A presente pesquisa realizou um estudo que investiga a viabilidade técnica para a reciclagem do resíduo sólido gerado pelo descarte das areias de fundição aglomeradas com argila, para aplicação no setor da construção civil. Para isso, o trabalho estabelece uma metodologia, a qual avalia a estabilização do resíduo em matrizes solidificadas de cimento Portland, melhoradas através de adições de argila bentonita sódica e/ou sílica ativa. A estabilização do resíduo foi verificada através de ensaio de solubilização, o qual submete as matrizes solidificadas a contatos dinâmico e estático com água destilada. Os desempenhos mecânico e físico das matrizes foram avaliados em ensaios de resistência à compressão, absorção de água e permeabilidade ao ar. Os resultados obtidos demonstram que, tanto a bentonita sódica, quanto a sílica ativa contribuem para o aumento da eficiência de fixação dos metais \'AL\', \'FE\' e \'CR\' por parte das matrizes de cimento Portland. As composições que obtiveram os melhores desempenhos mecânico, físico e químico foram utilizadas na confecção de tijolos maciços, visando aplicação na execução de alvenarias. Para a moldagem dos tijolos foi empregada uma prensa hidráulica, o que possibilitou manter a regularidade dimensional das faces. Ao mesmo tempo, o formato dos tijolos foi concebido com design diferenciado, proporcionando modulação e encaixes que podem reduzir significativamente o consumo da argamassa de assentamento. Os tijolos foram submetidos aos ensaios de solubilização, resistência à compressão e absorção de água, apresentando resultados satisfatórios e comprovando a viabilidade técnica para aplicação na execução de alvenarias. / In this research, a study that investigates the technical feasibility for the recycling of solid waste generated by the disposal of the foundry sands bonded with clay, for implementation in the construction industry, was conducted. For this reason, the work establishes a method, which assesses the stabilization of waste in solidified matrices of Portland cement, improved by the additions of sodium bentonite clay and/or silica fume. The stabilization of the waste was verified by solubilization test, which puts the solidified matrices in static and dynamic contacts with distiled water. The mechanical and physical performances of the matrices were evaluated in tests of resistance to compression, absorption of water and air permeability. The results show that both the sodium bentonite, and the active silica contribute to increase the fixation efficiency of the metals \'AL\', \'FE\' and \'CR\' by the matrices of Portland cement. The compositions that have the best mechanical, physical and chemical performance were used in the manufacture of massive bricks, seeking their use in the implementation of masonry. For the molding of bricks a hydraulic press was used, which allowed to keep the dimensional regularity of the faces. At the same time, the format of the bricks was designed with different shapes, providing modulation and fitting that can significantly reduce the consumption of settlement mortar. The bricks were subjected to tests of solubilization, resistance to compression and absorption of water, showing satisfactory results that confirm the technical feasibility for being used in the implementation of masonry.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Andre Watanabe.pdf: 10595581 bytes, checksum: c50c2f0e5d8ae40f1866825b4f2129e1 (MD5) Previous issue date: 2004-12-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work was to assess the addition of a residual foundry sand in paving-stones production. The residue was provided by Menegotti Indústria Metalúrgica from Schoereder/SC and is classified as class II residue, according to NBR 10004 Brazilian code. It was studied the influence of this residue in the mechanical properties and in the microstructural characteristics of the paving-stones produced by two industrial processes carried out by two different machines. Each machine is equipped with a platform on which were attached the moulds. Each composition of concrete was poured into the moulds and then settled by vibration in one machine (V-process) or by vibration associated with compression in the other (VC-process). It was produced paving-stones with many compositions, which were investigated by mechanical tests, microstructural analysis and leaching and solubilization tests. The experimental results showed that the paving-stones processed by vibration have a lower mechanical strength than those produced by vibration associated with compression, regardless the addition of residue. Furthermore, the mechanical strength of the paving-stones produced by V-process tends to decrease with the residue concentration whereas on the paving-stones produced by VC-process the mechanical strength increases with the residue addition. The microstructural analyses have