Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-23T18:20:00Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murillo Batista Ferreira - 2013.pdf: 2726162 bytes, checksum: b4ad5f67e5b5eff91f35b0296db5a36e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-23T18:46:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murillo Batista Ferreira - 2013.pdf: 2726162 bytes, checksum: b4ad5f67e5b5eff91f35b0296db5a36e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-23T18:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murillo Batista Ferreira - 2013.pdf: 2726162 bytes, checksum: b4ad5f67e5b5eff91f35b0296db5a36e (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Among lots of pathologies that attack the concrete structures stands out the corrosion of the reinforcements, that may be triggered by the phenomenon of carbonation of the concrete, which consists in a physico-chemical process between the carbon dioxide (CO2) from the atmosphere and the cement paste compounds, which has as main result the calcium carbonate precipitation (CaCO3) in a region of the concrete cover, with the formation of a layer that has less alkalinity than that not affected by this phenomenon. The carbonation moves from outside to inside the concrete through a carbonated front, that when it reaches the depth of the reinforcement causes destabilization of the protective passive layer, providing the onset of the corrosion. How many researches are conducted by accelerated carbonation tests, it is of paramount importance that the evaluation process by comparing it with data obtained from samples that have suffered natural carbonation. Facing this reality, this research is conducted based on samples that are exposed in the natural environment (external housed) for a period of ten years, with the general objective of evaluating the results (coefficients and carbonation depths) of natural carbonation process of concrete with different mineral additions, water/binder ratios and curing conditions (moist and dry) over this period. For this realization, samples of concrete produced in 2002, produced in Castro's dissertation (2003). The variables included in the experimental program are: concretes with five types of mineral additions (silica fume (10%), rice husk ash (10%), metakaolin (10%), fly ash (25%), blast furnace slag (65%), these amounts being in partial replacement of cement mass) and the reference concrete, without mineral addition; three water/binder relationships (0.40 , 0.55 and 0.70) and two curing conditions (moist and dry). Measurements were made of natural carbonation through of pH indicator based on phenolphthalein, elaborating a database along time, through measurements with periods of exposure of 0.25 years (91 days), 0.50 years (182 days), 0.82 years (301 days), 3 years, 7 years, 9 years and 10 years, allowing comparative performance evaluation of various concrete containing mineral additions, taking as a base carbonated depths and natural carbonation coefficients data. The results showed that there are significant differences of behavior between different concretes studied and that in the overall analysis of the carbonation natural coefficients, the reference concrete showed the best alone performance, showing that the alkaline reserve is still the predominant effect in terms of against carbonation, but the microstructure refinement provided by additions (physical effect) approaches such chemical aspect, as detected, for example, in concrete with metakaolin. In the correlation between the accelerated carbonation coefficients and the natural carbonation ones, was verified a relation of direct proportionality between the coefficients found for the two procedures, with the coefficient signifying accelerated approximately 7.4 times the natural ratio. The useful life predictions showed periods of time until the carbonation front reaches the cover thickness ranging from 4 years up to 241 years, for the different concretes and situations analyzed. / Dentre as diversas patologias que atacam as estruturas de concreto destaca-se a corrosão das armaduras, que pode ser desencadeada pelo fenômeno da carbonatação do concreto, que consiste em um processo físico-químico entre o gás carbônico (CO2) presente na atmosfera e os compostos da pasta de cimento, tendo como resultado principal a precipitação do carbonato de cálcio (CaCO3) em uma região do cobrimento, com a constituição de uma camada que passa a ter uma alcalinidade significativamente menor do aquela não afetada por esse fenômeno. A carbonatação avança de fora para dentro do concreto, por meio de uma frente carbonatada, que quando atinge a profundidade das armaduras provoca desestabilização da camada passiva protetora, propiciando assim o início da corrosão. Como muitas pesquisas são conduzidas por ensaios de carbonatação acelerada, é de suma importância a avaliação desse processo confrontando-o com dados obtidos de amostras que sofreram cabonatação natural. Diante dessa realidade, esta pesquisa se conduz baseada em amostras que estão expostas no ambiente natural (abrigado externo) por um período de dez anos, com o objetivo geral de avaliar os resultados obtidos (profundidades e coeficientes de carbonatação) do processo de carbonatação natural de concretos com diferentes adições minerais, relações água/aglomerante e processos de cura (úmida e seca) ao longo desse período. Para sua realização, foram utilizados corpos de prova de concreto armado produzidos no ano de 2002, fruto da dissertação de Castro (2003). As variáveis contempladas no programa experimental são: concretos com cinco tipos de adições minerais (sílica ativa (10%), cinza de casca de arroz (10%), metacaulim (10%), cinza volante (25%) e escória alto forno (65%), sendo estes teores em substituição parcial da massa de cimento) e mais o concreto de referência, sem adição mineral; três relações água/aglomerante (0,40; 0,55 e 0,70) e dois procedimentos de cura (úmida e seca). Foram realizadas medidas de carbonatação natural por meio de indicador de pH à base de fenolftaleína, elaborando-se um banco de dados ao longo do tempo, por meio de medidas realizadas com os tempos de exposição de 0,25 anos (91 dias), 0,50 anos (182 dias), 0,82 anos (301 dias), 3 anos, 7 anos, 9 anos e 10 anos, permitindo assim uma avaliação comparativa de desempenho dos diversos concretos contendo adições minerais, tendo-se como base os valores de profundidade carbonatada e os coeficientes de carbonatação natural. Os resultados mostraram que existem diferenças significativas de comportamento entre os diversos concretos estudados e que na análise global dos coeficientes de carbonatação natural, o concreto de referência apresentou isoladamente o melhor desempenho, demonstrando que a reserva alcalina ainda é o efeito preponderante em termos de combate à carbonatação, mas que o refinamento da microestrutura proporcionado pelas adições (efeito físico) se aproxima desse aspecto químico, como se tem, por exemplo, nos concretos com metacaulim. Na correlação entre os coeficientes de carbonatação acelerado e natural, verificou-se uma relação de direta proporcionalidade entre os coeficientes encontrados para os dois procedimentos, com o coeficiente acelerado significando aproximadamente 7,4 vezes o coeficiente natural. Os prognósticos de vida útil mostraram períodos de tempo estimado até a frente de carbonatação atingir a espessura de cobrimento variando desde 4 anos até 241 anos, para os diversos concretos e situações analisadas.

