Orientador: José Luiz Pinheiro Melges / Resumo: Atualmente, é vasta a quantidade de materiais estudados com potencial de substituir o cimento Portland em matrizes cimentícias, uma vez que a produção do mesmo é responsável pela emissão de grande quantidade de CO2, o que contribui drasticamente para o efeito estufa. Nesse contexto, os aglomerantes ativados alcalinamente são materiais que prometem qualidades similares ou superiores àqueles à base de cimento, porém produzidos com elementos menos agressivos ao meio ambiente. Neste trabalho, é realizado o estudo da aplicação de Cinza da Casca de Arroz (CCA) com Hidróxido de Sódio (NaOH) na produção de solução alcalina, para ativação do metacaulim, material este que já possui resultados positivos quando ativado com silicato de sódio, e outros ativadores obtidos comercialmente. A solução de CCA-NaOH é utilizada como substituta do silicato de sódio comercial, uma vez que, além de utilizar um resíduo em sua produção, dando a ele uma destinação adequada, observa-se uma significativa economia de energia, já que a produção de silicato de sódio demanda uma grande quantidade de energia para sua obtenção. Para que a solução de CCA-NaOH apresente potencial de ativar o metacaulim, é necessário manter tais materiais, por 24h em meio térmico, para que ocorra a dissolução da sílica do CCA. Utilizando-se a composição CCA-NaOH, foram elaborados 5 traços de argamassa com relações molares SiO2/NaOH iguais a 0.0; 0.4; 0.8; 1.2 e 1.6. Também foram elaborados outros 5 traços com as mesmas relações mo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, the amount of studied materials with the potential to replace Portland cement in cementitious matrices is extensive, since its production is responsible for the emission of a large amount of CO2, which contributes drastically to the greenhouse effect. In this context, alkali-activated binders are materials that promise qualities similar or superior to those based on cement, but produced with elements that are less aggressive to the environment. In this work, Rice Husk Ash (RHA) with sodium hydroxide (NaOH) are used to produce an alkaline solution for the activation of metakaolin, which has already positive results when activated with sodium silicate or others commercially available activators. The RHA-NaOH solution is used as a substitute for commercial sodium silicate, once in addition to use a residue in its production, giving it an adequate disposal, it works with the fact of saving energy, since the production of silicate of sodium consumes a large amount of energy for its obtainment. In order for the RHA-NaOH solution to have the potential to activate metakaolin, it is necessary to keep such materials for 24 hours in a thermal container in order to dissolve the silica from the CCA. Using the RHA-NaOH solution, 5 mixtures of mortar were prepared with SiO2 / NaOH molar ratios equal to 0.0; 0.4, 0.8, 1.2 and 1.6. Another 5 mixtures were prepared with the same molar ratios, but this time using commercial sodium silicate for comparison purposes. It was observed the ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-18T10:39:20Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6794512 bytes, checksum: c28d8c85f9c69bef6ee597c240eb499c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T10:39:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6794512 bytes, checksum: c28d8c85f9c69bef6ee597c240eb499c (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 / Adobe is one of the first building materials used by man and returns to be sought today because its low environmental impacts. However, traditional adobe has as limitations its susceptibility to water action. Generally, to improve the mechanical and durability properties, chemical stabilizers as cement and lime are used, but as adobe are made of clays such products, to be effective, need to be employed in relatively large amounts (6%, 8%, 10% or more) which affect the sustainable character of the material. This work intends to use an innovative new chemical stabilization method that is known as alkaline activation. Binder percentages involved drop to 2% or 3%. In the process, silica and alumina from mineral sources react when exposed to a high alkalinity environment, forming an alternative binder having good mechanical properties. In this work, silica and aluminium sources were from Metakaulin and red ceramic waste. To provide necessary alkalinity sodium silicate is used. But it has high price. In this investigation different alkaline solutions were developed to replace the industrialized material. Adobes were produced and subjected to curing in electric oven and also in a solar greenhouse. Materials characterization tests as particle size, x-ray fluorescence (XRD), x-ray diffraction (DRX) and pH were performed. To see the viability