The focus of this thesis is the study of behavior of brick waste in the mixture with high alumina cement. The result of this research should be a draft of a composition and production process for material that could partly or fully substitute forging accessories in the brick production industry. The aim of this work is to verify the use of brick waste for such purpose. Usage of brick waste for refractories can help the current long-term effort for wasteless production processes.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adilson Schackow.pdf: 13593160 bytes, checksum: 9e12d90fa2d30a305f04c4ad7adb4a6a (MD5) Previous issue date: 2015-07-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The search for sustainable, economic, social and technological development has intensified the study of the use of recycled materials or wastes in order to minimize environmental impacts and also to reduce production costs. In this sense this work aims to develop a methodology for the production of mortars optimized from the point of view of properties and cost, from particulate clay bricks waste (CBW) of red ceramic, as partial replacement of Portland cement. The first part of the study deals with the characterization of the as-prepared ceramic clay masses (CCM) and CBWs from four industries of the northern region of Santa Catarina: Ceramic A and B (Joinville/SC), Ceramic C (Garuva/SC) and Ceramic D (São Bento do Sul/SC). The characterization of ceramic clay masses included XRD, XRF, FTIR, DSC and SEM analyses. The characterization of CBW also included techniques to determine the pozzolanic activity, particle size, surface area (B.E.T.) and density. The consumption of calcium hydroxide (CH) of the cement paste formed with CBW was also measured. After analyzing the characteristics of the CCMs and CBWs it was possible to determine which of the researched sources has the greatest potential for use as a substitute for Portland cement. The results indicated that the CBW from industry B (CBW-B) has greater potential to react with CH, followed by CBWs from industries A, C, and D. Fractional factorial design techniques for the design and analysis of experiments were used to evaluate the performance of each CBW in properties such as consistency and compressive strength (CS) of mortars and determine the influence of these three factors on properties: CBW content in replacement of cement (10, 25 and 40% by weight), water-cement ratios (W/C of 2.50, 2.85 and 3.2) and fineness of the CBW (125, 75 and 45 μm). It could be concluded that the CBW-B had the best performance to compressive strength (4.28 MPa) starting from a consistency index of about 260 mm. This result was obtained for a 14 replacement of 15% of cement by CBW-B, and a W/C of 2.5 (75 μm fineness). It was also possible to identify mixtures with minimized financial costs through numerical optimization. To give sequence to work, the CBW-A was chosen (since it presents results comparable to those of the CBW-B, because the industry A generates the largest amount of waste, and because it leads to a larger usage of waste, which is also interesting from the environmental point of view) to a series of other tests, to evaluate the effect of CBW-A on properties such as: consistency; setting time; water retention; porosity and water absorption; water absorption by capillarity; compressive strength at 28 and 90 days (CS28 and CS90); resistance to sodium chloride and sulfate; natural carbonation and tensile bonding strength. Unlike the factorial design, in the mixtures in this next research stage only the CBW-A content was varied (0, 10, 25 and 40% by weight).The W/C and CBW fineness factors were kept constant. The use of the CBW-A revealed positive effects on several physical properties such as increased water retention, increased CS28 and CS90, and decreased porosity and water absorption. However, it had a negative effect on the durability of the mortars (attack by sulfates), tensile bonding strength and setting time, but not so far as to make it impossible to use. The microstructures of mortars and pastes were also analyzed by SEM images and EDX. The mortars containing CBW-A showed a denser cement matrix due to CH consumption and additional formation of calcium silicate hydrate (C-S-H), evidencing the pozzolanic effect of the waste. Thus, the methodology followed in this work, aimed at identifying optimized mortars containing brick waste, in terms of cost and properties, provided the criteria for the selection of waste and its effects on the properties studied, from the origin to the final product. / A busca pelo desenvolvimento sustentável, econômico, social e tecnológico tem intensificado o estudo da utilização de materiais reciclados ou rejeitos na tentativa de minimizar impactos ambientais e também de reduzir custos de produção. Neste sentido este trabalho tem o objetivo de desenvolver uma metodologia para a produção de argamassas otimizadas, do ponto de vista das propriedades e custo, a partir de rejeitos particulados de tijolos (RPT) de cerâmica vermelha, em substituição parcial ao cimento Portland. A primeira parte do estudo trata da caracterização das massas cerâmicas argilosas in natura (MCA) e dos RPTs de quatro empresas da região norte de Santa Catarina: Cerâmica A e B (Joinville/SC), Cerâmica C (Garuva/SC) e Cerâmica D (São Bento do Sul/SC). A caracterização das massas cerâmicas argilosas in natura foi realizada através das técnicas de DRX, FRX, FTIR, DSC e MEV. Na