The management of radioactive wastes is a significant environmental issue facing the international nuclear community today. The current international consensus is for disposal of higher activity waste from a variety of sources in deep geological disposal facilities (GDFs). Hydraulic seals, often planned to consist of compacted bentonite-sand blocks, are an important part of the closure phase of a GDF. As such, an understanding of the hydro-mechanical (HM) behaviour of these seals, and the ability to model and predict their behaviour is fundamental to support many planned safety cases and licence applications. Bentonite is well suited for use as a hydraulic seal due to its high swelling capacity that enables it to swell into voids while maintaining a low permeability sealed barrier to advective flow, and to provide structural support by generating a swelling pressure on the excavation walls. The hydro-mechanical process of bentonite hydration is a highly non-linear problem. As such, coupled process models that are able to account for the strong inter-dependence of the hydraulic and mechanical processes are employed to simulate the behaviour of bentonite under repository conditions. This thesis reports the development of an HM coupled model in the open source finite element code OpenGeoSys (OGS), and its application to the simulation of a range of hydraulic seal test conditions. The developed model couples Richards’ equation for unsaturated flow to a new strain dependent non-linear elastic mechanical model that incorporates a Lagrangian moving finite element mesh to inform the material non-linearity. Stress and volumetric dependent water retention behaviour are incorporated through the implementation of the Dueck suction concept extended to take into account non-recoverable strains during consolidation. A number of permeability functions are implemented and tested against experimental data. The mechanical model is extended to account for wetting-induced collapse behaviour by the definition of a failure curve derived from experimental results. Similar in definition to the Loading-Collapse curve in elasto-plastic models, this failure curve triggers the application of a source term to account for wetting-induced collapse. Coupling between the hydraulic and mechanical processes is achieved through the stress dependency of the water retention behaviour, the inclusion of a new coupling factor for the hydraulic contribution to the mechanical process, and the dependency of numerical convergence criteria on net mean stress. An explicit iterative calculation approach is employed. As a result, the hydraulic and mechanical moving meshes are decoupled to allow volumetric dependent parameters to be updated within process iterations. The model is calibrated and compared to experimental data from the SEALEX experiments conducted by the Institut de Radioprotection et de S ˆ uret´e Nucl´eaire (IRSN) at the Tournemire URL, France. The experimental programme comprises standardised laboratory tests, a 1/10th scale mock-up of a hydraulic seal with a uniform technological void, and a full scale in situ performance test with a non-uniform technological void due to its horizontal geometry. Using a model with 5 hydraulic parameters, 8 mechanical parameters with an experimentally defined failure curve, and one coupling parameter, the major trends of behaviour in all the SEALEX experiments can be recreated, including axial stress build up, water uptake, and final deformation. However, the elastic method employed leads to an over prediction of the rebound on loss of axial confinement in the 1/10th scale mock-up test. Simulations suggest that the non-symmetric technological void in the full scale performance test could have lasting effects on the development of heterogeneity in the hydraulic seal. The development of heterogeneity does not adversely affect the permeability with respect to the design criteria, but may have significant consequences for the development of a heterogeneous swelling pressure.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-07T15:10:23Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4833139 bytes, checksum: bfbf396126ab64ae328a5af2ae825330 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T15:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4833139 bytes, checksum: bfbf396126ab64ae328a5af2ae825330 (MD5) Previous issue date: 2017-02-10 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Systems based on clay minerals/drug for application as drug delivery have been studied because of their physical and chemical properties such as good ion exchange, capacity of intercalation, biocompatibility and low toxicity, furthermore their use in pharmaceutical products as excipients and active agents. Therefore in this work, a bentonite sample, which had montmorillonite as principal constituent, was modified through ion exchange with sodium (BentNa), calcium (BentCa) and magnesium (BentMg) and the obtained solids were applied for sorption of thiabendazole (TBZ) for possible use as controlled release systems. Precursor, exchanged and hybrid bentonites were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, solid state UV-Vis spectroscopy, CHN elemental analysis, thermogravimetry and transmission electron microscopy (TEM). In the study of the The interactions between the solids with thiabendazole were investigated in function of parameters such as pH, contact time and initial concentration of drug. The better conditions in the thiabendazole loading tests were at pH 1.4 and 45 min at 2000 mg L-1 thiabendazole for BentNa and 105 min and 1300 mg L-1 for BentCa and BentMg, which conditions were adopted and resulted in maximum adsorbed quantities of TBZ of 164.4; 152.3 and 133.3 mg g-1 for BentNa, BentCa and BentMg, respectively. The XRD patterns suggested the formation of intercalation hybrid with basal spacings of 1,42; 1,41 e 1,39 nm for BentNa, BentCa e BentMg, respectively. The obtained emission profile for the bentonite/TBZ hybrids were similar in simulated body fluids, and their data were fitted to Korsmeyer-Peppas kinetic model. / Os sistemas baseados em argilominerais/fármacos para aplicação em liberação controlada têm