shown that the paving-stones processed by vibration present high porosity and large crystals of Ca(OH)2 at the interface paste/aggregate; a phenomenon that it is not observed in the paving-stones produced by VC-process. In the first case, the residue increases the specific area leading to an increase in the transitional specific area paste/aggregate and consequently to a greater amount of porosity and large crystals of Ca(OH)2. In the second case (VC-process), there is a decrease in the transitional distance paste/aggregate decreasing the amount of porosity and preventing the growth of large crystals of Ca(OH)2, thence improving the mechanical strength. The addition of residue, which has lower grain size than that of the other aggregates leads to a better packing of the particles and thence to a higher mechanical strength. The leaching and solubilization tests have shown that the residue has no negative influence in the concentration of the chemical elements released by the mortar/concrete containing residue and, therefore, it is harmless to the environment. / O objetivo deste trabalho foi de estudar a utilização de areia de fundição residual não-fenólica na fabricação de pavimentos de concreto. A areia de fundição residual (resíduo) foi fornecida pela empresa Menegotti Indústria Metalúrgica de Schoereder SC e é classificada como resíduo classe II, conforme norma NBR 10004. Foi estudada a influência da concentração do resíduo nas propriedades mecânicas e nas características microestruturais dos pavimentos fabricados por processo de vibração e por processo de vibro-compressão. Os pavimentos foram fabricados em equipamentos industriais com vários traços, e caracterizados através de ensaios de compressão, análise microestrutural e ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização. Os resultados experimentais mostraram que os pavimentos fabricados somente com vibração apresentaram menor resistência mecânica do que aqueles fabricados com vibração associada com compressão, independentemente da adição de resíduo. Além disso, a resistência mecânica dos pavimentos fabricados com vibração tende a diminuir com a adição do resíduo enquanto que sobre os pavimentos fabricados com vibro-compressão a resistência mecânica aumenta com a incorporação do resíduo. As análises microestruturais mostraram que os pavimentos fabricados com vibração apresentam vazios e formação de grandes cristais de Ca(OH)2 na região de transição pasta/agregado; fato este que não é observado nos pavimentos fabricados com vibro-compressão. No primeiro caso (com vibração), o resíduo (agregadomiúdo) aumenta a área especifica dos agregados e, portanto, a área de transição pasta/agregado, resultando em um aumento de vazios e de cristais de Ca(OH)2. No segundo caso (com vibro-compressão), a vibração associada à compressão diminui a distância de transição pasta/agregado, eliminando assim a formação de vazios (exceto porosidade) e a formação de grandes precipitados de Ca(OH)2. Com a adição de uma certa concentração de resíduo de granulometria inferior do que os demais agregados, a vibrocompressão proporcionou um melhor empacotamento das partículas; as menores preenchendo melhor os espaços vazios das maiores. Com isso, teve-se um aumento da resistência mecânica. Nos ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização, os resultados mostraram que o resíduo não tem nenhuma influência negativa na concentração dos elementos químicos analisados e, portanto, não apresenta impacto ambiental.

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T20:35:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JulioCesarDainezide_D.pdf: 2306181 bytes, checksum: 7bfd18a72e99a2fe132735e0d81349f7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta pesquisa relata um estudo experimental do processo de regeneração térmica de areia de macharia descartada em um incinerador de leito fluidizado. Os objetivos foram: 1) caracterizar as propriedades da areia de macharia descarta ante e depois do processo de incineração e comparar com as propriedades da areia nova; e 2) avaliar as emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos totais. Os efeitos das seguintes variáveis sobre as propriedades da areia descartada de macharia e as emissões gasosas foram avaliados: temperatura do leito, excesso de ar e inventário. Para obter os dados experimentais foi utilizado um planejamento fatorial, onde o erro experimental foi avaliado através de três repetições no ponto central. Os experimentos foram realizados em condições de regime permanente. Os resultados experimentais mostraram que o incinerador apresentou excelente uniformidade térmica e bom controle de temperatura e queda de pressão. O resultado da análise estatística mostrou que não houve influência significativa de nenhuma das variáveis sobre as propriedades da areia regenerada. Porém, houve diferença significativa