of adobes as a component or masonry, compression strength test were performed. Also the, resistance to the action of water, weight loss, immersion absorption, weight loss by erosion were investigates. Chemical characterization (XRD and XRF) and electron microscopy (SEM) were made. The adobes stabilized with alkaline activation showed very good performance, and had compression strength ranging from 1.5 MPa to 6.1 MPa, depending on its composition. Regarding durability, alkali stabilized samples had better performance than reference and Portland cement stabilized samples. Thus, the alkaline stabilization represents a modern way to improve properties of the millenary adobe blocks. / O adobe é um dos primeiros materiais de construção usado pelo homem e volta a ser procurado nos dias atuais, por ser um produto que menos gera impactos ambientais. Porém, esse material de grande potencial tem limitações em seu uso por ser susceptível a ação da água. Geralmente, para melhorar suas propriedades mecânicas e durabilidade se faz necessário o uso de estabilizantes químicos como a cal, e às vezes o cimento Portland. Porém como os adobes são feitos de solos argilosos, tais produtos, para serem efetivos, devem ser incorporados em relativamente grandes quantidades (6%, 8%, 10% ou mais) que acabam eliminando seu caráter sustentável. Neste trabalho pretende-se usar um novo método de estabilização química que é conhecida como ativação alcalina. As percentagens de ligante envolvidas baixam para 2% ou 3%. No processo, componentes mineralógicos, fontes de sílica e alumina reagem em um ambiente de elevada alcalinidade, formando um ligante alternativo com ótimas propriedades mecânicas. As fontes de sílica e alumina amorfas empregadas neste trabalho foram metacaulim e resíduos de cerâmica vermelha. Para fornecer alcalinidade necessária normalmente é utilizado silicato de sódio que tem custo financeiro elevado. Na pesquisa foram usadas diferentes soluções alcalinas desenvolvidas para substituírem o material industrializado. Os adobes foram produzidos e submetidos a cura em estufa, mas também foi testado um processo de cura em estufa solar. Foram realizados ensaios de caracterização dos materiais como: granulometria, fluorescência de raio-X (FRX), difração de raio-X (DRX) e medição do pH. Para mensurar a viabilidade dos adobes como material para alvenaria foram feitos ensaios de resistência à compressão simples, resistência a ação da água, perda de massa, absorção por imersão, perda de massa por erosão, caracterização química (DRX e FRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os adobes estabilizados com ativação alcalina mostraram desempenho satisfatório, e apresentaram resistências que variaram de 1,5 MPa a 6,1 MPa, conforme a composição. No tocante a durabilidade, os corpos de prova estabilizados alcalinamente tiveram melhor comportamento que os de referência e os estabilizados com cimento Portland. Desta forma, a estabilização alcalina se mostrou ser uma maneira moderna e prática para melhorar as propriedades dos milenares blocos de adobe.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5053819 bytes, checksum: 17706f3ce2da78369a2da9e99266b131 (MD5) Previous issue date: 2011-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the chain of energy and motor fuel, in agreement with the policy to adopt green technologies, Brazilian government has encouraged the installation of biodiesel plants to produce an alternative, less polluting and less cost fuel to replace diesel and gasoline. In Paraíba State, the Biodiesel Program was created by the Law 7761 of June 15, 2005. This program initially aims to accomplish two goals: generating clean energy and social inclusion of family farmers. A plant will be built in Campina Grande and will occupy a total area of 704 m2 with a production capacity of approximately 134,000 liters/day (40 million liters/year). These biodiesel plants generate by product in the production process. Some of then, as the water from purification of the biodiesel, have high pH. It is necessary to find a way to avoid that these waste causes high environmental impact. The alkaline activation of certain materials has been studied as an alternative to Portland cement binder. In this work clay-based alkaline activated composites were investigated, with the aim to produce construction blocks. Soil available locally and metakaolin were used. As alkaline activators the Na2SiO3 (sodium silicate) and the NaOH (sodium hydroxide) were obtained commercially, but the KOH (potassium hydroxide) was obtained from the wash water from biodiesel production process. The activators and some small percentage of metakaolin are mixed with the soil and water, and the mix was compressed by a static strength of about 2 MPa, which is commonly provided by hand presses for the fabricate