sido estudados, devido às propriedades físicas e químicas dos filossilicatos como boa capacidade de troca catiônica, possibilidade de intercalação, biocompatibilidade e baixa toxidade, além de já serem utilizados em produtos farmacêuticos como excipientes e agentes ativos. Neste trabalho uma argila bentonítica, contendo como fase principal montmorillonita, foi modificada por troca iônica com sódio (BentNa), cálcio (BentCa) e magnésio (BentMg) e os sólidos trocados aplicados para adsorção do tiabendazol (TBZ) visando aplicação em sistemas de liberação controlada. A bentonita precursor, bentonitas trocadas e híbridas foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho, UV-Vis no estado sólido, termogravimetria, análise de CHN e microscopia eletrônica de transmissão. Os parâmetros como pH, tempo de contato e concentração inicial do fármaco foram avaliados nos estudos de interação dos sólidos com o tiabendazol. As melhores condições para o carreamento do tiabendazol nos sólidos ocorreram a pH 1,4 em 45 min com o fármaco a 2000 mg L-1 para a BentNa e em 105 min e 1300 mg L-1 para BentCa e BentMg, cujos teores de TBZl adsorvidos foram 164,4; 152,3 e 133,3 mg g-1 para BentNa, BentCa e BentMg, respectivamente. Os resultados de DRX sugeriram a formação de híbridos de intercalação com espaçamentos basais de 1,42; 1,41 e 1,39 nm para BentNa, BentCa e BentMg, respectivamente. Os perfis de liberação para os sistemas bentonitas/TBZ foram semelhantes em fluidos corpóreos simulados, cujos dados se ajustaram ao modelo cinético de Korsmeyer-Peppas.

Made available in DSpace on 2015-04-01T12:17:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5407282 bytes, checksum: a419b6ea58a65ebab5c93d611083a99e (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Currently in Brazilian deposits of bentonite clays there are clays with a high percentage of coarse fractions, which have a negative influence on the rheological properties of dispersions prepared with these clays, precluding its use in aqueous drilling fluids of oil wells. The use of a blending with available samples has been industrially used successfully. Therefore, the present study aimed, and using the methodology of modeling blends with simplex centroid network planning with subsequent purification by hydrocycloning and drying in kiln and by spray dryer, optimize the rheological properties of dispersions prepared from mixtures of little noble bentonite clays, from the city of Boa Vista PB, in order to obtain drilling fluids that answer the requirements of the standard EP-1EP-00011-A Petrobras. Through the mixture design was observed that the presence of clay called Verde-Lodo increased values of apparent and plastic viscosities. This fact contributed to this clay was present in all mixtures purified by hydrocycloning. The presence of clay Bofe decreased values of volume of filtrate. Through the intersection of the response surfaces of the mixtures design were obtained eight compositions in which the rheological properties were closer to that specified by the standard and that, therefore, they were more likely to adapt the requirements after the process of purification by hydrocycloning, which showed efficient in promote size separation, with consequent elimination of the coarse fractions of contaminants, especially quartz. Still, it was observed that the purified dried in kiln, which was ground in the mill disks, showed average diameters lower than the purified dried by spray dryer. However, showed a lower rheological behavior to the purified dried by spray dryer, which showed, generally, values of apparent and plastic viscosities above the regulatory requirements. Therefore, it was possible to optimize the rheological properties of a fluid obtained from little noble bentonite clays, enabling the use those low quality clays in drilling fluids for oil wells. / Atualmente, nos depósitos brasileiros de argilas bentoníticas, encontram-se argilas com elevado percentual de frações grosseiras, as quais influem negativamente nas propriedades reológicas das dispersões preparadas com essas argilas, impossibilitando seu uso em fluidos aquosos de perfuração de poços de petróleo. A utilização de um blending com as amostras disponíveis tem sido utilizada industrialmente com sucesso. Assim, o presente trabalho teve por objetivo, e utilizando a metodologia de modelagem de misturas com planejamento em rede simplex centróide com posterior purificação por hidrociclonagem e secagem em estufa e por spray dryer, otimizar as propriedades reológicas de dispersões preparadas a partir de misturas de argilas bentoníticas pouco nobres, provenientes do município de Boa Vista PB, de modo a obter-se fluidos de perfuração que atendam as exigências da norma EP-1EP-00011-A da Petrobras. Através do delineamento de misturas observou-se que a presença da argila denominada de Verde-Lodo elevou os valores de viscosidades aparente e plástica. Tal fato contribuiu para que esta argila estivesse presente em todas as misturas purificadas por hidrociclonagem. A presença da argila Bofe diminuiu os valores de volume de filtrado. Através da intersecção das superfícies de resposta do delineamento de misturas obtiveram-se oito composições nas quais as propriedades reológicas estavam mais próximas do especificado pela norma e que, portanto, tinham mais chances de se adequarem às exigências após o processo de purificação por hidrociclonagem, o qual se mostrou eficiente em promover separação granulométrica, com consequente eliminação das frações grosseiras de elementos contaminantes, especialmente quartzo. Ainda, observou-se que os purificados secos em estufa, os quais foram moídos em moinho de discos, apresentaram diâmetros médios menores que os purificados secos por spray dryer. No entanto, apresentaram um comportamento reológico inferior aos purificados secos por spray dryer, os quais apresentaram, de forma geral, valores de viscosidades aparente e plástica acima das exigências normativas. Portanto, foi possível a otimização das propriedades reológicas de um fluido obtido a partir de argilas bentoníticas pouco nobres, possibilitando a utilização dessas argilas de baixa qualidade em fluidos de perfuração de poços de petróleo.