entre as propriedades da areia nova e regenerada, das quais o teor de finos foi o mais afetado pelo tratamento térmico e mecânico. A operação com excesso de ar foi muito efetiva na diminuição das emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos totais. O efeito da temperatura do leito sobre as emissões gasosas foi contraditório. Enquanto a temperatura do leito foi aumentada, as emissões de monóxido de carbono diminuíram, por outro lado, as emissões de hidrocarbonetos totais aumentaram também / Abstract: This investigation reports an experimental study of the thermal regeneration process of core sand waste in a fluidized bed incinerator. The objectives were: 1) to characterize of core sand waste properties before and after the incineration process and comparing with the new sand properties; and 2) to evaluate of carbon monoxide and total hydrocarbon emissions. The effects of following variables on core sand waste properties and the gases emitted were evaluated: bed temperature, excess air and inventory. To obtain experimental data a factorial design technique was used, where the experimental error was evaluated with three repetitions at the central point of the domain. Experiments were conducted at steady state conditions. The experimental results showed that the fluidized bed incinerator offer excellent thermal uniformity and good temperature and pressure drop control. The result of the statistical analysis showed that there was no significant influence of the three variables on the reclaimed sand properties. However there was significant difference between the properties of new sand and reclaimed sand, of which the fines concentration was the most affected by thermal and mechanical treatments. The excess air operation was very effective in lowering the carbon monoxide and total hydrocarbon emissions. The effect of bed temperature on gases emissions was discordant. While bed temperature is increased, the carbon monoxide decreases, on the contrary, the total hydrocarbon emissions increased too / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T11:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HerreraCamacho_LydaMargarita_M.pdf: 1762236 bytes, checksum: c6b9125be4a28906691da985c3fb676e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O propósito desta pesquisa foi o estudo experimental da transferência de calor suspensãoparede em um leito fluidizado circulante em escala piloto. Foi escolhido um modelo de planejamento experimental denominado delineamento composto central rotacional, visando verificar a influência de três variáveis: temperatura do leito, inventário de sólidos e velocidade superficial do ar no coeficiente de transferência de calor suspensão-parede. Os testes foram executados usando como material particulado areia quartzosa industrial com diâmetro médio de m µ 356 . Um total de dezoito testes foi executado para cinco temperaturas do leito (250 a 400°C), cinco velocidades superficiais do ar (5 a 7m/s) e cinco inventários de sólidos (7 a 9 Kg). O trocador de calor estudado foi do tipo tubo duplo com folga anular de 47,3 mm, o qual utiliza como fluido de resfriamento água escoando paralelamente à suspensão gás-sólido. Os resultados experimentais mostraram que os fatores temperatura do leito e inventário de sólidos apresentaram as maiores influências sobre o coeficiente de transferência de calor, enquanto a velocidade superficial do gás apresentou um pequeno efeito. Os resultados experimentais foram comparados com três modelos teóricos, encontrando-se que a melhor correspondência com os resultados foram obtidos pela aplicação do modelo do pesquisador BASU (1989). Foi proposta uma correlação simples para previsão do coeficiente de transferência de calor em leito fluidizado circulante, válida para as faixas de operação testadas neste trabalho / Abstract: The purpose of this research was the experimental study of the suspension to surface heat transfer in a pilot scale circulating fluidized bed system. A Rotational Composite Central Design of experiments was applied in order to verify the influence of three important factors: bed temperature, gas fluidization velocity and solids inventory on suspension to surface heat transfer coefficient. Experiments were done using quartz sand, m µ 356 mean diameter as solid material and air as fluidization gas. A total of eighteen tests were performed for five riser temperatures (250 to 400°C), five gas fluidization velocities (5 to 7m/s) and five solids inventory (7 to 9 Kg). The experimental system is composed of a riser 102 mm internal diameter and 4 m height and a downcomer with 63 mm internal diameter. The studied heat exchanger, double pipe type, is located at the riser; 1000 mm above the gas entrance and presents a cooling water flow through a 47,3 mm annular space. Experimental results showed that the riser temperature and the solids inventory presented more influence on the suspension to surface heat transfer coefficient than the superficial gas velocity. The experimental results were compared with three theoretical models and the results showed that the best agreement occurred for the BASU (1989) model. A simple correlation was proposed to calculate the suspension to surface heat transfer coefficient as a function of the three studied influence factors to be applied inside the variables range studied. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

