Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / A lama vermelha (LV), resíduo da indústria de beneficiamento do alumino, é gerada a partir do refino da bauxita para produção de alumina (Al2O3) através do processo Bayer. A geração mundial é de aproximadamente 100 milhões de toneladas por ano. O Brasil contribui com aproximadamente 10% deste montante. Apesar de a literatura indicar alguns possíveis usos, o material continua sendo depositado em aterros sem nenhuma finalidade industrial. O uso como material pozolânico tem sido apontado como uma importante forma de aproveitamento deste material. Entretanto a alcalinidade disponível limita sua aplicação de modo mais generalizado. O objetivo deste trabalho foi reduzir o teor de alcalinidade disponível na lama vermelha calcinada em composição com argila para viabilizar tecnicamente o uso como material suplementar em cimento Portland para aplicações estruturais. Uma amostra de lama vermelha foi obtida da empresa Alunorte S.A., maior refinaria de alumina do mundo, localizada no estado do Pará. A amostra de argila utilizada é oriunda da escavação da bacia de contenção da própria lama vermelha. Empregou-se cimento Portland tipo CPV - ARI. Os materiais foram caracterizados através dos ensaios de distribuição de tamanho de partículas, determinação da análise química por espectrometria de fluorescência de raios X e difração de raios X. A lama vermelha e a argila foram dosadas, homogeneizadas e pelotizadas em disco pelotizador de 60 mm. Preparou-se 3 misturas 100% LV, 85%-15% LV-AD, 70%-30% LV-AD. Calcinou-se em forno rotativo contínuo a 1200 oC por 78 min. O material calcinado foi moído em moinho planetário em dois diferentes tempos de moagem. Caracterizou-se a atividade pozolânica de acordo com a NBR 5272 (1992) e a alcalinidade disponível pelo método previsto na norma NM 25: 2002. Os resultados obtidos permitem concluir que foi possível reduzir o teor de álcalis disponíveis abaixo dos limites estabelecidos por norma, atingindo valores de 1,2%, sendo, portanto <1,5%. O índice de atividade pozolânica é de 90%, estando acima dos 75% estabelecidos por norma.

Dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / The search for new forms to reduce and treat industrial and municipal waste has led to a series of discussions and strategies that focus on the supply chain, which are fundamental for reducing the environmental impacts. This continues to open up an enormous, new field of research, leading to a series of studies concerning the reuse and addition of these residues within the industrial process. The ceramic residues originating from porcelain tile polishing residues (PPR) are no different; they produce a high quantity of effluent that requires water treatment and disposal of the solid part in controlled landfills, involving high financial and environmental costs. In this work, the synergistic effect or caking of PPR as a supplementary cementitious material (SCM) was evaluated; PPR enhanced the effect of Portland cement in cementitious materials. To determine the physical and chemical characteristics of PPR, laser granulometry, X-ray fluorescence (XRF) and atomic absorption and by X-ray diffraction (XRD) assays were performed. To study mixture parameters, six 1:3 mortar compositions were used, with the cement content replaced by residues of 0, 10, 20, 25, 30 and 40%, by mass, which were then evaluated by the following tests: workability (flowtable), compressive strength, pozzolanic activity index (IAP), thermal analysis (TG), calorimetry, and qualitatively by scanning electron microscopy (SEM). Analysis of the results showed that the residue maintains the plasticity characteristic of mortars and has a high index of pozzolanic activity, reaching 111% with the use of 25% residue content, while obtaining a compressive strength (after 120 days of curing) of 40.0 MPa and 41.5 MPa for 0% and 25% PPR content, respectively. These results improve the efficiency ratio of cement consumption, measured in kg m-3 MPa -1, reducing it by around 30%. The residue was also evaluated regarding autogenous shrinkage, which showed that the addition of PPR, besides increasing the time of onset of the contractions, also showed a reduction in shrinkage of 37% for 25% PPR and 82% for 40% PPR content. The study presents the potential and feasibility