Made available in DSpace on 2015-04-01T12:17:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1676391 bytes, checksum: 8c1712b1a1b20bab712cd61fd62f5650 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The physical characteristics as particle size distribution, density, shape, specific surface area and surface roughness affects the rheological behavior of dispersions. The objective of this work is to study the influence of particle size variation of bentonite clay used as viscosifying agents in water based drilling fluids, the rheological and filtration properties. For both six bentonite clays from deposits in Boa Vista, PB, which were prepared for physical and mineralogical characterization were selected. Then, they were crushed and sieved into different sieve ABNT N° 80, 200 and 325 (180, 75 and 45 μm), being determined from the particle size distribution by laser diffraction their dispersions and then treatment performed with a solution of sodium carbonate (Na2CO3 ) determining the rheological and filtration properties of their aqueous dispersions. We also evaluated the influence of two different curing conditions on the transformations performed on the polycationic bentonite with sodium in their rheological properties. Clays had physical and mineralogical characteristics typical of bentonite clays. The variation of the openings of the sieves influenced, in general, only the accumulated mass below 2 μm who showed greater for sieve clays in the opening 45 μm and all size analysis showed monomodal distribution. It was observed that, in general, the decrease in average particle diameter and increase in cumulative weight below 2 μm, VA is decreased. It was not possible to generalize the influence given by the size of the particles in the VP and VF. The curing time longer possible to clays which had accumulated mass lower than 2 μm (clay) higher to obtain dispersions with thixotropic characteristics and higher and lower values of VA and VP. It was not possible to generalize the influence of curing time in VF. The fine particles of bentonite have great tendency to form agglomerates hindering the analysis of the actual particle size and its relation to the rheological properties. / As características físicas das partículas como distribuição granulométrica, densidade, formato, área superficial específica e rugosidade superficial afetam o comportamento reológico de dispersões. O objetivo deste trabalho é estudar a influência da variação granulométrica de argilas bentoníticas utilizadas como agentes viscosificantes em fluidos de perfuração base água, nas propriedades reológicas e de filtração. Para tanto, foram selecionadas seis argilas bentoníticas provenientes de jazidas do município de Boa Vista, PB, que foram preparadas para caracterização física e mineralógica. Em seguida foram moídas e peneiradas em diferentes peneiras ABNT n° 80, 200 e 325 (180, 75 e 45 μm), sendo determinadas as distribuições granulométricas de suas dispersões por difração laser e posteriormente realizado o tratamento com solução de carbonato de sódio (Na2CO3) determinando-se as propriedades reológicas e de filtração de suas dispersões aquosas. Também foi verificada a influência de duas diferentes condições de cura realizadas nas transformações das bentonitas policatiônicas em sódicas em suas propriedades reológicas. As argilas apresentaram características físicas e mineralógicas típicas de argilas bentoníticas. A variação das aberturas das peneiras influenciou, em geral, apenas na massa acumulada abaixo de 2 μm que se apresentou maior para as argilas peneiradas na abertura de 45 μm e todas as análises granulométricas apresentaram distribuição monomodal. Observou-se que, em geral, com a diminuição no diâmetro médio das partículas e aumento na massa acumulada abaixo de 2 μm, ocorre diminuição na VA. Não foi possível generalizar a influência apresentada pelo tamanho de partículas na VP e no VF. O tempo de cura maior possibilita, para as argilas que apresentaram massas acumuladas abaixo de 2 μm (fração argila) mais elevadas, a obtenção de dispersões com características tixotrópicas e com maiores VA e menores valores de VP. Não foi possível generalizar a influência do tempo de cura no VF. As partículas finas de bentonitas apresentam grande tendência em formar aglomerados dificultando a análise do real tamanho de partículas e sua relação com as propriedades reológicas.