A presente pesquisa realizou um estudo que investiga a viabilidade técnica para a reciclagem do resíduo sólido gerado pelo descarte das areias de fundição aglomeradas com argila, para aplicação no setor da construção civil. Para isso, o trabalho estabelece uma metodologia, a qual avalia a estabilização do resíduo em matrizes solidificadas de cimento Portland, melhoradas através de adições de argila bentonita sódica e/ou sílica ativa. A estabilização do resíduo foi verificada através de ensaio de solubilização, o qual submete as matrizes solidificadas a contatos dinâmico e estático com água destilada. Os desempenhos mecânico e físico das matrizes foram avaliados em ensaios de resistência à compressão, absorção de água e permeabilidade ao ar. Os resultados obtidos demonstram que, tanto a bentonita sódica, quanto a sílica ativa contribuem para o aumento da eficiência de fixação dos metais \'AL\', \'FE\' e \'CR\' por parte das matrizes de cimento Portland. As composições que obtiveram os melhores desempenhos mecânico, físico e químico foram utilizadas na confecção de tijolos maciços, visando aplicação na execução de alvenarias. Para a moldagem dos tijolos foi empregada uma prensa hidráulica, o que possibilitou manter a regularidade dimensional das faces. Ao mesmo tempo, o formato dos tijolos foi concebido com design diferenciado, proporcionando modulação e encaixes que podem reduzir significativamente o consumo da argamassa de assentamento. Os tijolos foram submetidos aos ensaios de solubilização, resistência à compressão e absorção de água, apresentando resultados satisfatórios e comprovando a viabilidade técnica para aplicação na execução de alvenarias. / In this research, a study that investigates the technical feasibility for the recycling of solid waste generated by the disposal of the foundry sands bonded with clay, for implementation in the construction industry, was conducted. For this reason, the work establishes a method, which assesses the stabilization of waste in solidified matrices of Portland cement, improved by the additions of sodium bentonite clay and/or silica fume. The stabilization of the waste was verified by solubilization test, which puts the solidified matrices in static and dynamic contacts with distiled water. The mechanical and physical performances of the matrices were evaluated in tests of resistance to compression, absorption of water and air permeability. The results show that both the sodium bentonite, and the active silica contribute to increase the fixation efficiency of the metals \'AL\', \'FE\' and \'CR\' by the matrices of Portland cement. The compositions that have the best mechanical, physical and chemical performance were used in the manufacture of massive bricks, seeking their use in the implementation of masonry. For the molding of bricks a hydraulic press was used, which allowed to keep the dimensional regularity of the faces. At the same time, the format of the bricks was designed with different shapes, providing modulation and fitting that can significantly reduce the consumption of settlement mortar. The bricks were subjected to tests of solubilization, resistance to compression and absorption of water, showing satisfactory results that confirm the technical feasibility for being used in the implementation of masonry.

Orientador: Cássio Eduardo Lima de Paiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_Ivonei_M.pdf: 3299832 bytes, checksum: 49e4c7c6bea1e5cf410366de156c53e7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Foi realizada uma pesquisa com um solo do tipo Laterítico Argiloso (LG¿) e avaliados seus resultados nos ensaios de Compactação, Compressão Simples, Índice de Suporte Califórnia (CBR) e Triaxiais Cíclicos no estado puro e após o uso de Estabilização. As técnicas utilizadas foram Estabilização Química com o uso de uma bioenzima e de cimento; Mecânica com variação da Energia de Compactação e, finalmente, a Granulométrica com a incorporação de Areia Descartada de Fundição (ADF). Na compactação foram utilizadas todas as técnicas e o aumento da Massa Específica Aparente Seca máxima e diminuição da Umidade Ótima em relação ao material puro foi atingida com a estabilização Mecânica na energia Modificada, estabilização Granulométrica com todos os teores de ADF e a estabilização Química com a adição de 10% de cimento. A maior Massa Específica