of using waste products based on Portland cement; however, since the material possesses such noble physical characteristics, further study is required to expand its applications on an industrial and commercial scale. / A busca por novas formas de redução e tratamento dos resíduos industriais e urbanos tem levado a uma série de discussões e estratégias que incidem sobre a cadeia produtiva, sendo fundamental para a redução dos impactos ambientais. Isso abre um campo enorme e novo para pesquisa, levando a uma série de estudos relacionados à reutilização e adição destes dentro do processo industrial. O resíduo cerâmico originado no processo de polimento das placas de porcelanato não é diferente, é um efluente necessitando de tratamento das águas e deposição da parte sólida em aterros controlados com um elevado custo financeiro e ambiental. Neste trabalho foi avaliado o resíduo do polimento de porcelanato (RPP) como material cimentício suplementar (SCM), potencializando o efeito do cimento Portland em materiais cimentícios. Para caracterizar física e quimicamente o RPP, foram realizados ensaios de granulometria a laser, fluorescência de raios-X (FRX) e absorção atômica e difração por raios X (DRX). Para estudo da mistura, foram utilizadas seis composições de argamassa, de traço 1:3:0,60 substituindo o cimento por resíduo em teores de 0, 10, 20, 25, 30 e 40% em massa, sendo avaliadas por meio de ensaios de índice de consistência (flow-table), resistência a compressão, índice de atividade pozolânica (IAP), analise térmica (TG), Calorimetria e de forma qualitativa, a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostram que o resíduo mantém a consistência das argamassas e apresenta elevado índice de atividade pozolânica, atingindo 85% aos 28 dias e 104% aos 120 dias de cura, utilizando 25% de resíduo, e, obtendo, uma resistência a compressão (aos 120 dias de cura) de 40,0 MPa e 41,5 MPa para 0% e 25% de utilização de RPP, respectivamente. Esses resultados melhoram o índice de eficiência de consumo de cimento, avaliado em kg m-3 MPa -1, reduzindo-o em torno de 30%. O resíduo também foi avaliado perante a retração autógena, mostrando que a adição deste, além de aumentar o tempo para o início das contrações, há uma redução da retração autógena, chegando a 37% para 25% e 82% para o teor de 40% de RPP. O estudo apresentou o potencial e a viabilidade do uso do rejeito em produtos à base de cimento Portland, mas necessita de mais estudos que possam ampliar sua aplicação em escala industrial e comercial.

Orientador : Setsuo Iwakiri / Coorientadores : Carlos Frederico Alice Parchen e José Guilherme Prata / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 10/03/2016 / Inclui referências: f 169-182 / Área de concentração : Tecnologia e Utilização de Produtos Florestais / Resumo: Uma crescente preocupação com o desenvolvimento sustentável em todos os setores da sociedade tem se intensificado nos últimos anos, inclusive no ramo da construção civil. Para incorporar esse importante conceito em seus processos produtivos, o mercado da construção precisa buscar novas matérias-primas ecologicamente corretas. Seguindo esta tendência o presente trabalho teve como objetivos a caracterização de compósitos de madeira-cimento e a produção de blocos de baixa densidade para alvenaria, produzidos exclusivamente a partir da mistura de cimento Portland e partículas de resíduos de madeira de Pinus spp oriundos de sobejo de madeireira. Durante os estudos foram produzidos três traços de Ca(OH)2, alterando a quantidade de água para sua produção, que foram utilizados no pré tratamento das partículas. Verificou-se que o traço de Ca(OH)2 produzido com a relação de água:cal de 6,25:1 resulta em compósitos com maiores valores de resistência à compressão axial. Foram estudadas, ainda, cinco dimensões de partículas de Pinus spp, (retidas nas peneiras 2,36 mm, 4,75 mm, 6,30 mm e misturas de partículas moídas 1 e 2 vezes) e duas velocidades de vibração para conformação dos corpos de prova em mesa vibratória (220 N e 440 N). Observou-se que as partículas passantes na peneira 4,75mm e retidas na peneira com malha 2,36 mm são ideais para a produção dos compósitos e que os corpos de prova produzidos na mesa vibratória de 220 N resultam em uma mistura mais homogênea. Foram, também, investigadas a introdução do