compressed earth blocks. The results show the feasibility of such use of liquid waste from biodiesel. The mechanical strength depends on the concentration of metakaolin, which can reach up to 17 MPa for composites with 22% activated alkaline soil. The durability, physical properties and microstructures of samples with different compositions were also studied. / Na cadeia da energia e do combustível automotor, dentro da política mundial de adoção de tecnologias verdes, o governo brasileiro vem incentivado à instalação de usinas de biodiesel, material que está sendo empregado como uma alternativa, menos poluente e de menor custo em substituição ao diesel e à gasolina. Na Paraíba, o Programa de Biodiesel foi criado através da Lei Estadual 7.761 de 15 de junho de 2005. O projeto visa inicialmente cumprir duas metas: geração de energia limpa e inclusão social de agricultores familiares. Uma usina será construída em Campina Grande, com capacidade de produção de cerca de 134 mil litros/dia. Estas usinas geram, no processo produtivo, resíduos. Faz-se necessário encontrar uma alternativa para que os resíduos tenham o menor impacto possível no ambiente. Aqueles provenientes da purificação do biodiesel são alcalinos. A ativação alcalina de certos materiais tem sido estudada como um ligante alternativo ao cimento Portland. Neste trabalho estudou-se a formação de um compósito à base de argila alcalinamente ativada para confecção de blocos para construção, nos quais foi usado um solo local e metacaulinita. Como ativadores alcalinos empregaram-se o silicato de sódio, hidróxido de sódio e o hidróxido de potássio proveniente da água de lavagem de biodiesel. Os ativadores são misturados com o solo e a mistura recebe uma compactação estática da ordem de 2 MPa, que é a comumente fornecida por prensas manuais para a fabricação de blocos prensados de terra crua. Os resultados mostram a viabilidade desse tipo de emprego do resíduo líquido de biodiesel. A resistência mecânica depende do teor de ligantes, podendo atingir valores de até 17 MPa para compósitos com 22%de solo alcalinamente ativado. A durabilidade, as propriedades físicas e microestruturais de amostras com diferentes composições foram estudadas.

Diploma thesis studies historical bonding agents on the base of geopolymers. The aim of the thesis is to find a proper material composition, especially made of natural clay materials (kaolinite, bentinite) and their modifications (metakaoline). These bonding agents have to have a suitable type of an activator that guarantees good bonding properties. Therefore testing of various kinds of alkaline activating ingredients on the same mineral composition was done. Except of usual hydroxides and a water glass, ancient natrons (mixtures of alkaline carbonate with addition of appropriate chlorides) and a lime mash were used as the activators. From the above mentioned mixtures, series of samples (columns 20 x 20 x 100 mm) stored at the laboratory temperature were prepared. In the prepared mashes, their workableness and moulding were investigated. In the developed samples, their surface appearance was observed together with a number of efflorescence and its types. An indivisible part of the research was formed by determination of mechanical properties of the experimental columns such as a compressive strength and a tensile strength in bending. Furthermore, phase composition of the samples and its changes with a temperature increase were investigated. For these tests, XRD and TG – DTA methods were used. A multi-seat isoperbolic calorimeter was used to study hydratation that was also the important part of the general evaluation of designed mixtures.

Orientador: João Cláudio Bassan Moraes / Resumo: Ativação alcalina pode ser definida como uma reação química em que um sólido aluminossilicato, chamado de precursor, misturado com uma solução alcalina, chamada de ativador, que reage e forma um material com propriedades cimentantes chamado aglomerantes ativados alcalinamente (AAA). O desenvolvimento desta tecnologia tem ganhado destaque na construção civil, pois além de apresentar desempenho comparável ao cimento Portland, possibilita na redução de emissão de dióxido de carbono e na utilização de subprodutos e/ou resíduos como matéria prima. O objetivo desta pesquisa é estudar o resíduo da indústria agrícola, a cinza de folha de cana-de-açúcar (CFC), formando um sistema binário com o resíduo de cerâmica vermelha (RCV), em aglomerantes ativado alcalinamente. Assim, foram produzidos aglomerantes ativados alcalinamente utilizando, como ativador, uma solução de NaOH e silicato de sódio, com diferentes proporções de RCV/CFC e adição de Ca(OH)2. As pastas e argamassas produzidas foram avaliadas em duas diferentes condições de cura – temperatura ambiente (25 °C) e em banho térmico (65 °C). Para a análise