A incorporação de resíduos industriais ao concreto, tais como as pozolanas, é uma das soluções para o aproveitamento de subprodutos poluentes estando em acordo com os princípios da sustentabilidade. É objetivo do trabalho discutir e analisar a viabilidade da aplicação de um resíduo das termoelétricas da indústria de beneficiamento do arroz, a cinza da casca de arroz (CCA), como adição mineral em concretos duráveis. Com 88% de sílica em sua composição, a CCA tem grande potencial de utilização em concretos porque possibilita o aumento da resistência à compressão pelas suas características de alta pozolanicidade e grande finura. Misturas de argamassas padrão contendo 0, 5, 10 e 15% de CCA moídas apenas industrialmente e com moagem adicional de 1 hora, foram confeccionadas a fim de se avaliar o comportamento do aglomerante (CPV - ARI PLUS + CCA) em relação à resistência mecânica. Concretos com traços 1:3,5, 1:5 e 1:6,5, relação água-aglomerante igual a 0,45 e 15% de CCA foram ensaiados à compressão. Os ensaios mostraram que a CCA é predominantemente cristalina e tem alta pozolanicidade. Quanto às argamassas padrão e aos concretos, os resultados mostraram que a utilização da CCA em compósitos à base de cimento é viável, além de ser ecologicamente correta. / Industrial residues, such as pozzolan, can be incorporated in concretes as a solution for polluter refuses, according to sustainable principles. The objective of this work it is to discuss and analyze the use of rice thermoeletrical industry residue, the rice rusk ash (RHA), as mineral addition in durable concretes. The RHA can be used to increase the compression strength of concretes once it has high pozzolanicity and thinness, composed by 88% of silica. It was created mixtures of standard mortars containing 0, 5 10 and 15% of industrial grounded RHA and also with one hour of additional grind. The idea of those mixtures was to evaluate the mechanical strength of the agglomerate (pure Portland cement + RHA). Compression tests in poor, normal and rich concretes with water/agglomerate ratio of 0,45 and 15% of RHA were set too. The tests indicated that the RHA is predominant crystalline and it is a high pozzolanicity material. All the analyses showed that the material has suitable and competitive characteristics for application as agglomerate component.

Atualmente, o aproveitamento de resíduos na construção civil tem sido estimulado devido essa atividade ser um dos maiores consumidores de materiais naturais em seus processos e produtos. As cinzas agroindustriais ocupam lugar de destaque dentre os resíduos com possibilidades de aplicação em materiais cimentícios, pois algumas, como a cinza da casca do arroz, apresentam propriedades pozolânicas, contribuindo para a redução do consumo de cimento Portland. Nesse sentido, esta pesquisa teve como objetivo principal a avaliação da viabilidade técnica do uso de cinza agroindustriais em matrizes de cimento Portland, tendo como estudo de caso a cinza da casca da castanha de caju (CCCC). As cascas das castanhas de caju, resíduos da produção das castanhas, são incorporadas novamente ao processo, e, nas caldeiras, irão gerar calor para a decorticação de novas castanhas. A CCCC é o resíduo colhido no fundo da grelha das caldeiras, resultante da queima das cascas de castanhas. Atualmente, esse resíduo é utilizado como adubo em plantações de caju, sendo uma pequena parte destinada à aterros sanitários comuns. Foram realizados ensaios para avaliar a composição físico-química da CCCC; analisar o potencial pozolânico; analisar a retração por secagem e da profundidade de carbonatação de argamassas confeccionados com CCCC; e determinar a capacidade de estabilização/solidificação da CCCC pela matriz cimentícia. A partir dos resultados, pode-se apontar como características principais da CCCC: i) não apresentar potencial pozolânico; ii) favorecer a incorporação de ar em matrizes cimentícias; iii) ocasionar solubilidade de metais pesados e Fenol quando no estado in natura; iv) contribuir para o aumento da retração por secagem e da carbonatação em argamassas; v) liberar Cromo e Sódio mesmo quando estabilizada/solidificada em pastas em teores de até 10% de substituição. Por essas considerações, a CCCC não apresentou viabilidade técnica para uso em matrizes cimentícias. / Nowadays, the use of wastes on civil building has been stimulated for it to be one of most consumers of raw materials in their processes and products. The agroindustrial ashes have a prominent place among the wastes with possibilities of application in cementitious materials, because some ashes, such rice husk ash, have pozzolanic activity, and they contribute to reduce the Portland cement consumption. This work aimed to study the evaluation of technical feasibility of the agroindustrial ashes for use in Portland cement matrices, using the ash of the rind of the cashew nut (ARCN) as case study. The rinds of cashew nut (wastes of nuts\' production) are burned again during the heating process, and in boilers, they will generate heat for shelling other nuts. The ARCN is the waste collected from the boiler grid, resulted from burning of the rind of nuts. This waste is used as compostes in plantings of cashew and a little part of it is dumped in landfill sites. Tests were made for evaluation of physico-chemical composition of ARCN; for analyse of pozzolanic activity; for analyse of drying shrinkage and carbonation in mortars made with ARCN; and the analyse of the stabilization/solidification of ARCN in pastes. After the analyse of results, it may be pointed as main features of ARCN: i) not show pozzolanic activity; ii) to promote air entrainment in cementitious matrices; iii) to cause heavy metals and Phenol solubilization as in raw state; iv) to increase the drying shrinkage and carbonation in mortars; and, v) to let out Chrome and Sodium when stabilizated/solidificated in pastes in levels of replacement until 10%. For all these considerations, the ARCN haven\'t showed technical feasibility for use in cementitious matrices.