adição mineral com sílica da casca de arroz e de superplastificante nos compósitos, onde os resultados da resistência à compressão axial indicaram que a utilização dos mesmos não produziu resultado. Foi variado a adição de água na mistura (20% e 30%) e relações de madeira:cimento que variaram entre 1:1,5 e 1:2,2, os resultados recomendam o uso de 30% de adição de água e relação madeira:cimento de 1:1,5. Por fim, foram produzidos três traços de blocos vazados de madeira-cimento, utilizando-se Cimento Portland tipo CP-II Z e CP-V ARI, nos traços de madeira:cimento de 1:1,5 e 1:2,2. Constatou-se que os blocos produzidos possuem baixa densidade podendo trazer alívio de cargas nas fundações, e facilitando o transporte interno na obra, e apresentaram características de isolamento térmico superiores às de materiais cimentícios convencionais. Palavras-chave: Compósitos de Madeira-cimento. Resíduos. Blocos Vazados de baixa densidade. Desenvolvimento Sustentável. / Abstract: This research aimed to evaluate the quality of life of adult patients with hematologic cancer in the first year, after undergoing transplantation of hematopoietic stem cells. This is a quantitative, observational, longitudinal, and analytical study, carried out in a public hospital in the south region of Brazil, international reference in performing transplantation of hematopoietic stem cells. The sample consisted of forty-five adult patients with hematologic cancers undergoing this therapy. Data collection occurred from September 2013 to June 2016, in three stages of treatment: (a) pretransplant; (b) hundred days post-transplant; and (c) tree hundred and sixty days posttransplant. Sociodemographic and clinical profiles were identified and Quality of Life Questionnaire Core 30 and Functional Assessment of Cancer Therapy - Bone Marrow Transplant. Questionnaires were applied, both translated and validated for the Brazilian Portuguese. Results showed that the average age of participants was 36.6 years old, 53% (n= 4) were female, 56% (n=25) married or in a consensual union, 64% (n=29) were diagnosed with leukemia, 55% (n=25) with diagnosis' average time of one to three years, and 71% (n=32) underwent allogeneic transplantation. As for the Quality of Life Questionnaire Core 30 questionnaire, results were statistically significant for physical function in the total sample (p=0,02), and physical function (p=0,03), and fatigue (p=0,008) in the allogeneic group. Regarding the Functional Assessment of Cancer Therapy - Bone Marrow Transplant questionnaire, statistical analysis showed significant results in functional well-being areas (p=0,018), in the total sample. Functional well-being (p=0,00025), physical well-being (p=0,01) and evaluation of treatment outcome index (p=0,01), in allogeneic group. These results show the changes in the patients' quality of life, showing commitment in these areas. However, patients consider that their quality of life is good one year after transplantation, with gradual recovery of baseline parameters. The search results generate subsidies for the establishment of an effective and individualized action plan to meet the real needs of each patient. Keywords: Quality of life. Hematopoietic stem cell transplantation. Oncology nursing.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5897.pdf: 9981391 bytes, checksum: 065fc0eaa13c12b856bd17d77b583078 (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / During the past decades, the bauxite residue (BR) generated in the aluminium production was considered unusable waste. However, the difficulties and the costs associated with the residue management and storage have motivated companies to invest in innovative research to find economical and environmentally safe applications for the BRin order to reduce the volume of waste stored. In this context, the building industry offers a promising application for BR. This sort of residue could be used in large quantities in the production of Portland cement, one of the most important materials in this sector. The partnership between the aluminium and cement producers might benefit both areas, opening a great opportunity to move towards sustainable development and to minimize environmental impacts. Therefore, the aim of this study was to evaluate the use of BR as an alternative source of Al2O3 and