foi atingida com 70% de ADF. Na Compressão Simples foi utilizada a Estabilização Química e o Valor Mínimo de Norma de 2,1 MPa foi atingido apenas a partir de 10% de cimento. Nos ensaios de Módulo de Resiliência foram utilizadas variação da energia de compactação e bioenzima. Todos os ensaios mostraram comportamento de material coesivo sendo mais influenciado pela Tensão Desvio, posto que com o aumento desta, há uma redução do módulo. O aumento da energia de compactação e o aumento dos teores de bioenzima resultaram em aumento do módulo; porém, considerando os mesmos teores, houve redução com o aumento do Período de Cura. Considerando-se a obtenção de maiores valores de módulo, seria recomendável a utilização de maiores teores de bioenzima, tais como 0,6 e 0,8 ml/10 kg de solo, a julgar por maiores ganhos com relação a menores teores e a menor redução com o passar do tempo. No CBR e uso da energia modificada, todos os teores de bioenzima e os com a adição de 70% de ADF superaram o valor do solo puro. Para aplicação como camada de sub-base, os materiais que atingiram o valor mínimo estabelecido por norma de 20% de CBR foram o solo puro nas energias intermediária e modificada, todos os teores de bioenzima e os teores de 40 a 80% de ADF; e como camada de base, somente o solo-cimento a partir de 10% na energia intermediária / Abstract: A research program was carried out to study the stabilization of a lateritic clay soil, so named, LG' by MCT soil system classification and reported their results in compaction tests, unconfined compressive strength, resilient modulus and California bearing ratio in the pure state and after the use of stabilization. The techniques used are chemical stabilization with the use of a bioenzyme and cement, varying the compaction effort and finally the grain size with the addition of waste foundry sand WFS. In compactation, it was used all the techniques, and the increase in maximum dry density and optimum moisture content decreased compared to pure material was achieved with mechanical stabilization in modified energy, stabilize grain size with all levels of WFS and chemical stabilization with adding 10% of cement. The maximum dry density was achieved with 70% WFS. In unconfined compressive strength tests, chemical stabilization was used and the minimum value of 2,1 MPa was reached only after 10% of cement. In resilient modulus tests were used, variations in compaction and bioenzyme, all tests showed cohesive material behavior, and it is more influenced by the axial strength, and, with this increase, it occurs a reduction of the modulus; increased energy compacting and increased levels of bioenzyme resulted in increased modulus, but considering the same levels, a reduction with increasing curing time. With the aim to achieving higher modulus values, it would be recommended to use higher levels of bioenzyme, such as 0.6 and 0.8 ml/10 kg of soil, there seen the biggest gains with respect to lower grades and smaller reduction over time. In the CBR, the techniques that exceeded the value of pure soil were, the use of the modified energy, all contents of bioenzyme and with the addition of 70% WFS. For application as sub-base layer, the materials that have reached the minimum value set by the standard CBR of 20% were, pure soil in the intermediate and modified energy, all contents of bioenzyme and contents of 40 to 80% of the WFS; and as a base layer only the soil-cement from 10 % in the intermediate energy / Mestrado / Transportes / Mestre em Engenharia Civil

A falta de regulamentação ambiental no passado levou muitas indústrias, incluindo as de fundição (geradoras de grandes quantidades de areia de fundição), a destinarem seus resíduos de forma inadequada ao longo dos anos, criando passivos ambientais que perduram até hoje. A periculosidade destes passivos muitas vezes não está diretamente ligada à periculosidade dos resíduos depositados, pois acredita-se que ao longo dos anos, sob a ação do intemperismo, muitas reações químicas ocorrem levando à mobilidade dos elementos químicos presentes no depósito de resíduos. Este trabalho propõe avaliar o comportamento de um depósito de resíduos de areia de fundição não controlado, com mais de 30 anos e a mobilidade de elementos inorgânicos potencialmente tóxicos ao longo de um perfil vertical do depósito, como parte da gestão ambiental de uma área impactada. Para este objetivo foram utilizadas ferramentas como análise de umidade, análise granulométrica, análise morfológica por MEV, análise química qualitativa e quantitativa por MEV-EDS e por FRX. Os elementos químicos analisados foram divididos em grupos de forma a encontrar similaridades. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que os alcalinos, alcalinos terrosos, calcófilos e alguns litófilos (Al, Zr, P, Mn, Ti e V) migraram para a base do perfil e o comportamento do depósito de resíduos pode ser comparado ao comportamento diagênico clássico de evolução pedológica de perfis de solo em rochas em condições tropicais. Além disso, do ponto de vista micromorfológico, granulométrico e químico esse depósito de resíduo não é o mesmo ao longo do perfil vertical escavado e a divisão em blocos (base, meio e topo) só é verificada na análise granulométrica. E, apesar do resíduo ADF não ser considerado classe I, o mesmo pode apresentar risco ao meio ambiente quando depositado em locais não controlados e submetidos a condições climáticas supérgenas tropicais. / The lack of environmental regulation in the past has led many industries, including foundries (that generates large amounts of foundry sand), to place their waste improperly over the years, creating environmental passives that endure today. The danger of these passives is often not directly related to the dangerousness of waste landfilled because it is believed that over the years, under the action of weathering, many chemical reactions occur leading to mobility of chemical elements present in the waste deposit. This work proposes to evaluate the behavior of an uncontrolled waste foundry deposit, with more than 30 years, and the mobility of potentially toxic inorganic elements along a vertical profile of the deposit as part of the environmental management of an impacted area. For this purpose were used tools such as humidity analysis, granulometric analysis, morphological analysis by Scanning Electron Microscopy (SEM), qualitative and quantitative chemical analysis by SEM with Energy Dispersive X-ray Detector (EDX) and X-ray Fluorescence. The chemicals analyzed were divided into groups in order to find similarities. From the results obtained it was concluded that the alkali, alkaline earth, chalcophile and some lithophile (Al, Zr, P, Mn, Ti e V) migrated to the base of the profile and behavior of the waste deposit can be compared to the classic diagenic behavior of pedological evolution of soil profiles in rocks in tropical conditions. Furthermore, from the standpoint of micromorphology, particle size and chemical this waste deposit is not the same along the vertical profile excavated and the three divisions (base, middle and top) is only checked on granulometric analysis. And despite the foundry sand residue is not considered class I, it may present a risk to the environment when deposited in non-controlled area and subject to tropical supergens weather conditions.

Orientador: Silvio Rainho Teixeira / Banca: Jorge Luis Akasaki / Banca: Agda Eunice de Souza Albas / Resumo: O presente trabalho consistiu no reaproveitamento da mistura das areias descartadas de fundição (ADF-M) em substituição total ao agregado miúdo natural na produção de blocos de concreto sextavados para a aplicação em pavimento intertravado. Para tanto, foram realizados ensaios de caracterização química, estrutural, térmica das ADF e ADF-M. A Fluorescência de raios X constatou elevada presença de óxido de silício (SiO2), determinando o elemento predominante nas ADF e ADF-M. Na análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS) foi identificada a presença de bentonita, pó de carvão e resinas fenólicas em volta dos grãos de óxido de silício (SiO2), interferentes nas propriedades físicas e mecânicas. De acordos com a normas brasileiras NBR 10005 e 10006, a ADF-M foi classificada como resíduo classe II A, resíduo não perigoso e não inerte. Para a análise da influência da ADF-M no concreto, foram moldados corpos de prova e blocos de concreto sextavado com substituição total da areia natural pela ADF-M. O teste de abatimento de tronco cone apresentou consistência fluida após adicionado o aditivo. No que tange as propriedades físicas e mecânicas, tanto os corpos de prova como os blocos de concreto foram observados um aumento na absorção de água e uma diminuição de resistência à compressão em relação ao traço de referência. Os valores obtidos de absorção de Água (≤6%) e resistência à compressão (≥ 35MPa) estão acima dos valores mínimos de acordo com a normas brasileiras para pav... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work consisted of the reuse of the spent foundry sand mixture (SFS-M) instead of the natural fine aggregate in the production of hexagonal concrete blocks for an interlocked pavement application. For this, chemical, structural and thermal characterization tests of the SFS and SFS-M were performed. X-ray fluorescence verified the presence of silicon oxide (SiO2), determining the predominant element in SFS and SFS-M. Scanning electron microscopy (SEM / EDS) analysis identified bentonite, coal dust and phenolic resins around the silicon oxide (SiO2) grains, interfering with physical and mechanical properties. Deficiency with NBR 10005 and 10006 standards, an SFS-M was used as class II A waste, non-hazardous and noninert waste. For an analysis of the influence of SFS-M on concrete, specimens and hexagonal concrete blocks were molded with the total replacement of natural sand by SFS-M. The trunk taper test showed fluid consistency after the added or additive. Regarding the physical and mechanical properties, both specimens and concrete blocks were observed in an increase in water absorption and a reduction in pressure resistance in relation to the reference line. Water absorption (≤6%) and compressive strength (≥ 35MPa) levels are above the minimum values according to the Brazilian pavement standard. From an economic and environmental point of view, an SFS-M is viable for civil construction applications. / Mestre