Carbonation is a natural phenomenon observed in carbon structures, and it is a result of the combined presence of CO2 in the environment and moisture. Carbonation may lower the pH of the concrete to such an extent that the passivation layer of the steel is depleted and the onset of frame corrosion is observed, which is one of the major pathologies in reinforced concrete structures. This study aimed to assess accelerated carbonation in concrete samples prepared with rice husk ash (RHA) with different concentrations of graphitic carbon and different curing periods. Concrete samples were prepared with 5%, 10%, 20% and 30% of RHA as a substitution for high early strength Portland cement (Brazilian grade CPV-ARI), different water/binder ratios (0.35; 0.50; 0.65) and wet cured for 3 and 7 days. In addition, two mixes with 5% and 10% silica fume as substitutions for Portland cement were used for comparison. Accelerated carbonation was performed in 10x10cm test specimens (TS) that were preconditioned as determined by standard RILEM TC 116-PCD. These TSs were stored in a controlled temperature chamber (RH 65 ± 2%, temperature 23 ± 2°C, 3% CO2 b/v), where they were exposed to CO2 for 4, 8, 12 and 16 weeks. The mercury intrusion porosimetry test was performed in 4x8cm TSs, which were tested after 91 days. Overall results show improved accelerated carbonation performance in the samples prepared with rice husk ash with lower concentrations of graphitic carbon, even though figures were similar. Higher concentrations of RHA in the concrete samples resulted in increased carbonation coefficients for all mixes investigated. For samples of the same strength values, a reduction in carbonation coefficients was observed when their compressive strength increased from 40 MPa to 50 MPa, This was seen in all mixes investigated for the curing period used, which shows that the use of longer curing periods improves the service life of structures. / O fenômeno da carbonatação acontece naturalmente em estruturas de concreto, exigindo apenas certa concentração de CO2 no ambiente e determinado teor de umidade. Este fenômeno provoca a redução do pH do concreto a níveis que podem causar a eliminação da película passivadora do aço, podendo ocorrer a instalação do mecanismo de corrosão das armaduras, uma das principais patologias em estruturas de concreto armado. O presente estudo teve por objetivo avaliar a carbonatação acelerada em concretos compostos com cinza de casca de arroz com diferentes teores de carbono grafítico e períodos de cura. Os concretos foram moldados com cinza de casca de arroz com teores de 5%, 10%, 20% e 30% em substituição ao cimento Portland de alta resistência inicial (CPV-ARI), com diferentes relações água/aglomerante (0,35; 0,50; 0,65) e com períodos de cura em câmara úmida de 3 e 7 dias. Duas misturas com 5% e 10% de sílica ativa em substituição ao cimento Portland foram empregadas como parâmetro de comparação. A carbonatação acelerada foi realizada em corpos-de-prova 10x10cm que passaram pelo pré-condicionamento, conforme preconiza a norma RILEM TC 116-PCD, após serem inseridos em uma câmara climatizada com uma umidade de (65 ± 2)%, temperatura de (23 ± 2)°C e uma concentração de CO2 de 3% em volume, por períodos de 4, 8, 12 e 16 semanas de exposição ao CO2. Já o ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio foi realizado em corpos-de-prova medindo 4x8cm, que foram ensaiados aos 91 dias. Os resultados mostram, de maneira geral, um melhor desempenho da cinza de casca de arroz com menor teor de carbono grafítico frente à carbonatação acelerada, apesar da proximidade dos resultados. O aumento do teor substituição, nos concretos com cinza de casca de arroz, provocou um aumento dos coeficientes de carbonatação, para todas as misturas investigadas. Em igualdade de resistência, constata-se que houve uma diminuição dos coeficientes de carbonatação quando a resistência à compressão aumenta de 40 MPa para 50 MPa para todas as misturas analisadas e para o prazo de cura adotado, evidenciando que o prolongamento no período de cura do concreto reflete diretamente no aumento da vida útil da estrutura.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Adrielli.pdf: 5370662 bytes, checksum: 4e167ff0f119f9298b4d7ed2791baa06 (MD5) Previous issue date: 2007-08-29 / The present work aims to study the performance of concrete with regard to the action of chloride ions, evaluating the influence of both mineral additions and water/binder ratio (w/b), considering kinetic and thermodynamic aspects of the corrosive phenomenon. A experimental research was carried out considering the following variables: the presence of mineral additions in partial substitution to the cement weight (10% of silica fume; 25% of fly ash; 10%, 20% and 30% of metakaolin) and the water/binder ratio (0,40 and 0,55). Thus, cubic concrete test specimens were produced, in addition to cylindrical test specimens for concrete characterization in relation to the compressive strength, specific mass, void ratio and capillary water absorption. After 645 days of casting, the cubic concrete test specimens were submitted to the chlorides attack during 308 days, totality 44 weekly cycles of immersion in chlorides aggressive solution. They were monitored, throughout this period, by means of techniques, such as: the concrete electric resistivity, the half-cell potential, the polarization resistance and the electrochemical impedance spectroscopy. At the end of the experiment, visual inspections of reinforcing steels allowed to observe their superficial aspects after attack. As general result, it was gotten that the incorporation of mineral additions to the concretes promoted significant profits in all the evaluated properties, evidencing the beneficial effect of these additions in concretes exposed to aggressive conditions, specially in those in which there are chloride ions. In this direction, the statistical analysis has shown evidences that concretes with silica fume and metakaolin achieved the best results of electrical resistivity. In relation to the half-cell potentials, the reference concrete (without mineral additions) presented the worst performance, with an indication of despassivation in the