Fe2O3 in Portland cements clinker. Four formulations were developed: one without BR, which was used as a reference composition (C1),and three others containing 3wt%(C2)7 wt%(C3) and13 wt% (C4) of BR. As the main phases-C3S, C2S, C3A e C4AF- were detected in the produced clinker, it was clear that BR addition did not affect the mineralogical composition. Nevertheless, BR contents equal or greater than7wt% resulted in the formation of C3A doped with Na, which has an orthorhombic structure. Based on the quantitative X ray diffraction results and on the phase s morphology it was found that although the presence of residue has altered the chemical composition of the clinker, the mechanical behavior of the material was not affected. The mortars prepared with these clinkers reached satisfactory compressive strength and C4 materials had values of 39MPa. The results demonstrated that the presence of the BR did not affect negatively the quality of the produced material which indicates an interesting potential application for the BR. / Durante muito tempo, o resíduo de bauxita (RB) gerado na produção de alumínio, foi considerado como um resíduo inutilizável. No entanto, as dificuldades e custos associados ao gerenciamento e armazenamento do RB têm motivado as empresas a investir em pesquisas inovadoras para encontrar aplicações econômicas e ambientalmente seguras reduzindo, assim, o volume de resíduo destinado para o armazenamento final. A indústria da construção oferece um cenário de uso promissor, pois, na produção de um dos materiais mais utilizados neste setor, o Cimento Portland, poderia ser empregado um considerável volume de RB. A parceria entre os produtores de alumínio e cimento beneficiaria ambas as empresas, bem como o meio ambiente, favorecendo o crescimento sustentável. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar clínqueres de cimentos Portland empregando-se o RB como fonte alternativa de Al2O3e Fe2O3.Foram preparadas 4 formulações: uma sem adição de RB, utilizada como referência (C1), e outras 3 com teores de resíduo de 3,6-%p (C2), 7,0-%p (C3) e 13,8-%p (C4). A adição de resíduo de bauxita não afetou a composição mineralógica do clínquer, pois as principais fasesmineralógicas- C3S, C2S, C3A e C4AF foram formadas. Contudo, nos clínqueres C3 e C4, o uso de mais de 7%-p de RB levou a formação do C3A dopado com sódio que possui estrutura ortorrômbica. Baseando-se nos resultados de difração de raios-X, morfologias e quantificações de fases, verificou-se que embora a adição de resíduo de bauxita altere a composição química do clínquer, a incorporação de até 13,8%-p de resíduo não prejudicou o comportamento mecânico do material. As argamassas preparadas com estes clínqueres apresentaram resistência a compressão satisfatória e o material C1 alcançou valores de 39 MPa após os 28 dias de cura. Finalmente, baseado nestes resultados, pode-se considerar que a presença do resíduo não afetou negativamente a qualidade do material produzido o que indica um interessante potencial de aplicação para o RB.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4603.pdf: 4986009 bytes, checksum: a36a5071413a94b0bec67b98dfad69f6 (MD5) Previous issue date: 2012-08-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / The structures of Portland cement are frequently exposed to aggressive environments, which can lead to their degradation. Thus, the study of durability is very important to avoid damages caused by early failures as well as spending on repairs. In this work, the durability of mortars and pastes prepared with a Portland cement containing bauxite residue (BR) as raw material was evaluated and Brazilian commercial cements CPV-ARI and CPII-Z 32 were used as references. Tests were also performed with addition of silica fume to the synthesized cement. The strength and the hydration products after 28 days of cure were evaluated, as well as the chemical, strength and microstructural changes of mortars and pastes subjected to Na2SO4 attack. Acidic attacks using HCl and H2SO4 and leaching tests using distillated water were also carried out. The results showed that the synthesized cement presented a NaC3A phase, which was more resistant to Na2SO4 attack. The uniaxial compressive strength of the mortar prepared with the synthesized cement after curing for 28 days was 39 MPa, and