caracterização dos RPTs utilizaram-se ainda técnicas para determinação da atividade pozolânica, granulometria, área superficial (B.E.T.) e massa específica. O consumo de hidróxido de cálcio (CH) da pasta cimentícia formada com RPTs também foi medido. Após a análise das características das massas cerâmicas argilosas in natura e dos RPTs foi possível determinar qual das fontes pesquisadas de rejeito possui o maior potencial para uso como substituto ao cimento Portland. Os resultados indicaram que o RPT da empresa B (RPT-B) possui maior potencial para reatividade com o CH, seguido pelos RPTs das empresas A, C, e D. Foram utilizadas técnicas de planejamento fatorial fracionado para o projeto e análise dos experimentos para medir o desempenho de cada RPT em propriedades como resistência à compressão (RC) e consistência de argamassas, visando avaliar a influência de três fatores nessas propriedades: teor de RPT em substituição ao cimento (10, 25 e 40 %, em massa), relações água-cimento (W/C, de 2,50, 2,85 e 3,2), e finura do RPT (125, 75 e 45 μm). Pôde-se concluir que o RPT-B obteve o melhor desempenho para resistência à compressão (4,28 MPa) considerando um índice de consistência de cerca de 260 mm. Esse resultado foi encontrado para uma substituição de 15% de 12 cimento por RPT-B, e para um fator W/C de 2,5 (finura de 75 μm). Foi possível também identificar misturas com custo financeiro minimizado a partir de otimização numérica. Para dar sequência ao trabalho, foi escolhido o RPT-A (por apresentar resultados comparáveis com os do RPT-B, porque a empresa A gera a maior quantidade de rejeitos, e porque a sua utilização requer um maior consumo de rejeito, o que também é interessante do ponto de vista ambiental) para uma série de outros ensaios, visando avaliar o efeito do RPT-A em várias propriedades, tais como: consistência; tempo de pega; retenção de água; porosidade aparente e absorção de água; absorção de água por capilaridade; resistência à compressão aos 28 e 90 dias (RC28 e RC90); resistência ao cloreto e ao sulfato de sódio; carbonatação natural e resistência de aderência à tração. Diferentemente das misturas do projeto fatorial, as misturas desta outra fase da pesquisa tiveram apenas o teor de RPT-A variado (0, 10, 25 e 40 %, em massa). Os fatores W/C e finura do RPT permaneceram fixos. O uso do RPT-A revelou efeitos positivos sobre várias propriedades físicas como o aumento da retenção de água, aumento da RC28 e RC90, diminuição da porosidade e da absorção de água. Entretanto, causou um efeito negativo na durabilidade das argamassas (ataque por sulfatos), na aderência e no tempo de pega, mas não ao ponto de inviabilizar o seu uso. As microestruturas das argamassas e pastas também foram analisadas através de imagens MEV e EDS. As argamassas contendo RPT-A apresentaram uma matriz cimentícia mais densa devido ao consumo de CH e a evidenciando o efeito pozolânico do rejeito. Assim, a metodologia desenvolvida neste trabalho, visando a obtenção de argamassas contento rejeitos de tijolos, otimizadas em termos de propriedades e custo, forneceu os critérios para a seleção dos rejeitos e seus efeitos nas propriedades estudadas, desde a origem até o produto final.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patrik Americo P Lopes.pdf: 19215385 bytes, checksum: b9a68e9cabd2bb83d1daa99db32ea92d (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Portland cement is a material used in large scale in Brazil and worldwide. However, its manufacturing process is attached to impacting environmental problems. Thus, the use of recyclable materials with pozzolanic characteristics has been studied to partially replace cement in applications such as mortars and concretes. Therefore, this work aims to study the effect of partial replacement of Portland cement with clay brick waste (CBW) on properties of lime-cement mortars (cement and hydrated lime) for building applications. A statistical study using a fractional factorial design 33-1 considered three factors and three levels for each factor, which were the residue content for cement mortars (%CBW of 10%, 25% and 40%), his particle size (PS of 125μm, 75μm and 45μm) and water/cement ratio (W/C of 2.50, 2.85 and 3.20). The properties measured were the consistency index for fresh and the compressive strength at various ages for hardened properties. The physical, chemical and microstructural characterizations of mortars with and without RPT were performed in order to correlate their mechanical and microstructural properties. Thus, the CBW has been shown to act as a pozzolanic material, with an addition of up to 40% could be performed without the physical and mechanical properties were impaired. The particle size was found to be important in the pozzolanicity of the waste, being more efficient at lower values than 75μm, inclusive. Through the characterization of the mortars was observed the consumption of calcium hydroxide, caused by the pozzolanic reaction of the CBW, forming the calcium silicate hydrate gel, increasing the density of the cementitious matrix and improving the cohesion between the elements of the mixture. / O cimento Portland é um material consumido em grande escala no Brasil e no mundo. Porém, seu processo de fabricação é ligado a problemas ambientais impactantes. Com isso, a utilização de materiais recicláveis, com características pozolânicas, vem sendo estudado para substituir parcialmente o cimento em aplicações como argamassas e concretos. Portanto, este