Procura-se nesta pesquisa estudar o desempenho de estacas escavadas de grande diâmetro em solo arenoso sob diferentes métodos executivos (uso de polímero e bentonita). Um programa de provas de cargas instrumentadas em profundidade foi realizado para verificar o desempenho de estacas escavadas em solo arenoso sob carga vertical. O Campo Experimental em que se realizou o estudo localiza-se no município de Araquari, litoral Norte do Estado de Santa Catariana, Brasil. O perfil geotécnico é composto de areia compacta a fofa, intercalada por uma camada de argila de três metros de espessura entre os 18 e 22m de profundidade. Foram executas duas estacas escavadas de 1,0m de diâmetro e cota de apoio de 24,10m e 24,40m respectivamente com uso de polímero (Polymud) e bentonita. Os resultados das provas de carga demostraram diferença de desempenho entre as duas técnicas usadas. Realizaram-se duas provas de carga lenta para verificar o desempenho. Uma prova de carga em que a carga máxima resistida pela estaca com uso de bentonita foi de 4574kN gerando deslocamento de 63,5mm no topo da estaca. Outra prova de carga na estaca com uso de polímero em que a carga aplicada no topo da estaca foi de 8518kN a qual gerou um deslocamento no topo da estaca de 98,71mm. O desempenho do atrito lateral apresentado pela estaca com o uso de lama bentonítica foi inferior que a estaca em que foi usado polímero. Essa diferença foi maior na camada até de 0,0 m aos 11,0m iniciais. Nesses 11,0m iniciais o solo é composto por uma camada de areia fofa a pouco compacta até os 4,0m e dos 4,0m aos 11,0m areia compacta a muito compacta. Essa redução da resistência lateral na estaca com o uso de bentonita pode estar relacionado devido à formação de cake. Em relação ao desempenho da carga de ponta, as técnicas de execução não tiveram influência na capacidade de carga. / It has been sought in this research to study the performance of bored piles of large diameter in sandy soil under different executive methods (the use of polymer and bentonite). A testing program of instrumental loads in depth was conducted to verify the performance of bored piles in sandy soil under vertical load. The experimental field in which the study took place is located in the city of Araquari, coast of the state of Santa Catarina, Brazil. The geotechnical profile is composed by compact sand to soft, alternated with a layer of clay three meters thick between 18 and 22m deep. It’s been executed two bored piles of 1.0m diameter and depth of 24,10m and 24,40m respectively with use of polymer (Polymud) and bentonite. The results of load tests have shown performance difference between the techniques used. There were two tests of slow load to verify performance. A load test in which maximum load resisted by the pile with use of bentonite was 4574kN creating 63,5mm displacement at the top of the pile. Another proof load on the pile with the polymer used in the load applied to the top of the pile was 8518kN which an offset generated at the top of the pile 98,71mm. The performance of the lateral friction presented by the pile with the use of bentonite mud was lower than the pile which has been used polymer. This difference was greater in the layer up to 0.0m to 11,0m initials. In these initial 11,0m soil is composed from a soft layer of sand to slightly compact until 4,0m and from 4,0m to 11,0m compact sand to very compact. This reduction of lateral resistance in pile with the use of bentonite may be related to the formation of cake. Regarding to the toe load performance, technical execution had no influence on the load capacity.

A presença de tonsteins e bentonitas dentro da Supersequência Gondwana I no setor sul da Bacia do Paraná não são incomuns e suas ocorrências estão documentadas, especialmente nas unidades Rio Bonito e Rio do Rasto. Embora fosse esperada a identificação de bentonita na Formação Irati devido ao seu posicionamento estratigráfico dentro do Permiano e por estar vinculada a um ambiente que preenche os requisitos para acumular e preservar os eventos de deposição de cinza vulcânica, não são conhecidos trabalhos sistemáticos voltados para a identificação da bentonita na Formação Irati do Rio Grande do Sul. A presença de níveis de bentonita na Formação Irati foi demonstrada a partir de trabalhos realizados no setor norte da Bacia do Paraná. Este artigo tem como objetivo identificar e apresentar argumentos mineralógicos e químicos que demonstram a existência de níveis de bentonitas inseridos na Formação Irati em afloramentos desta unidade situados a leste da cidade de Aceguá, sul do Rio Grande do Sul. Tratam-se de níveis com pequena espessura (em média 4 cm) e grande extensão lateral constituídos de argilitos maciços, com cores branco acinzentadas que em campo contrastam com os folhelhos que compõem a Formação Irati. Para o reconhecimento da bentonita, a técnica empregada na preparação das amostras viabilizou a realização de um estudo detalhado do comportamento mineralógico a partir da divisão das amostras numa fração fina (menor que 2μm) e