increased to 54 MPa with the addition of silica fume. However, there were some weaknesses in the hydrated structure, such as a large amount of portlandite and high porosity of mortars. The addition of silica fume could overcome these problems and also improved the mortars resistance to acidic and sulfate attacks. The leaching tests showed that sodium was the most leached element from the synthesized cement mortars. The addition of silica fume was also positive in this case, since it strongly reduced the sodium reactivity. Among the elements that could be detected, there were no excess of toxic ones leached from the synthesized cement mortars, which suggests that the BR incorporation would not damage the environment or public health safety. / As estruturas de cimento Portland estão usualmente expostas a ambientes agressivos que podem levar a sua degradação. Assim, o estudo da durabilidade é muito importante para se evitar danos por falhas prematuras e gastos com reparos. Neste trabalho, foi avaliada a durabilidade de pastas e argamassas de um cimento Portland sintetizado com resíduo de bauxita (RB) como matéria-prima, utilizando-se como referências dois cimentos comerciais brasileiros CPV-ARI e CPII-Z 32. Os ensaios também foram realizados com adição de microssílica ao cimento sintetizado. Foram avaliados a resistência mecânica e os produtos de hidratação após 28 dias de cura, bem como as transformações químicas, mecânicas e microestruturais de argamassas e pastas submetidas ao ataque por Na2SO4. Foram avaliados também o ataque ácido, por HCl e H2SO4 e a lixiviação por água destilada. Os resultados mostraram que o cimento sintetizado apresentou uma fase NaC3A, que se mostrou mais resistente ao ataque por Na2SO4. A resistência à compressão uniaxial da argamassa preparada com o cimento sintetizado após 28 dias de cura foi 39 MPa e, com a adição de microssílica, aumentou para 54 MPa. No entanto, houve algumas deficiências na estrutura hidratada, como alto teor de portlandita e maior porosidade aparente. A adição de microssílica pôde sanar esses problemas e ainda melhorou o desempenho das argamassas frente aos dois ácidos e ao ataque por sulfato. Os ensaios de lixiviação mostraram que o elemento lixiviado pelas argamassas dos cimentos sintetizados, em maior quantidade, foi o sódio, devido ao seu alto teor no RB. A adição de microssílica também foi benéfica neste caso, pois diminuiu a reatividade do sódio. Dentre os elementos que puderam ser analisados, não se observou a liberação de componentes tóxicos em excesso pelas argamassas dos cimentos sintetizados, indicando que a incorporação do RB não causaria danos ao meio ambiente ou à saúde pública.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5393.pdf: 2722216 bytes, checksum: d2788bd2b07b206ff294cb0aafe73764 (MD5) Previous issue date: 2009-02-20 / Presently, a sustainable development is considered fundamental for the success and competitivity company s. Believing in such, the major Brazilian aluminum manufactures have invested, over the last two years, more than U$S 50 millions on programs focused at sustainability. With this in mind, the aluminum industry is not saving efforts to find applications ecologically and economically feasible for its main waste. Thus, the target of the present research work was to investigate the possibility of adding red mud (in natura and calcinated) and bottom ash, solid wastes resulting from the aluminum production on Portland cement, as pozzolanic additive to the cement. Additionally, was evaluated the use of red mud on the raw meal for the production of Portland cement clinker. In order to study the pozzolanic properties (according to NBR 5752/92 e NBR 5751/92) from these wastes, tests on determination of the pozzolanic activity were carried out and one further step were prepared Portland cement samples with 6%, 14%, 30% and 50% of residue. Besides that, clinkers Portland cement were produced with 5.9 and 12% by sintering the raw meals at 1450oC. The results of the pozzolanic activity and physical and mechanical essays (setting time, expansibility and compressive strength) showed the addition of up to 46% of bottom ash did not affect negatively the quality of the produced cement. However, the red mud couldn t be considered a pozzolanic material because it has presented pozzolanic