Um dos maiores problemas do setor da fundição de metais é a produção de resíduos sólidos, constituídos basicamente pelas areias residuais. Geralmente, o uso de aditivos e ligantes no processo de fundição limita a reutilização da areia, o que obriga as indústrias a destinar esse resíduo a depósitos de descarte, apesar da boa qualidade que a areia apresenta para outros usos, principalmente na engenharia civil. No Brasil, a produção de fundidos em 2006 alcançou três milhões de toneladas, com a geração de, aproximadamente, uma tonelada de resíduo para cada tonelada de metal produzida. Nesse sentido, procuram-se alternativas para reutilizar a areia de fundição em grandes quantidades, que permitam reduzir os custos de descarte pelas siderúrgicas e a utilização na construção de pavimentos fornece oportunidades para o reuso nas diferentes camadas estruturais. O objetivo deste trabalho é avaliar o reaproveitamento da areia de fundição como material de construção em sub-bases e bases de rodovias, através de sua incorporação a solos argilosos lateríticos da região de Sertãozinho/SP, que tem grande produção de fundidos e, conseqüentemente, de resíduos e também carece de jazidas de solos arenosos para a construção de rodovias e vias urbanas. No estudo foi utilizada a técnica de montagem de solos artificiais a partir de dois solos lateríticos argilosos e do resíduo areia de fundição e da areia virgem. Os solos artificiais foram submetidos aos ensaios de: limite de liquidez e plasticidade, granulometria por peneiramento e sedimentação, mini-MCV, perda de massa por imersão, mini-CBR, expansão, contração, infiltrabilidade e permeabilidade em corpos-de-prova de dimensões reduzidas e na energia intermediária, CBR na energia intermediária e triaxial dinâmico. Para determinar a periculosidade do resíduo foram executados ensaios ambientais de massa bruta, lixiviação e solubilização. A partir dos resultados obtidos nestes ensaios foi possível analisar a variação das propriedades tecnológicas e ambientais dos solos em função do teor de areia de fundição adicionada. Os solos lateríticos argilosos com 60% de areia de fundição adicionada apresentaram propriedades mecânicas que atendem as especificações do DER-SP (1991) e do Manual de Pavimentação do DNIT (2006). Os ensaios ambientais mostraram que a areia de fundição, utilizada nesta pesquisa, apresenta características que se enquadram dentro dos parâmetros da CETESB, o que permite que o resíduo seja avaliado para seu reaproveitamento na construção de rodovias. Com base na análise dos resultados conclui-se que o resíduo areia de fundição é de uso promissor nas camadas de base e sub-base de rodovias de baixo volume de tráfego. / One of the biggest problems of the foundry industry is the solid residues production, constituted basically by sands. The use of additives and binders in the foundry process reduces the reuse of the sand and the remainder is discarded in industrial landfills or stockpiled on site, although the good quality of the sand as aggregate for manufactured products such as Portland cement, asphalts and geotechnical applications such as road bases, structural fills, embankments and manufactured soils. The foundry production, in year 2007, in Brazil, exceeded three millions tons, and it is had that for each ton of produced metal, a ton of foundry residue results approximately. The long term sustainability, economics and reuse practices suggest that alternative use practices must be done for the foundry sand and the roadways construction supply such opportunities. The purpose of this work is to evaluate the reuse of foundry sand as a construction material for road bases and sub-bases, trough its incorporation to clay lateritic soils from Sertaozinho, Sao Paulo state region. This region has a highly production of foundry metals and residues, and does not have natural sandy soils deposits for the construction of highways and urban roads. The technique used in this study was de soil assembly; foundry sand and virgin sand were mixed with two clay lateritic soils in different proportions. Tests were made in the soil-sand mixes to evaluate the sand addition influence in the mechanic soil behaviour, which are: liquid limit and plastic limit, granulometry, mini-MCV, immersion lost mass, mini-CBR at the intermediate energy, expansion, contraction, CBR at the intermediate energy, infiltrability, permeability and dynamic triaxial. Also, environment tests - leaching and solubility - were made to establish the hazard of the foundry sand. The results show that lateritic clay soils with 60% of foundry sand added has adequate mechanical properties to be used as base and sub-base material for low traffic pavements, according to the DER-SP(1991) specifications and the DNIT Manual Pavement (2006). The environment tests indicate that the foundry sand residue, used in this work, has promising use in road bases and sub-bases.