficientes de adensamento. Conclui-se que há, em geral, concordância entre as estimativas obtidas em campo e em laboratório. Os valores previstos através dos ensaios realizados nos três campos experimentais são da mesma ordem de magnitude, indicando que há relativa homogeneidade no depósito e que as correlações estabelecidas são válidas para toda a região em estudo. Ao final do trabalho são apresentadas conclusões sobre as características geológicas e geotécnicas do depósito. Também são listados os parâmetros geotécnicos de comportamento do solo, sugerindo-se seu uso como referência a projetos específicos de uso e ocupação em desenvolvimento na região. / The geotechnical behaviour of a soft clay deposit is discussed in this research on the basis of an extensive testing programme that comprises laboratory and in situ tests. The study reports data from the CEASA experimental testing site located in Porto Alegre. Two other sites have also been investigated, the Salgado Filho International Airport and the Tabai- Canoas Road, with the aim of verifying the applicatility of proposed methodologies and correlations developed at the CEASA site. Geotechnical properties for the whole site have been established which can be used for the Porto Alegre Metropolitan area. Electrical cone test, piezocone with pore pressure measurements at severa1 locations along the shaft, pressuremeter tests and vane tests are reported in this reserch. Construction andlor maintenance of the equipment, testing procedures and interpretation of results are part of the activities carried out in the experimental work. The first series of pressuremeter tests performed in the southern region of Brazil are presented in this thesis, in which a Ménard pressuremeter was used. The first series of cone and piezocone tests are also reported; developments on the hidraulic driving system, data acquisition system and saturation chamber were required to update the equipment, as well as maintenance on the electrical sensor of the cone. In parellel to the in situ testing programrne, series of laboratory tests were carried out on disturbed and undisturbed sarnples. The first allowed a characterisation of the soil to be made, the fonner was used to predict soil properties of the site. Undisturbed sampling was obtained from Shelby 125 rnrn (5") tubes. Consolidation and triaxial tests, unconsolidated undrained UU and isotropically consolidated undrained CIU, were performed with the undisturbed samples. Interna1 measurements of loads and strains were recorded when using the triaxial apparatus. Displacements were measured using Hall effect sensors constructed at early stages of the experimental testing programme. Soil properties were predicted from the interpretation of testing data from both laboratory and in situ tests. The undrained shear strength, the overconsolidation ratio, deformability parameters and the coefficient of consolidation were estimated. A good agreement is generally observed between properties assessed from laboratory and in situ testing data. Values of measured properties were similar for the three tested areas which indicates that the site is reasonably homogeneous and that the correlations established here are applied to the whole area around the city of Porto Alegre. Conclusions related to the geological and geotechnical characteristics of the area are given at the end of this thesis. Soil properties are listed and a suggestion is made reporting values that should be adopted as reference for geotechnical design problems in this deposit.