activity below the demanded limits from the Brazilian Cement Standards. The clinkers produced with red mud presented chemical and mineralogical characteristics similar to the clinker from a cement plant industry. In addition, the mortar (clinker from red mud + gypsum) presented a good compressive strength after 7 and 28 days of curing. / Atualmente, o desenvolvimento sustentável é considerado fundamental para a competitividade e o sucesso do negócio de qualquer empresa. Acreditando nisso, as maiores empresas brasileiras produtoras de alumínio investiram, nos últimos 2 anos, mais de U$S 50 milhões em programas focados em sustentabilidade. Nesse contexto, a indústria do alumínio não está poupando esforços para encontrar aplicações economicamente e ambientalmente viáveis para os seus principais resíduos sólidos. Assim, o objetivo desse projeto de dissertação foi investigar a possibilidade de adicionar cinza pesada e resíduo de bauxita (in natura e calcinado), resíduos sólidos gerados durante o processo de produção do alumínio, em formulações de cimento Portland como aditivo pozolânico. Adicionalmente, avaliou-se o uso do resíduo de bauxita como matériaprima para o clinquer Portland. Para estudar as propriedades pozolânicas desses resíduos, os mesmos foram submetidos aos testes de atividade pozolânica com cimento e com cal, segundo as normas NBR 5752/92 e NBR 5751/92 respectivamente e numa etapa posterior, preparam-se cimentos CP II-Z e o CP IV (25 e 32 MPa) com 6%, 14%, 30% e 50% de resíduo. Já para a preparação do clinquer com resíduo de bauxita, adicionaram-se 5,9 e 12,0% desse co-produto na formulação da farinha e em seguida essa mistura foi sinterizada em temperatura de 1450oC. Os resultados de atividade pozolânica e dos ensaios físicosmecânicos (tempo de pega, expansibilidade e resistência á compressão) mostraram que ao adicionar até 46,0% de cinza, a qualidade dos cimentos Portland produzidos não foi afetada negativamente. Entretanto, o resíduo de bauxita não foi considerado um material pozolânico, pois apresentou atividade pozolânica (cal e cimento) abaixo das exigências das normas brasileiras. Os clinqueres produzidos com de resíduo de bauxita obtiveram características mineralógicas semelhantes aos clinqueres industriais. Adicionalmente, a argamassa (clinquer de RB + gesso) apresentou boa resistência mecânica aos 7 e 28 dias de cura.

Orientador : Prof. Dr. Kleber Franke Portella / Coorientadora : Dra. Mariana D'Orey Galvão Portella Bragança / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 22/02/2017 / Inclui referências : f. 114-121 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A reação álcali-agregado (RAA) é um mecanismo de degradação que ocorre em diversas estruturas de concreto submetidas a condições frequentes de umidade. De forma geral, trata-se de uma reação fundamentada em interações químicas entre os minerais constituintes do agregado e os álcalis presentes no cimento Portland, em presença de água. O produto formado é um gel sílico-alcalino que se expande na presença de umidade e pode impulsionar processos de fissuração nas estruturas de concreto devido ao aumento das tensões confinantes no interior dos poros do mesmo. Atualmente, já estão disponíveis várias metodologias para indicar a presença da RAA em estruturas degradadas e avaliar previamente o potencial reativo dos agregados empregados nas obras civis. Dentre os métodos de investigação mais comuns, pode-se citar por exemplo: a análise petrográfica do agregado; a microscopia eletrônica de varredura associada à espectroscopia por energia dispersiva de raios X; e o mais comum dos métodos: a avaliação da RAA envolvendo os ensaios laboratoriais normatizados pela NBR 15577 (ABNT, 2008), que permitem o diagnóstico desta manifestação patológica por meio do monitoramento da expansão de corpos-de-prova submetidos a meios agressivos. Desta forma, utilizando os métodos descritos na normativa, a intenção deste trabalho foi estudar a influência da incorporação de nano-Fe3O4 na reatividade de agregados em argamassas e concretos de cimento Portland, quando expostos a condições ambientais desfavoráveis. Além deste estudo, também foi possível verificar a relação entre a expansão experimentada pelos CP's ensaiados e a absorção de água no decorrer do ensaio, por meio do monitoramento periódico das massas