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capitulo1.pdf: 318543 bytes, checksum: 88ee50078e69bde03de3a2e8ef9120c7 (MD5) Previous issue date: 2005-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work studies the use of a residual foundry sand as raw material in mortars for building material applications. The residue used (residual foundry sand) was supplied by a foundry industry from Joinville-SC and is classified as residue class II, according to the Brazilian normatization NBR 10004/87. The residue and the ordinary sand were characterized by physical tests and by chemical and morphological analyses through the Scanning Electron Microscope (SEM). The residue was incorporated into mortars to partially replace the ordinary sand from 0,00 to 100% (in mass). The samples were cured in alkaline water immersion for 28 days. Samples without residue and with 30% of residue were cured naturally during six and twelve months after 28 days of cure in saturate water. After these aging times the samples were tested by uniaxial compression, analyzed by SEM and by leaching and solubilization tests. The investigation through these techniques allowed us to observe that the residue has not influence in the mechanical strength of the mortars. The binder used in the foundry sand (bentonite plus coal powder) leads to a nucleation and growth of ettringite crystals, mainly due to the presence of sulfur in the coal powder. Thus, the ettringite stabilize chemically, at least partially, the sulfur present in the residue. The ettringite contained in the mortars produced with residue turns into monossulphate with the aging time. The mortars are mainly constituted of C-S-H phases. Regarding the leaching tests it was found that, in every sample, the chemical elements analyzed all have the concentrations bellow the maximum limits established by the NBR 10004/87. The solubilization test showed that the residue concentration in mortars must be limited to avoid environmental impact. On the samples composed with 30% of residue and without residue it was found a small surplus of aluminum. / Este trabalho teve por objetivo estudar a utilização da areia de fundição residual como fonte de matéria-prima para fabricação de argamassas utilizadas na construção civil. O resíduo usado neste trabalho (areia de fundição residual) foi fornecido por uma fundição de Joinville - SC e é classificado como resíduo classe II, conforme NBR 10004/87. A areia residual de fundição (resíduo) e a areia de construção civil (areia comum) foram caracterizadas por meio de ensaios físicos, análise morfológica e análise qualitativa, realizados com auxílio de microscopia eletrônica de varredura e pela micro análise de EDX. O resíduo estudado foi usado como agregado em substituição à areia comum em porcentagens que variaram de 0 a 100% em massa. Os corpos-de-prova foram curados sob imersão em água alcalina por 28 dias. Corpos-de-prova sem resíduo e com 30% de resíduo foram envelhecidos naturalmente por seis e doze meses após 28 dias de cura saturada. Após a cura, foram testados em compressão uniaxial, posteriormente analisados por microscopia eletrônica de varredura e ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização. A investigação por intermédio dessas técnicas de caracterização nos permitiu observar que não existe influência significativa do resíduo areia de fundição na resistência mecânica das argamassas. O aglomerante utilizado na areia de fundição (bentonita e pó de carvão) favorecem a germinação e crescimento de cristais de etringita, principalmente por causa da presença de enxofre no pó de carvão. Com o tempo, a etringita presente nas argamassas com resíduo se transforma em monossulfato. As argamassas curadas são formadas principalmente de silicatos de cálcio hidratados (fases C-S-H). Com relação aos ensaios de lixiviação e análise de massa, foi observado que todos os elementos químicos analisados estão abaixo do máximo estabelecido pela NBR 10004/87. Os ensaios de solubilização mostraram que a adição de resíduo na argamassa deve ser limitada para evitar impacto ambiental. Nas amostras de argamassa com 30% de resíduo e sem resíduo tem-se um pequeno excesso de alumínio.