reinforcing steels accentuated fall in the values of resistance of polarization with the time, proving the susceptibility of these systems to the action of chlorides. The concrete with mineral additions did not present depassivation of the reinforcing steels meaning that these systems possess great durability and service life in relation to those without mineral additions / O presente trabalho tem como objetivo estudar o desempenho de concretos quanto à ação de íons cloreto, avaliando tanto a interveniência das adições minerais incorporadas ao concreto quanto da relação água/aglomerante (a/ag), considerando aspectos cinéticos e termodinâmicos do fenômeno corrosivo. Para tanto, desenvolveu-se uma pesquisa experimental que contemplou as seguintes variáveis: a presença de adições minerais em substituição parcial à massa de cimento (10% de sílica ativa; 25% de cinza volante; 10%, 20% e 30% de metacaulim) e a relação água/aglomerante (0,40 e 0,55). Foram moldados corpos-de-prova cúbicos, além de corpos-de-prova cilíndricos para caracterização dos concretos quanto à resistência à compressão, massa específica, índice de vazios e absorção de água por capilaridade. Após 645 dias de moldagem, os corpos-de-prova cúbicos de concreto foram submetidos ao ataque por cloretos durante 308 dias, totalizando 44 ciclos semanais de imersão em solução agressiva e posterior secagem em ambiente de laboratório. Foram monitorados, ao longo deste período, a resistividade elétrica desses concretos, os potenciais de corrosão, a resistência de polarização e a impedância eletroquímica. Ao fim do experimento, inspeções visuais à armadura permitiram observar o seu aspecto superficial após o período de ataque. Como resultado geral, obteve-se que a incorporação de adições minerais aos concretos promoveu ganhos significativos em todas as propriedades avaliadas, evidenciando o efeito benéfico dessas adições em concretos submetidos às condições agressivas, sobretudo contendo íons cloreto. Nesse sentido, a análise estatística evidenciou que os concretos com sílica ativa e com metacaulim obtiveram os melhores resultados de resistividade elétrica. Quanto aos potenciais de corrosão, os concretos de referência (sem adições minerais) apresentaram desempenho inferior, com a indicação da despassivação das armaduras e a queda acentuada nos valores de resistência de polarização com o tempo, comprovando a susceptibilidade desses sistemas à ação de cloretos. Os concretos com adições minerais não apresentaram despassivação das armaduras, denotando que esses sistemas possuem maior durabilidade e vida útil em comparação àqueles referentes aos concretos sem adição mineral, tendo em vista o ataque por cloretos

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao janaina parte 1.pdf: 4357572 bytes, checksum: 40dbbd6f2f4cdbb3296717b82f972c80 (MD5) Previous issue date: 2007-08-27 / For the benefits of its properties in fresh state, self-compacting concrete (SCC) demands a high powder content in the composition, nearby 450kg/m³. The quarry dust, resultant material of the coarse aggregate production, can b considered as an economic and sustainable alternative for the development of the SCC. As well as the quarry dust, mineral additions, is used in conventional concretes and can also be used in the self-compacting concrete, with the same kind of benefits. Using the mix design for SCC developed by Tutikian (2004) a study for evaluation of the SCC mechanical properties were done, where natural sand had been partially replaced by quarry micaschist, granite and gneiss - and cement for silica fume, metakaolin and calcined clay pozolan. The test methods for fresh state used was Slump-flow (FURNAS, 2005a), U-Box (FURNAS, 2005b), Entrained air (NM 47, 2002) and Specific gravity (9833, 1997). Cylindrical test specimen 100x200 mm had been molded for tests - compressive strength (NBR 5739, 1994), modulus of elasticity (NBR 8522, 1984), splitting tensile strength (NBR 7222, 1994) and flexural strength (NBR 12142, 1991) -the age of 28 days. Samples using the mixture1: 4,5 had been analyzed by scanning electron microscope (SEM). The results show that it can be possible the use of different additions for the production of high quality SCC. We detach the small variability of the specific gravity, as well as the entrained air, wide presented low values. For concretes with same compressive strength, the values of modulus of elasticity had varied between 5 and 60% and the splitting tensile strength and flexural strength had been remained between 10 and 15% / Para atender suas propriedades no estado fresco, o concreto autoadensável (CAA) demanda uma grande quantidade de finos em sua composição, em média 450 kg/m³. Os finos de pedreira, material resultante do processo de britagem, surgem como alternativa econômica e sustentável no desenvolvimento do CAA. Além dos finos, adições minerais pozolânicas, muito utilizadas em concretos convencionais, podem ser utilizadas também no concreto auto-adensável, com os mesmos benefícios. Utilizando-se o método de dosagem para CAA proposto por Tutikian (2004), foi desenvolvido um estudo para avaliação das propriedades mecânicas do CAA, onde foram realizadas substituições parciais da areia natural por finos de pedreira micaxisto, granito e gnaisse e substituições parciais de cimento por sílica ativa, metacaulim e pozolana de argila calcinada. Os ensaios no estado fresco realizados foram Espalhamento (FURNAS, 2005a), Caixa U (FURNAS, 2005b), Teor de Ar (NM 47, 2002) e Massa Específica (NBR 9833, 1997). Corpos-de-prova cilíndricos com dimensões de 100x200 mm foram moldados para ensaios no estado endurecido resistência à compressão (NBR 5739, 1994), módulo de elasticidade (NBR 8522, 1984), tração por compressão diametral (NBR 7222, 1994) e tração na flexão (NBR 12142, 1991) na idade de 28 dias. Foram analisadas amostras das composições intermediárias (1:4,5) em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados obtidos mostram ser possível a utilização de diferentes adições na produção de CAA s de qualidade. Destaca-se a pouca variabilidade das massas específicas, bem como dos teores de ar, que apresentaram valores baixos. Para concretos de mesma resistência à compressão, os valores obtidos para o módulo de elasticidade variaram entre 5 e 60% e as resistências à tração mantiveram-se entre 10 e 15%