numa fração maior que 0,025mm. As bentonitas do Irati se caracterizam por serem rochas bimodais compostas predominantemente por Camontmorilonita que formam a matriz fina da rocha onde estão dispersos cristais primários ou magmáticos com tamanho não superior a areia muito fina. Uma característica comum destes cristais e que atestam a origem vulcânica é o hábito idiomórfico, sem indícios de alteração ou de terem sido submetidos a processos de transporte sedimentar, em discordância ao que é observado com os minerais formadores da rocha encaixante representada pelo folhelho Irati. Entre os principais minerais primários identificados e representativos do ambiente vulcânico encontramse paramorfos de quartzo beta, feldspatos tipo sanidina, biotita, zircão, apatita e ilmenita. Baseando-se na geoquímica da rocha e na cristaloquímica da montmorilonita neoformada nos níveis de bentonita infere-se sobre a natureza do vulcanismo precursor. Ambas as metodologias apontam que neste período as cinzas vulcânicas que alcançaram a Bacia do Paraná foram oriundas de um vulcanismo com composição intermediária (andesítica) em concordância ao que é conhecido sobre as manifestações da Província Vulcânica Choiyoi Inferior, sincrônica com a sedimentação da Formação Irati na Bacia do Paraná. A comprovação obtida de que os níveis de argilitos identificados na seção estudada são bentonitas abre a perspectiva de novos estudos em outros campos da geologia, como a calibração da seção estratigráfica e de biozonas através de técnicas de datação absoluta com o uso de minerais, em especial os zircões. Os múltiplos níveis de bentonita identificados ao longo da seção também viabilizam estudos de avaliação do estilo e da história explosiva do vulcanismo, bem como permitirão melhorar as correlações entre diferentes exposições da formação Irati ao longo da Bacia do Paraná. / The presence of tonsteins and bentonite within Supersequence I in the southern sector of the Paraná Basin are not uncommon, and their occurrences have been documented, especially in the Rio Bonito and Rio do Rasto units. Although the identification of bentonite in the Irati Formation was expected, due to its stratigraphic position within the Permian and because it is linked to an environment that meets the requirements to accumulate and preserve volcanic ash deposition events, systematic studies aimed at identifying bentonite in the Irati Formation in Rio Grande do Sul are not known. The presence of bentonite levels in the Irati Formation was demonstrated from studies carried out in the northern sector of the Paraná Basin. This article aims to identify and present mineralogical and chemical arguments about the existence of bentonite levels included in the Irati Formation in outcrops of this unit located east of the city of Aceguá, southern Rio Grande do Sul. They are thin levels (on average 4 cm in thickness) and large lateral extension made up of massive claystones, of grayish white colors, which on the field stand out from the shales that compose the Irati Formation. In order to recognize the bentonite, the technique used in preparing the samples made it possible to conduct a detailed study of the mineralogical behavior based on the division of the samples into a fine fraction (less than 2 μm) and a fraction above 0.025 mm. The Irati bentonites are characterized by being bimodal rocks composed predominantly of Ca-montmorillonite which form the fine matrix of the rock where primary or magmatic crystals are dispersed, not larger than very fine sand. A common feature of these crystals that attest to the volcanic origin is the idiomorphic habit, with no signs of alteration or of having undergone sediment transport processes, unlike what is observed with the minerals forming the host rocks represented by the Irati shale. Among the main primary minerals identified and representative of the volcanic environment are the beta-quartz paramorphs, sanidine feldspars, biotite, zircon, apatite and ilmenite. Based on the rock geochemistry and the crystal chemistry of the neoformed montmorillonite in the bentonite levels, the nature of the precursor volcanism is inferred. Both methodologies indicate that in this period the volcanic ashes that reached the Paraná Basin were derived from volcanism of intermediate composition (andesitic) in agreement with what is known about the manifestations of the Lower Choiyoi Volcanic Province, synchronous with the sedimentation of the Irati Formation in the Paraná Basin. The obtained evidence that the claystones identified in the studied section are bentonites unfolds the perspective of new studies in other geology fields, such as the calibration of the stratigraphic section and biozones through absolute dating techniques with the use of minerals, especially zircons. The multiple levels of bentonite identified throughout the section also enable assessment studies of the explosive style and history of the volcanism, and will also improve the correlations between different exposures of the Irati Formation along the Paraná Basin.