da microestrutura, foram feitos os ensaios em pastas de Difratometria de Raios – X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Já para analisar o desempenho mecânico, foi realizado ensaio de resistência à compressão de argamassas. Os resultados mostraram que o emprego da CFC melhorou o desempenho mecânico em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Alkaline activation can be defined as a chemical reaction in which a solid aluminosilicate, named precursor, mixed with an alkaline solution, named activator, reacts and forms a material with cementing properties named alkali-activated binders (AAB). The development of this technology has been highlighted in civil construction due its performance similar to Portland cement and also because the reduction of CO2 emissions and the possibility of using by-products and/or residues as raw materials. The aim of this study is to assess the use of a residue from sugar cane industry, the sugarcane straw ash (SCSA), in a binary system with the red clay brick waste (RCBW), as an alkali-activated binder. Thus, alkali-activated binders were produced using NaOH and sodium silicate as activator with different ratios of RCBW/SCS and Ca(OH)2 addition. Pastes and mortars were assessed with different curing conditions - room temperature (25°C) and thermal bath (65°C). The microstructure of the system was assessed in pastes by the X - Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR). In order to evaluate the mechanical behavior, a compressive strength test was carried out in mortars. The results showed that the use of SCSA improved the mechanical properties for all RCBW/SCSA ratios compared to control (100/0), yielding a maximum compressive strength of 41.6 MPa at 90 days at 25 °C and 42.5 MPa at 7 days at 65 °C for 50/50 ratio. ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-20T11:55:59Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4568394 bytes, checksum: e97b9998d4bc4f2616a4dd3b63447fe8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T11:55:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4568394 bytes, checksum: e97b9998d4bc4f2616a4dd3b63447fe8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-01 / Stabilization is important in earthen construction in order to improve mechanical strength, volumetric stability, workability and even ductility. Currently, the products used to stabilize the earth are lime, Portland cement and bitumen emulsions. Due to the environmental problems that the mankind faces nowadays, the use of earthen construction is increasing. Adobe is the most traditional type of block used in masonry. To improve strength against water, a new way to stabilize this kind of unburned earth block is proposed by the alkaline activation of earth. This paper presents the first results about the experimentation made in the stabilization of soil with alkali activator. Two cure temperatures were tested: room temperature and oven at 50ºC. The amounts of stabilizer used were 3% and 6% activator by mass of earth. Results show that it is possible for adobe blocks to be resistant to compression and water action using the alkaline activation. / Para utilização da terra na construção civil, se faz necessário sua estabilização. Tal processo é de fundamental importância para se obter um material em conformidade com as normas vigentes de construção, atendendo a requisitos como: resistência mecânica, estabilidade volumétrica, trabalhabilidade e ductilidade. Atualmente, os produtos mais utilizados para estabilizar a terra são cal, cimento Portland e emulsões betuminosas. Sendo as argilas de fundamental importância para a construção com terra crua, por ser ela o ligante natural, trabalhos têm sido desenvolvidos com intuito de torná-las auto-estabilizantes. Dessa forma, a estabilização de blocos de terra por ativação alcalina tem ganhado especial atenção uma vez que, a eliminação de agregados, influenciará diretamente no custo do material final além da eliminação de processos caros, de tecnologia complexa e de auto grau poluidor em sua elaboração. Neste trabalho, os resultados obtidos, mostram que é possível a obtenção de blocos de adobe resistentes a compressão e a ação da água com uso de ativação alcalina.

This master´s thesis deals with the suppression of the growing of algae in cooling towers. Subject of the work is suggestion and testing surface modification of the existing mature concrete in order to suppress the growth of algae. In the frame surface modification, several commercially available and newly developed systems were tested. Testing systems are based on the basis of portland cement, geopolymers or formation of insoluble complex compounds containing metal elements (Zn, Cu). Experimental methods were applied in the real environment of cooling towers of Dukovany Nuclear power plant.