das amostras; a fim de observar a expansão devido à saturação dos materiais submetidos à condição de umidade excessiva, e avaliar a sua utilização como um método de investigação da RAA. Simultaneamente a estes estudos, concretos com adição de 1% de nano-magnetita foram investigados quanto às suas propriedades físicas e mecânicas, e a conclusão obtida foi de que, com 1 ano de idade, a adição apresentou indícios de reação com o meio cimentício e diminuiu a produção de gel de RAA no interior destes; além disso, todos os resultados apresentaram parâmetros condizentes com as recomendações normativas. As conclusões obtidas nesta pesquisa evidenciaram a possibilidade de expansão do estudo da técnica de adição de nano-magnetita para concretos, que por serem ensaiados em condições de menor agressividade tendem a reagir com a adição nanométrica, mesmo que lentamente. Além disso, os dados obtidos para o monitoramento da variação mássica nos prismas, permitiram comprovar que a técnica pode ser utilizada de forma complementar a metodologia normativa de avaliação da expansão, pois, para o monitoramento ao longo de 365 dias, o ensaio de variação dimensional indicou a ausência de reação. Os produtos formados no interior dos concretos tendem, inicialmente, a acumular-se nos poros e vazios, desta forma, a expansão dos prismas pode ocorrer apenas para idades mais avançadas, muito embora já haja formação inicial de gel, identificada pela variação de massa. Palavra-Chave: Reação álcali-agregado. Manifestação patológica. Métodos de investigação. Nano-magnetita. Variação mássica. / Abstract: Alkali-aggregate reaction (AAR) is a degradation mechanism that occurs in several concrete structures subject to constant humidity conditions. In general, it is a reaction based on chemical interactions among the aggregate mineral components and alkalis contained in Portland cement, in presence of water. The formed product is a silico-alkaline gel that expands in the presence of moisture and may boost cracking processes at concrete structures due to increased confined stress inside their pores. Currently, several methods are available to diagnose the presence of AAR in degraded structures and perform a prior evaluation of the reactive potential of aggregates used in engineering works. Amongst the more common methods of investigation, some are worth mentioning, such as: aggregate petrographic analysis, scanning electron microscope associated with energy dispersive spectroscopy X-ray and the most common method: evaluation of AAR involving NBR 15577 standardized laboratory tests (ABNT, 2008), that allows the diagnosis of pathological manifestations by monitoring the expansion on samples subjected to aggressive environments. Thus, using the methods described in the normative, the primary intention was to study the influence of nano-Fe3O4 embedding in the reactivity of aggregates in Portland cement mortars and concretes when exposed to unfavorable environmental conditions. Aside from this study, it was also possible to verify the relationship between the expansion experienced by the samples tested and the water absorption during testing, by periodic monitoring of the sample masses; in order to observe the expansion due to saturation of the samples subjected to excessive moisture conditions, and evaluate its use as an additional method of AAR investigation. Simultaneously, concretes with a 1% addition of nano-magnetite were investigated as to their physical and mechanical properties, and it was concluded that, within 1 year, the addition didn't show any signs of reaction with cement and decreased the production of AAR gel on the inside of these samples; besides, all results presented parameters fitting with standardized recommendations. The conclusions obtained from this study shows the possibility of expanding the study of nano-magnetite additions techniques for concrete, which, because they are tested in less aggressive conditions, tend to react with nanometric additions, even if slowly. Furthermore, the data obtained for monitoring the mass variations in the prisms, proved that the technique can be utilized, complementarily to the standard expansion evaluation methodology, since, for the 365 days monitoring, the dimensional variance test indicated the absence of reaction. The products formed within the concrete tend at first to accumulate in the pores and voids, thus the expansion of the prisms can occur only for more advanced ages, although there are already initial gel formation, identified by mass variation. Keywords: Alkali-aggregate reaction. Pathological manifestation. Investigation methods. Nano-magnetite. Mass variation.t