O sucesso da conclusão de um poço por perfuração e o custo do projeto estão relacionados às propriedades dos fluidos de perfuração. O estudo experimental foi realizado a partir da determinação e análise das curvas de tensão de cisalhamento versus taxa de deformação de suspensões aquosas de bentonita e carboximetilcelulose com diferentes concentrações de NaCl. Investigou-se, inicialmente, o comportamento reológico de suspensões de carboximetilcelulose 0,5% (em massa) com concentrações de sal, NaCl de 0 a 4% (em massa), para temperaturas variando de 14 a 26ºC. Os resultados experimentais possibilitam a caracterização reológica destas soluções como fluidos pseudoplásticos e indicam que a adição de NaCl em soluções com CMC alteram significativamente o comportamento reológico desse tipo de solução. Numa segunda etapa, estudou-se o comportamento reológico de suspensões de bentonita e carboximetilcelulose em diferentes concentrações de sal, NaCl. Empregaram-se soluções contendo 4,8 % de bentonita, 0,5 % de carboximetilcelulose e concentrações de 0 a 4% de NaCl. Constata-se o comportamento tixotrópico destas suspensões e a forte dependência com a concentração de sal. O estudo foi complementado com uma análise comparativa dos resultados do comportamento reológico obtidos por reômetro de cilindros coaxiais modelo Brookfield e o viscosímetro FANN 35 A, usualmente empregado na análise de fluidos de perfuração. O equacionamento do escoamento do fluido nos aparelhos permitiu uma interpretação mais detalhada dos valores descritos na norma, obtendo-se uma equivalência dos valores medidos em campo com os obtidos no reômetro Brookfield apesar de as faixas de operação de taxas de deformação serem distintas. / The properties of drilling fluids have a very significant effect on the successful of a well completion and the project costs. The experimental study was conducted based on the determination and analysis of the curves of shear stress and shear rate of aqueous suspensions composed of bentonite and carboxymetil cellulose at different concentrations of NaCl. The rheological behaviour of carboxymetil cellulose suspensions 0.5% w/w at NaCl concentrations in the range of 0 to 4% w/w from 14 to 26°C was studied. The experimental results allow the rheological characterization of these solutions as pseudoplastic fluid. It was observed that the addition of NaCl to CMC solutions changes its rheological behaviour significantly. In addition, the rheological behaviour of 4,8% bentonite suspensions with 0,5% carboxymethyl cellulose at different concentrations of NaCl in the range of 0 to 4% was studied. The characterization of these solutions showed thixotropic behaviour and a strong dependence on the salt concentration. The study was complemented with a comparative analysis of the results obtained by using a coaxial cylinders rheometer model Brookfield and the FANN Model 35 A viscometer, usually employed in drilling fluids analysis. The analytical solutions allowed a more detailed interpretation of the values described in the standard resulting in an equivalence between the measured values obtained in the field and in the Brookfield rheometer despite the differents shear rate ranges.

Programa Internacional de Becas da FundaÃÃo Ford / O processamento de materiais cerÃmicos, que envolve a queima de tijolos e demais produtos das indÃstrias cerÃmicas vermelhas, està associado à liberaÃÃo de componentes gasosos e material particulado que em fortes concentraÃÃes podem prejudicar o meio-ambiente e principalmente a saÃde humana, uma vez que os gases emitidos por estas indÃstrias, na maioria das vezes, nÃo sÃo tratados antes de serem lanÃados à atmosfera. O escopo desta pesquisa foi desenvolver um suporte cerÃmico visando, principalmente, à remoÃÃo de material particulado da indÃstria cerÃmica vermelha. Para sua obtenÃÃo foi usado resÃduo de terra diatomÃcea, ignimbrita (Sillar), e como aglomerante a bentonita, as quais possuem aproximadamente 70% a 80% de sÃlica. A sÃlica apresentando-se sob duas formas cristalinas: quartzo e cristobalita. O resÃduo, terra diatomÃcea, coletado em uma indÃstria cervejeira, foi submetido a um tratamento tÃrmico para a eliminaÃÃo da matÃria orgÃnica absorvida durante a etapa de filtraÃÃo. As matÃrias-primas foram submetidas a uma anÃlise quÃmica e mineralÃgica mediante FluorescÃncia de raios X e DifraÃÃo de raios X. Para a fabricaÃÃo do suporte cerÃmico foram preparadas espumas cerÃmicas pelo mÃtodo da replica. As espumas polimÃricas foram imersas na suspensÃo (diatomita, ignimbrita, bentonita e Ãgua), secas e tratadas termicamente. A eliminaÃÃo da espuma cerÃmica polimÃrica ocorreu a 400ÂC e, em seguida, o corpo cerÃmico foi sinterizado a 1100ÂC, em um intervalo de tempo compreendido de 45 e 60 min. Foram testadas quatro formulaÃÃes com duas variÃveis: tamanho de grÃo e composiÃÃo. A formulaÃÃo quatro (10% de diatomita e 16% de ignimbrita), foi a mais Ãtima, com uma resistÃncia mecÃnica à compresao de 0,8 MPa e uma porosidade de 81%. A reduÃÃo de material particulado, apÃs o uso do suporte cerÃmico, foi de aproximadamente 84% e de 72% de monÃxido de carbono, estando dentro dos padrÃes estabelecido pela ResoluÃÃo nÂ382/2006 do CONAMA. / The processing of ceramic materials which involves burning of the bricks and other ceramic product red ceramic industries is associated with the release of gaseous components and particulate material in high concentrations that affect the environment and human health, considering that the gases emitted by these industries are not mostly treated before being released to the atmosphere. The purpose of this research was to develop a ceramic support with the main objective of the removal of particulate matter. Was used diatomaceous earth residue, ignimbrita (Sillar) and the bentonite as a binder, which possess a high amount of silica. The silica exists in two crystalline forms: quartz, cristobalite. The residue, diatomaceous earth, collected in a beer industry, was submitted to a thermal treatment for the elimination organic matter absorbed during filtration. The raw materials were subjected to chemical and mineralogical analysis by XRF and XRD. Were processed by the replication method. The Polymeric foams were immersed in the ceramic suspension (diatomite, ignimbrita, bentonite and water), and then dried and heat-treated for consolidation. The polymer foam was burned out at 400 ÂC and sintering was carried out at 1100 ÂC for 45 - 60 min. We‟re working four formulations with two variables, grain size and composition. The four formulations (10% diatomite and 16% ignimbrita) was more excellent, mechanical strength compresao of 0,8MPa and porosity of 81%. The reduction of particulate matter after using the ceramic support was approximately 84% and carbon monoxide was 72% is within the standards established by the Resolution nÂ382/2006 do CONAMA.