trabalho tem como finalidade estudar o efeito da substituição parcial do cimento Portland por resíduo particulado de tijolo (RPT) nas propriedades de argamassas mistas (cimento e cal hidratada) para aplicação na construção civil. Um estudo estatístico utilizando um projeto fatorial fracionado 33-1 levou em consideração três fatores e três níveis para cada fator, os quais foram o teor de resíduo em substituição ao cimento (%RPT de 10%, 25% e 40%), o tamanho de partícula do resíduo (TP de 125μm, 75μm e 45μm) e o fator água/cimento (W/C de 2,50, 2,85 e 3,20). As propriedades medidas foram o índice de consistência para o estado fresco e a resistência à compressão em várias idades para o estado endurecido. A caracterização física, química e microestrutural das argamassas com e sem RPT foram realizadas a fim de correlacionar suas propriedades mecânicas e microestruturais. Com isso, o RPT se mostrou capaz de agir como material pozolânico, sendo que uma adição de até 40% pôde ser realizada, sem que as propriedades físicas e mecânicas fossem prejudicadas. A granulometria mostrou-se importante na pozolanicidade do resíduo, sendo mais eficiente em valores menores do que 75μm, incluindo este. Através da caracterização das argamassas foi observado o consumo do hidróxido de cálcio causado pela reação pozolânica do RPT, formando o gel de silicato de cálcio hidratado, densificando a matriz cimentícia e melhorando a coesão entre os elementos da mistura.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Adilson - capa - p 20.pdf: 346950 bytes, checksum: a3100709576cd968b71593cb9c01e214 (MD5) Previous issue date: 2011-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aims to evaluate the effect of incorporation of particles of fired clay brick waste (CBW) in the physical and mechanical properties and their relation to the microstructure of concrete with Portland cement. The mixtures were obtained using the technique of fractional factorial design 33-1 for the design and analysis of experiments. For each factor, three levels were selected: CBW content (10, 20 and 30 wt. % of cement), water-to-cement ratio of 0.37, 0.45 and 0.55, and aggregate-to-cement ratio of 2.36, 3.64 and 4.70. The waste was characterized to evaluate their potential as a pozzolana. Fresh properties (consistency) and hardened (compressive strength at various ages, voids index, water absorption and density) were measured. Characterizations of microstructure and thermal using SEM / EDS and DTA / TG were performed to correlate the effect of waste content on the microstructure and properties of the hardened concrete. The waste presents properties adequate to be used as a pozzolan material. Consistency index decreases with the incorporation of the CBW, but is still possible to obtain concrete with adequate workability. For properties in the hardened concrete, the results show that the compressive strength increases with the increase of CBW content as an addition for concretes of Portland cement. Microstructural characterization reveals that the waste contributes to develop a more homogeneous microstructure with fewer pores and cracks when compared to concretes without waste. There is evidences that metakaolin contained in the waste contributes with the hydration reactions, consuming calcium hydroxide and producing more calcium silicate gel and hydrated phases, which keeps the aggregates more cohesive in the concrete microstructure. These microstructural characteristics improve the mechanical properties and durability of concrete. / Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da incorporação de rejeitos particulados de tijolos (RPT) nas propriedades físicas e mecânicas e sua relação com a microestrutura de concretos de cimento Portland. Os traços foram formulados utilizando a técnica de planejamento fatorial fracionado 33-1 para o projeto e análise de experimentos. Para cada fator, três níveis foram selecionados: teor de RTP incorporado (10, 20 e 30 % em relação ao cimento), relações água-cimento de 0,37, 0,45 e 0,55, e relações agregado-cimento de 2,36, 3,64 e 4,70. O rejeito foi caracterizado para avaliar seu potencial quanto à pozolanicidade. Propriedades no estado fresco (consistência) e endurecido (resistênca à compressão em várias idades, índice de vazios, absorção de água e densidade) foram medidas. Caracterizações de microestrutura e térmica usando MEV/EDS e ADT/TG foram realizadas para correlacionar o efeito do teor de rejeito na microestrutura e propriedades no concreto endurecido. O rejeito apresenta características que possibilitam seu uso como material pozolânico. Para o índice de consistência observa-se que o mesmo diminue com a incorporação do RPT, porém ainda é possíviel obter concretos com adequada trabalhabilidade. Para as propriedades no concreto endurecido, os resultados mostram que a resistência à compressão aumenta com o aumento da porcentagem de RPT em adição ao concreto de cimento Portland. A caracterização microestrutural revela que o rejeito contribui para desenvolver uma microestrutura mais homogênea, com menos trincas e poros, quando comparadas às misturas sem o rejeito. Há indícios de que a metacaulinita contida no rejeito participa das reações de hidratação, consumindo hidróxido de cálcio e produzindo mais silicato de cálcio gel e fases hidratadas, as quais contribuem para manter os agregados mais coesos no corpo cerâmico. Estas características microestruturais melhoram as propriedades mecânicas e durabilidade dos concretos.