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pretextual.pdf: 140883 bytes, checksum: 5d9ee4b9b3884a0032825e604304580f (MD5) Previous issue date: 2009-09-28 / Increasing the durability of concrete structural elements is primordial, especially those related to power generation in eolic areas that are subjected to the phenomenon of reinforcement corrosion. In this context, this study aims to evaluate the overall protection ability of concrete to the phenomenon of reinforcement corrosion induced by chlorides. To this end, it was adopted a statistical program based on a fractional factorial design in which the variables studied were as follows: the water-binder ratio (0.35, 0.45 and 0.55), the type of mineral admixture (silica fume and blast furnace slag at specific levels), the type of corrosion inhibitor (calcium nitrite, sodium nitrite and amine) and the level of corrosion inhibitor (minimum and maximum recommended by each manufacturer). In the concrete investigations, the tests performed were corrosion potential, polarization resistance and electrochemical impedance. Throughout the experiments, it was possible to testify the beneficial effect of reducing the water-binder ratio. It was also possible to prove the very positive effect of the incorporation of mineral admixtures, especially of silica fume. The satisfactory performance of various inhibitors evaluated was also verified, specially when concrete contains mineral admixtures. A parallel study was conducted to make a comparative analysis of inhibitors at the same range of concentrations (at solid levels of 0.76%, 2.21% and 3.66% of the compound on the cement mass), nevertheless this study have demonstrated that fixing contents for all inhibitor is not appropriated, and the recommended dosages by the manufacturer is the best condition. As the levels recommended by manufacturers, it was found that the higher percentages have not worked well for sodium nitrite otherwise, for amine and nitrite calcium, the higher levels implied better results. Regarding the tannin inhibitor also assessed in the parallel study mentioned above (related to specific inhibitors), its good performance related to corrosion inhibition happened just for the content of 0.76% (the lowest levels). For the other contents, it was verified anomalous results. These results demonstrated that each type of corrosion inhibitor has its optimal concentration for use in concrete. Based on a cost-benefit analysis and evaluating the increase in the concrete value for cubic meter (in R$) in the presence of inhibitors at the same contents, it was verified a relative parity prices among the tested nitrites and an extremely high cost of amine. However, when performing the same analysis but using the levels recommended by the manufacturers for each inhibitor independent, it was found that the large disparity in prices between nitrite and amine was reduced considerably. An assessment of technical and economic feasibility was also performed based on the efficiency of corrosion inhibition and cost per cubic meter of concrete mixtures that did not show a typical depassivation of their stell bar up to the attack age evaluated / O aumento da durabilidade é um aspecto primordial para os elementos estruturais de concreto, em especial aqueles constituintes das estruturas de geração de energia em parques eólicos, sujeitos ao fenômeno de corrosão das armaduras. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral avaliar a capacidade de proteção de diferentes concretoS frente ao fenômeno da corrosão da armadura induzida por cloretos. Para tanto, foi adotado um planejamento estatístico baseado em um modelo fatorial fracionado em que as variáveis estudadas foram: a relação água/aglomerante (0,35; 0,45 e 0,55), o tipo de adição mineral (sílica ativa e escória de alto-forno, em teores específicos), o tipo de inibidor de corrosão (nitrito de cálcio, nitrito de sódio e amina) e o teor de inibidor de corrosão (mínimo e máximo recomendado por cada fabricante). Na avaliação dos concretos, foram realizados ensaios de potencial de corrosão, resistência de polarização e impedância eletroquímica. Ao longo de todo experimento foi possível constatar o efeito benéfico da redução da relação a/agl. Também foi possível verificar o efeito extremamente positivo da incorporação das adições minerais, em especial da sílica ativa. Constatou-se também o efeito positivo dos diversos inibidores avaliados, em seus teores mínimo e máximo, beneficio que se mostrou mais pronunciado quando da utilização conjunta com as adições minerais. Um estudo paralelo foi realizado para se fazer uma análise comparativa dos inibidores dentro da mesma faixa de teores empregados (teores de 0,76%; 2,21% e 3,66% de sólidos do aditivo em relação à massa de cimento), no qual se verificou que a utilização desses teores fixos para os diferentes tipos de inibidores não se mostrou tão eficiente quanto em relação à utilização dos aditivos na dosagem de recomendação do fabricante. Quanto a estes teores (recomendados pelos fabricantes), verificou-se que os percentuais mais altos não funcionaram bem para o nitrito de sódio, ao passo que para a amina e para o nitrito de cálcio os teores mais elevados resultaram em melhores resultados. Em relação ao tanino, inibidor que também foi avaliado no estudo paralelo referido anteriormente (específico sobre os inibidores), só houve algum resultado de inibição de corrosão para o teor de 0,76% (mais baixo dos teores), tendo-se obtido resultados anômalos para os outros 2 teores mais altos. Tais resultados permitiram constatar que cada tipo de inibidor de corrosão possui sua concentração ótima de utilização no concreto. Fazendo-se uma análise de custo e avaliando-se o acréscimo em Reais no valor do m3 do concreto proporcionado pelos diversos aditivos inibidores e nos teores de mesma faixa de emprego, verificou-se uma relativa paridade de preços entre os nitritos e um elevadíssimo custo da amina. No entanto, ao se realizar a mesma análise, mas utilizando os teores recomendados pelos fabricantes de cada inibidor, verificou-se que a grande disparidade de preços entre os nitritos e a amina foi reduzida de forma considerável. Uma avaliação da viabilidade técnico-econômica dos concretos também foi realizada, a partir dos dados de eficiência de inibição à corrosão e custo/m3 das misturas que não apresentaram comportamento típico de despassivação de suas armaduras até a idade de ataque considerada