Este estudo tem como objetivo analisar os comportamentos hidráulico, mecânico e microestrutural de misturas compostas, por solo residual arenito Botucatu e bentonita sódica, com e sem adição de cimento, quando permeadas por água (H2O), soda cáustica (NaOH), na concentração de 5% e ácido sulfúrico (H2SO4) na mesma concentração para sua possível utilização em barreiras de contenção de contaminantes do tipo slurry wall. O arenito, solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/ RS, compõe a matriz das misturas, sendo que a bentonita sódica confere a estas características impermeabilizantes, imprescindíveis às barreiras hidráulicas de contenção. O cimento, além de fazer com que a mistura adquira resistência, interfere na reatividade da barreira, mediante os contaminantes utilizados. A estimativa da eficiência destas misturas baseou-se na comparação entre os valores do coeficiente de condutividade hidráulica, resistência à compressão simples e parâmetros de compressibilidade determinados através dos ensaios de compressão confinada, apresentados nos ensaios com e sem contaminação, conjuntamente com a análise microestrutural das misturas nas mesmas situações. Foram feitas análises químicas por Difração de Raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Análise Química Elementar (EDS) visando à explicação ordinária das causas microestruturais que levam as misturas a determinado comportamento sob percolação de contaminantes. Na busca do efeito de cada componente sobre o comportamento final de determinada mistura, houve a necessidade de realizar análises químicas e microscópicas individuais, também sob interferência ou não de substâncias agressivas. A partir deste estudo foi possível inferir que a mistura solo-cimentobentonita, é adequada à utilização como barreira vertical quando o contaminante for ácido sulfúrico, por no mínimo 20 semanas, já que a eficiência da mesma foi comprovada pela realização de ensaios no permeâmetro de parede rígida, considerado adequado para este tipo. O uso da mistura solo bentonita para barreiras verticais pode ser emergencial visto que quando o contaminante for soda cáustica a mistura resiste por 4 dias. / The objective of this study is to analyze the hydraulic, mechanical and micro-structural conduct of composite mixtures of Botucatu residual soil and sodic bentonite, with and without cement addition, when permeated by water (H2O), caustic soda (NaOH) in a concentration of 5% and sulfuric acid in the same concentration to their possible utilization in contention of contaminant barriers of the slurry walls type. The sandy soil constitutes part of the matrix of the mixtures. The sodic bentonite confers to these mixture essential waterproof characteristics of hydraulic barriers of containment. The cement interferes on the barrier reactivity moreover add resistance to the mixture by the contaminants that were utilized. The efficiency estimation of these mixtures was established by comparison between hydraulic conductive coefficient, unconfined compression strength and one dimensional compressibility presented on the tests with or without contamination, with the mixture micro-structural and chemical analysis on the same situations: X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, Elemental Chemical Analysis (EDS), they want to explain the micro-structural causes that make the mixtures to determinate behavior by percolating of contaminants. Searching the effect of all components about the final behavior of determined mixture there was the necessity to carry out chemical and microscopically individual analysis also by aggressive or non-aggressive substances interference. After completed the study, it is possible to affirm that the soil-cement-bentonite mixture, is good for using as a vertical barrier when the contaminant is sulfuric acid, based on the results of rigid wall permeameter, adequate for this kind of mixture. The use of soilbentonite mixture as vertical barrier for caustic soda could be done just in emergency cases and for a short period of time, once that after some time the barrier reduces drastically its efficiency.