Orientador: Jorge Luís Akasaki / Resumo: Nos últimos anos, tem havido um crescente interesse em substituir parcialmente ou totalmente o uso do cimento Portland por materiais com baixo impacto ambiental; logo o estudo de aglomerantes ativados alcalinamente obtidos a partir da mistura de um precursor sólido, rico em aluminossilicato, e uma solução alcalina de alta concentração, tem se mostrado uma alternativa viável, uma vez que o consumo de energia e a emissão de CO2 durante a produção dessas matrizes são reduzidas, e ainda, ocorre a possibilidade de inserção de subprodutos agroindustriais, na matriz desses aglomerantes. Assim a presente tese apresenta um estudo de viabilidade do uso da cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBC), subproduto da indústria sucroalcooleira, na produção de aglomerantes ativados alcalinamente. A CBC foi obtida a partir da queima não controlada do bagaço de cana-de-açúcar e apresentou uma composição química predominantemente constituída de dióxido de silício. A cinza foi submetida a ensaios de caracterização física e química, de modo a avaliar a viabilidade do uso da cinza na produção de matrizes ativadas. Os ensaios de caracterização e de reatividade indicaram que a cinza apresenta grande parte da sua sílica no estado cristalino, além de apresentar baixa solubilidade e reatividade pozolânica. Porém, os ensaios térmicos e mecânicos das argamassas e pastas produzidas com a CBC, demostraram que, a CBC apresenta boa reatividade para períodos de cura prolongados, possibilitando o seu uso em matriz... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In recent years, there has been a growing interest in partially or totally replacing the use of Portland cement with materials with low environmental impact; Therefore, the study of alkaline activated binders obtained from the mixture of an aluminosilicate rich solid precursor and a high concentration alkaline solution, proved to be a viable alternative since energy consumption and CO2 emission during production of these matrices are reduced, and also, there is the possibility of insertion of agroindustrial byproducts in the matrix of these binders. Thus, this thesis presents a viability study of the sugarcane bagasse ash (SCBA) use, a by-product of the sugar and alcohol industry, in the production of alkaline activated binders. The SCBA was obtained from the uncontrolled calcination of the sugarcane bagasse and presented a chemical composition predominantly constituted of silicon dioxide. The ash was physically and chemically characterized, in order to assess the viability of the ash use in the production of activated matrices. Characterization and reactivity analysis indicated that ash presents a great part of its silica in the crystalline state, low solubility and pozzolanic reactivity. However, the thermal and mechanical analysis of mortars and pastes produced with SCBA showed that ash presented good reactivity for long curing periods, allowing its use in Portland cement matrices and activated matrices. Two types of systems were analyzed in the activated matrices studies:... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The thesis is focused on the application of brick powder in production of binary alkali-activated binders with metakaolin, slag and fly ash. The theoretical part summarizes recent fields of use of the ceramic waste in construction and binder industry and prerequisite properties of the brick powder for alkaline activation. Brick powder based geopolymers made in the experimental work were tested for their mechanical properties, porosity and microstructure, flow properties of the fresh geopolymers were evaluated by rheometric measurements. In accordance with the results it can be concluded that brick powder could be a suitable precursor for blended binders with metakaolin and slag, these samples exhibited good mechanical properties and microstructure characteristics. The combination with fly ash was less applicable due to a rapid setting, hardening retarder used in these binders caused significant deterioration of the mechanical properties of the material.

La finalidad de este trabajo de investigación es producir cemento geopolímero para la elaboración de shotcrete o concreto lanzado a partir de la activación alcalina de relaves mineros, el cual pueda mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, principalmente la resistencia a la compresión. Para llevar a cabo este proceso se utilizarán activadores alcalinos como el silicato de sodio (Na₂SiO₃) e hidróxido de sodio (NaOH). Por otro lado, para la validación de esta investigación se realizará el ensayo normalizado para la determinación de la resistencia a la compresión de concreto en muestras cilíndricas, con el objetivo de analizar las propiedades mecánicas alcanzadas por el shotcrete producido a base de cemento geopolímero de 12 y 15M de concentración de NaOH. Los principales resultados indican que es posible obtener concreto ecoeficiente con una resistencia a la compresión de hasta 19 MPa a los 28 días de curado. Asimismo, es una alternativa sostenible, porque utiliza los relaves y presenta una reducción de un 73% en emisiones de CO2 en comparación con la producción del cemento Portland. En síntesis, este trabajo se centra en desarrollar cemento geopolímero sostenible, el cual se utilizará como material para la elaboración de shotcrete. / The purpose of this research work is to produce geopolymer cement for the manufacture of shotcrete or shotcrete from the alkaline activation of mining tailings, which can improve its physical and mechanical properties, mainly its resistance to compression. To carry out this process, alkaline activators such as sodium silicate (Na₂SiO₃) and sodium hydroxide (NaOH) will be used. On the other hand, for the validation of this research, the standardized test will be carried out to determine the compressive strength of concrete in cylindrical samples, with the aim of analyzing the mechanical properties achieved by the shotcrete produced from 12 and 15M NaOH concentration. The main results indicate that it is possible to obtain eco-efficient concrete with a compressive strength of up to 19 MPa after 28 days of curing. It is also a sustainable alternative, because it uses tailings and presents a 73% reduction in CO2 emissions compared to the production of Portland cement. In summary, this work focuses on developing sustainable geopolymer cement, which will be used as a material to produce shotcrete. / Trabajo de investigación