[ES] Una alternativa para reducir el consumo de materias primas y los impactos ambientales derivados del cemento Portland es la sustitución parcial del clínker por adiciones minerales de subproductos agroindustriales. El objetivo de este trabajo fue investigar los efectos de la extracción de potasio sobre la reactividad de las biopuzolanas a partir de cenizas puras de caña de azúcar y caña energética, y evaluar las ganancias ambientales potenciales en compuestos de cemento Portland, buscando producir cenizas reactivas y sostenibles, y potasio para su aplicación como fertilizante. La caña energética y la caña de azúcar se caracterizaron morfológicamente mediante microscopio electrónico de barrido y EDS, se analizó el suelo recolectado durante la extracción de ambas variedades. Ambas cañas fueron calcinadas a una temperatura de 600 °C con una velocidad de 4 °C/min y un tiempo de exposición de 120 min. Las cenizas fueron lavadas para la extracción de potasio, cloro y azufre, y molidas para obtener el mismo rango granulométrico, luego se realizó el análisis de la solución extraída del lavado, y, por otra parte, sobre las cenizas se llevaron a cabo los análisis de masa específica real, granulometría, fluorescencia de rayos X, pérdida al fuego, difracción de rayos X, termogravimetría, microscopía electrónica de barrido con EDS, y determinación de sílices amorfa y cristalina. En pastas de hidróxido de calcio y puzolanas se realizó análisis de fijación de cal por termogravimetría, microscopía electrónica de barrido con EDS, evaluación de reactividad puzolánica por conductividad y pH, y método de Frattini. En las pastas de puzolanas y cemento se realizó la prueba de porosidad por intrusión de mercurio. Se evaluó la influencia de las cenizas y humo de sílice en el comportamiento de los morteros de cemento Portland, con ensayos de masa específica, absorción de agua, porosidad aparente, resistencia a la compresión y carbonatación acelerada. Se utilizó la técnica de Evaluación del Ciclo de Vida para evaluar los impactos ambientales potenciales de los morteros con reemplazo parcial de ceniza de caña energética, de caña de azúcar y humo de sílice en comparación con el mortero de referencia (sin reemplazos). La quema de caña energética genera un 78% más de ceniza en comparación con la caña de azúcar. Las cenizas de hoja de la caña energética presentaron mayor cantidad de sílice que las de caña de azúcar; por otro lado, los tallos presentaron un alto contenido de potasio. El análisis de la solución de lavado de ceniza indicó la posibilidad de utilizar esta solución en fertirrigación debido a los altos valores de potasio y azufre en el agua. El humo de sílice, la ceniza de paja de caña de azúcar, la ceniza de paja de caña energética y la mezcla de cenizas de caña energética (tallo y paja) fueron las muestras que presentaron alta puzolanicidad. Los morteros con sustitución del 10% de cenizas, fueron los que presentaron mejores resultados en cuanto a resistencia mecánica. En general, la sustitución de contenidos superiores al 10% de ambas cenizas mejora considerablemente el comportamiento ambiental de los morteros, debido al menor consumo de cemento, y a la generación de los subproductos de la extracción de sacarosa, (como el residuo filtrado y vinaza) y el potasio extraído del lavado de las cenizas, que evitan la producción de agroquímicos para la agricultura. Teniendo en cuenta el comportamiento ambiental y la resistencia a la compresión, los morteros con mejores resultados son aquellos con un 10% de ceniza de caña energética, ya que alcanzan los valores más altos de resistencia a la compresión y buenos valores de desempeño ambiental. Por lo tanto, la ceniza de la caña de azúcar y de la caña energética se pueden utilizar para su incorporación en materiales cementantes, especialmente la ceniza de caña energética. Sin embargo, el potasio y el cloro deben extraerse hasta que estén dentro de los niveles aceptables para su uso en compuestos de cemento. / [CA] L'alternativa per a reduir el consum de matèries primeres i els impactes que origina la producció de ciment Pòrtland implicaria substituir parcialment el clínquer per minerals obtinguts de subproductes agroindustrials. L'objectiu d'aquest treball és investigar els efectes de l'extracció del potassi en la reactivitat de les bioputzolanes, a partir de les cendres de la canya de sucre i de la canya energètica, i a més a més avaluar els beneficis ambientals com a component del ciment Pòrtland. La finalitat seria produir cendres reactives més sostenibles que podran ser utilitzades com a putzolanes, així com potassi com a fertilitzant. La canya de sucre i la canya energètica es caracteritzaren morfològicament mitjançant microscòpia electrònica de rastreig amb espectroscòpia d'energia dispersiva de raigs X, i es va analitzar el sòl després de la recol·lecció de les plantes. Ambdues canyes foren calcinades a 600¿°C de temperatura, a una velocitat d'escalfament de 4¿°C/min durant un temps màxim d'exposició de 120 minuts. Després de la calcinació, les cendres foren rentades per a extraure el potassi, el clor i el sofre i a continuació foren moltes fins a obtindre la granulometria adequada. Finalment, es va fer l'anàlisi de la solució aquosa del rentat, i diferents anàlisis de les cendres: massa específica real, granulometria làser, fluorescència de raigs X, pèrdua al foc, difracció de raigs X, termogravimetria, microscòpia electrònica de rastreig amb espectroscòpia d'energia dispersiva de raigs X, avaluació de reactivitat putzolànica per conductivitat i pH, i mètode Frattini. Les pastes de putzolana i de ciment se'n van sotmetre a la prova de porositat per intrusió de mercuri. Es va avaluar com influeix la cendra de la canya de sucre, la cendra de la canya energètica i el fum de sílice en els morters de ciment Pòrtland, amb assajos de massa específica, absorció d'aigua, porositat