A presença de tonsteins e bentonitas dentro da Supersequência Gondwana I no setor sul da Bacia do Paraná não são incomuns e suas ocorrências estão documentadas, especialmente nas unidades Rio Bonito e Rio do Rasto. Embora fosse esperada a identificação de bentonita na Formação Irati devido ao seu posicionamento estratigráfico dentro do Permiano e por estar vinculada a um ambiente que preenche os requisitos para acumular e preservar os eventos de deposição de cinza vulcânica, não são conhecidos trabalhos sistemáticos voltados para a identificação da bentonita na Formação Irati do Rio Grande do Sul. A presença de níveis de bentonita na Formação Irati foi demonstrada a partir de trabalhos realizados no setor norte da Bacia do Paraná. Este artigo tem como objetivo identificar e apresentar argumentos mineralógicos e químicos que demonstram a existência de níveis de bentonitas inseridos na Formação Irati em afloramentos desta unidade situados a leste da cidade de Aceguá, sul do Rio Grande do Sul. Tratam-se de níveis com pequena espessura (em média 4 cm) e grande extensão lateral constituídos de argilitos maciços, com cores branco acinzentadas que em campo contrastam com os folhelhos que compõem a Formação Irati. Para o reconhecimento da bentonita, a técnica empregada na preparação das amostras viabilizou a realização de um estudo detalhado do comportamento mineralógico a partir da divisão das amostras numa fração fina (menor que 2μm) e numa fração maior que 0,025mm. As bentonitas do Irati se caracterizam por serem rochas bimodais compostas predominantemente por Camontmorilonita que formam a matriz fina da rocha onde estão dispersos cristais primários ou magmáticos com tamanho não superior a areia muito fina. Uma característica comum destes cristais e que atestam a origem vulcânica é o hábito idiomórfico, sem indícios de alteração ou de terem sido submetidos a processos de transporte sedimentar, em discordância ao que é observado com os minerais formadores da rocha encaixante representada pelo folhelho Irati. Entre os principais minerais primários identificados e representativos do ambiente vulcânico encontramse paramorfos de quartzo beta, feldspatos tipo sanidina, biotita, zircão, apatita e ilmenita. Baseando-se na geoquímica da rocha e na cristaloquímica da montmorilonita neoformada nos níveis de bentonita infere-se sobre a natureza do vulcanismo precursor. Ambas as metodologias apontam que neste período as cinzas vulcânicas que alcançaram a Bacia do Paraná foram oriundas de um vulcanismo com composição intermediária (andesítica) em concordância ao que é conhecido sobre as manifestações da Província Vulcânica Choiyoi Inferior, sincrônica com a sedimentação da Formação Irati na Bacia do Paraná. A comprovação obtida de que os níveis de argilitos identificados na seção estudada são bentonitas abre a perspectiva de novos estudos em outros campos da geologia, como a calibração da seção estratigráfica e de biozonas através de técnicas de datação absoluta com o uso de minerais, em especial os zircões. Os múltiplos níveis de bentonita identificados ao longo da seção também viabilizam estudos de avaliação do estilo e da história explosiva do vulcanismo, bem como permitirão melhorar as correlações entre diferentes exposições da formação Irati ao longo da Bacia do Paraná. / The presence of tonsteins and bentonite within Supersequence I in the southern sector of the Paraná Basin are not uncommon, and their occurrences have been documented, especially in the Rio Bonito and Rio do Rasto units. Although the identification of bentonite in the Irati Formation was expected, due to its stratigraphic position within the Permian and because it is linked to an environment that meets the requirements to accumulate and preserve volcanic ash deposition events, systematic studies aimed at identifying bentonite in the Irati Formation in Rio Grande do Sul are not known. The presence of bentonite levels in the Irati Formation was demonstrated from studies carried out in the northern sector of the Paraná Basin. This article aims to identify and present mineralogical and chemical arguments about the existence of bentonite levels included in the Irati Formation in outcrops of this unit located east of the city of Aceguá, southern Rio Grande do Sul. They are thin levels (on average 4 cm in thickness) and large lateral extension made up of massive claystones, of grayish white colors, which on the field stand out from the shales that compose the Irati Formation. In order to recognize the bentonite, the technique used in preparing the samples made it possible to conduct a detailed study of the mineralogical behavior based on the division of the samples into a fine fraction (less than 2 μm) and a fraction above 0.025 mm. The Irati bentonites are characterized by being bimodal rocks composed predominantly of Ca-montmorillonite which form the fine matrix of the rock where primary or magmatic crystals are dispersed, not larger than very fine sand. A common feature of these crystals that attest to the volcanic origin is the idiomorphic habit, with no signs of alteration or of having undergone sediment transport processes, unlike what is observed with the minerals forming the host rocks represented by the Irati shale. Among the main primary minerals identified and representative of the volcanic environment are the beta-quartz paramorphs, sanidine feldspars, biotite, zircon, apatite and ilmenite. Based on the rock geochemistry and the crystal chemistry of the neoformed montmorillonite in the bentonite levels, the nature of the precursor volcanism is inferred. Both methodologies indicate that in this period the volcanic ashes that reached the Paraná Basin were derived from volcanism of intermediate composition (andesitic) in agreement with what is known about the manifestations of the Lower Choiyoi Volcanic Province, synchronous with the sedimentation of the Irati Formation in the Paraná Basin. The obtained evidence that the claystones identified in the studied section are bentonites unfolds the perspective of new studies in other geology fields, such as the calibration of the stratigraphic section and biozones through absolute dating techniques with the use of minerals, especially zircons. The multiple levels of bentonite identified throughout the section also enable assessment studies of the explosive style and history of the volcanism, and will also improve the correlations between different exposures of the Irati Formation along the Paraná Basin.