aparent, resistència a la compressió i carbonatació accelerada. La tècnica d'Avaluació del Cicle de Vida, va ser utilitzada per a valorar els impactes ambientals possibles dels morters amb substitució parcial de cendra de canya de sucre, cendra de canya energètica i fum de sílice i comparar-los amb els morters de referència (sense reemplaçaments). La canya energètica genera un 78% més de cendra per hectàrea que la canya de sucre tradicional, per altra banda, les cendres de les fulles de la canya energètica tenen un major contingut de sílice i la tija una gran quantitat de potassi. Els resultats de l'anàlisi de les solucions de les cendres rentades, ens indiquen que és possible utilitzar aquesta solució en fertirrigació per l'alt contingut en potassi i sofre. El fum de sílice, la cendra de la palla de la canya de sucre, la de la palla de canya energètica i LA de la mescla de canya energètica (tija i palla) foren les mostres amb millors resultats de reactivitat putzolànica. Els morters substituïts amb un 10% de cendra de canya de sucre i de cendra de canya energètica són els que presentaren millors resultats de resistència mecànica. En general, amb substitucions superiors al 10% de les cendres de canya de sucre i de canya energètica millora considerablement el comportament ambiental dels morters, gràcies a un menor consum de ciment, i a la generació de subproductes de l'extracció de sacarosa (com residus de filtres i vinassa), i del potassi obtingut de rentar les cendres que eviten la producció de productes químics per a l'agricultura. Si tenim en compte el comportament ambiental i la resistència a la compressió, els morters amb un 10% de cendra de canya energètica són els que presenten millors resultats, ja que registren els valors més alts a la compressió. En resum, podem afirmar que les cendres de la canya de sucre i de la canya energètica poden ser utilitzades per a afegir-les als materials cimentants, especialment, la cendra de canya energètica, sempre que els nivells de potassi i clor estiguen dins dels nivells permesos per al seu ús en el ciment. / [EN] An alternative to reduce the consumption of raw materials and the environmental impacts arising from the production of Portland cement is the partial replacement of clinker by mineral additions using agro-industrial by-products. The present research aimed to investigate the effects of potassium extraction on the reactivity of biopozzolans from from sugarcane and energy cane, and to evaluate the potential environmental gains of its use in Portland cement composites, seeking to produce reactive and sustainable ash that can be used as pozzolan and potassium for application as a fertilizer. Energy cane and sugar cane were morphologically characterized using a scanning electron microscope and X-ray energy dispersive spectroscopy, and the soil ,in which both varieties grew, analyzed. Both canes were calcined at a temperature of600 °C with a heating rate of 4 °C/min and a maximum exposure time of 120 min. After burning, the ashes were washed for the extraction of potassium, chlorine and sulfur and, then ground to obtain the same granulometric range; the analysis of the solution extracted from the washing was carried out, and, for the obtained ashes, real specific mass, laser granulometry, X-ray fluorescence, loss on fire, X-ray diffraction, thermogravimetry, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersive spectroscopy and determination of amorphous and crystalline silica were carried out. In calcium hydroxide/ash pastes, the lime fixation analysis by thermogravimetry, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersive spectroscopy, pozzolanic reactivity evaluation by conductivity and pH, and Frattini method were performed. In cement/ash pastes, the porosity test by mercury intrusion was carried out. The influence of energy cane ash, sugar cane and silica fume on the performance of Portland cement mortars was evaluated, by means specific mass, water absorption, apparent porosity, compressive strength and accelerated carbonation tests. The Life Cycle Analysis technique was used to assess the potential environmental impacts of mortars with partial replacement of energy cane ash, sugar cane ash and silica fume compared to the reference mortar (without replacements). The burning of energy cane generates 78% more ash per hectare compared to conventional sugarcane, the leaf ashes of the energy cane had a higher amount of silica than the sugar cane one; on the other hand, the stalks showed high potassium content. The analysis of the ash washing solution indicated the possibility of using this solution in fertigation due to the high values of potassium and sulfur that were solubilized in the water. Silica fume, sugar cane straw, energy cane straw, and the mixture of energy cane (stem and straw) were the ashes that showed high pozzolanicity. The mortars with replacement of 10% of sugarcane ash, and 10% of energy cane, were the ones that presented the best results in terms of mechanical strength. In general, the substitution of contents above 10% of sugarcane and energy cane ashes improves the environmental performance of mortars considerably, due to the lower consumption of cement, the co-products generated in the extraction of sucrose, such as filter and vinasse, and the potassium extracted from washing the ash, which avoid the production of agrochemicals for agriculture. Taking into account environmental performance and compressive strength, the mortars with the best results are those with 10% energy cane ash, as they achieve the highest compressive strength and good environmental performance values. Thus, ashes from sugarcane and energy cane can be used for incorporation into cementitious composites, especially energy cane ash. However, potassium and chlorine must be extracted until they are within acceptable levels for the use of ashes in cementitious composites. / Pitolli Lyra, G. (2023). Aplicação das cinzas da indústria sucroalcooleira como biopozolanas e Kfertilizante: cana-de-açúcar e cana-energia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193853

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao marcus vinicius mendes.pdf: 2369089 bytes, checksum: 841841ae88caf7c6c9adb67b65e533c5 (MD5) Previous issue date: 2009-10-06 / The durability of reinforced concrete structures is damaged by the degrading action of the penetration of substances in the form of gases, vapors and liquids through the pores and cracks. It is known that water both in its pure form or containing dissolved ions such as chloride, sulphate, carbon dioxide or oxygen ions, can compromise the durability of concrete structures. In reinforced concrete structures at the marine environment, for example, the towers of wind power plants, this degradation can be more intense and accelerated. Thus, in the present study were analyzed concretes with different mineral additions (silica fume, blast furnace slag) and water / binder ratios (0.35, 0.45 and 0.55), with the objective to verify if the inside and cover thickness of concrete have some effect on the mechanisms of transport and also the effect of carbonation (only for concrete with w/b equal to 0.55) in the surface layer of concrete is important enough to make dificult the entry of aggressive agents in concrete. For this, the following tests to evaluate the mass transport in concrete were performed: capillary water absorption (NBR 9779:1995), water penetration under pressure (NBR 10787:1994), air permeability (method Figg), penetrability of chloride ion (ASTM C 1202: 2009), non-steadystate migration test (NT BUILD 492:1999). As a result, it was found that the mineral addition used generally provided an improvement in front of the concrete mechanisms of mass transport. In one of the properties, namely the diffusion coefficient (non-steady-state migration) of concrete with the use of silica fume and blast furnace slag, this has been reduced dramatically, around 11 times for the concrete with w/b equal to 0.55, when it is compared with concrete without mineral addition. It was observed that the inner region of concrete behaved better, in an unexpected way, than concrete cover region for some properties (capillary absorption, water penetration under pressure, penetration of chloride ions). From this conclusion, it can be said that the inner part of concrete is composed of transition zones (aggregated interface / mortar) exposed to facilitate the entry of fluids, gases and ions. About the effect of carbonation, this affected the capillary absorption and air permeability. The results led to explain that the clogging of the pores resulting from the product of carbonation (CaCO3), promoted the refinement of the pores, thus increasing capillary force and, consequently, increasing the capillary absorption. However, for air permeability this effect has damaged the passage of air through the surface layer. Finally, it is important noting that significant correlations were found among tests that evaluated the mechanisms of mass transport, namely, penetration of chloride ions and capillary absorption, diffusion coefficient (non-steady-state migration) and capillary absorption, permeability air and water penetration under pressure, penetration of chloride ions and the diffusion coefficient. / A durabilidade das estruturas de concreto armado é prejudicada pela ação deteriorante da penetração de substâncias na forma de gases, vapores e líquidos através de poros e fissuras. Sabe-se que a água, tanto no seu estado puro ou com íons dissolvidos, como os cloretos, sulfato, dióxido de carbono ou oxigênio, pode comprometer a durabilidade das estruturas de concreto. Em estruturas de concreto armado localizadas em ambiente marítimo como, por exemplo, as torres de energia eólica, essa deterioração pode ser mais intensa e acelerada. Diante disso, no presente trabalho foram analisados concretos com diferentes adições minerais (sílica ativa e escória de alto-forno) e relações água/aglomerante (0,35; 0,45 e 0,55), tendo como objetivo principal verificar se a parte interna e o cobrimento do concreto exercem algum efeito nos mecanismos de transporte e, se o efeito da carbonatação (somente para concretos de relação a/g igual a 0,55) na camada superficial do concreto é relevante a ponto de dificultar a entrada de agentes agressivos no concreto. Para isso, foram realizados os seguintes ensaios para avaliar o transporte de massa no concreto: absorção de água por capilaridade (NBR 9779:1995), penetração de água sob pressão (NBR 10787:1994), permeabilidade ao ar (método de Figg), penetrabilidade de cloretos (ASTM C 1202: 2009), ensaio de migração em regime não estacionário (NT BUILD 492:1999). Como resultado constatou-se que as adições minerais empregadas propiciaram de maneira geral uma melhoria dos concretos frente aos mecanismos de transporte de massa. Em uma das propriedades avaliadas, a saber, o coeficiente de difusão (migração regime não estacionário) dos concretos com o emprego de sílica ativa e escória de alto-forno, esse foi reduzido drasticamente, em torno de 11 vezes para os concretos com relação a/ag igual a 0,55, quando comparado com os concretos sem adição mineral. Quanto à região do concreto, notou-se para algumas propriedades (absorção capilar, penetração de água sob pressão, penetrabilidade de cloretos) que a região interna comportou-se melhor, de maneira inesperada, que a região do cobrimento. Diante dessa conclusão, criou-se uma hipótese para tal comportamento que consistiu em afirmar que a parte interna é composta por zonas de transição (interface agregado/pasta) expostas que facilitam a entrada de fluidos, gases e íons. Já com relação ao efeito da carbonatação, esta afetou a absorção capilar e a permeabilidade ao ar. Os resultados levaram a explicar que a colmatação dos poros, advindos do produto (CaCO3) da carbonatação promoveu o refinamento dos poros, aumentando, assim, a força capilar e, conseqüentemente, o aumento da absorção capilar. No entanto, para permeabilidade ao ar esse efeito dificultou a passagem de ar através da camada superficial. Por último, cabe destacar, que correlações importantes foram obtidas entre os ensaios que avaliaram os mecanismos de transporte de massa, a saber, penetrabilidade de cloretos e absorção capilar, coeficiente de difusão (migração regime não estacionário) e absorção capilar, permeabilidade ao ar e penetração de água sob pressão, penetrabilidade de cloreto e coeficiente de difusão.