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438650-Texto+Completo-0.pdf: 10714196 bytes, checksum: afe6821031ca980065a1b68ea1f81fd7 (MD5) Previous issue date: 2012 / The issue of greenhouse gases particularly the emission of carbon dioxide into the atmosphere, has concerned the world opinion about climate changing. Therefore new technologies to diminish these gases have been developed in order to restrain global warming. Geologic carbon sequestration is been appointed as one effective way to achieve this goal for a short period of time. However, researches show that when injecting carbon dioxide into sedimentary geological formations, deep saline aquifers, coal seams and depleted or abandoned fields of oil exploration the environment becomes more aggressive and the material used in oil well construction is subjected to successive chemical attacks, which may compromise its integrity, allowing gas leakage and occasional contamination. It has been observed that class G cement paste may suffer some degradation in a shorter period of time than expected oil well service life due to a chemical attack in presence of CO2. The cement paste plays an important role in isolating other well components from the production areas. Thence, admixtures, which modify cement compound properties, may be used in order to increase the slurry performance. The purpose of this paper is to determine the changes caused by adding these substances into properties of cement paste, both fresh and hardened. Also, it is necessary to study the influence of water reducing anti-foam and silica fume admixtures on the resistance to carbonation in cement pastes whether they are used individually whether together. Different amount of admixtures pastes have been subjected to carbonation tests in acid environment in two degradation environments – wet superficial CO2 and water saturated with CO2 – at temperature and pressure conditions of 70º C and 15MPa respectively during a 7 day time period. Differential thermal analysis (TGA) and the use of optical microscopy scanning electron (SEM) were used to determine the matrix changes of cement paste induced by the incorporation of admixtures. Changes in the strength were also evaluated. Results showed that all mechanical properties were improved with the use of admixtures tested, while the resistance to carbonation showed positive results in low w/c pastes, anti-foam and all the admixtures together. However, silica fume incorporation, individually and water reducing admixture provided a decrease of resistance to degradation in CO2 presence. / As mudanças climáticas têm gerado preocupação mundial a respeito da emissão de gases de efeito estufa, em especial a liberação de gás carbônico na atmosfera. Assim, vem-se desenvolvendo tecnologias que visam à mitigação desses gases, para conter o aquecimento global. O sequestro geológico de carbono tem sido apontado como uma das formas mais importantes para se alcançar este objetivo. Entretanto, pesquisas demonstram que ao se injetar o gás carbônico em formações rochosas sedimentares, aquíferos salinos, jazidas de carvão e campos de exploração de petróleo maduros ou abandonados, o meio se torna mais agressivo e os materiais empregados na construção dos poços estão sujeitos a ataques ácidos que podem comprometer sua integridade, possibilitando o vazamento deste gás e ocasionais contaminações. Observa-se que a bainha de cimento classe G, importante para isolar os demais componentes do poço e as zonas de produção, pode degradar-se em um período de tempo muito menor do que a vida útil projetada para o poço devido ao ataque ácido em presença de CO2. Para aumentar o desempenho da pasta, podem ser empregadas substâncias, normalmente chamadas de aditivos, que modificam as propriedades do compósito cimentício. O objetivo deste trabalho é estudar a influência dos aditivos redutor de água, desincorporador de ar e sílica ativa na resistência ao ataque ácido nas pastas de cimento, empregados individualmente e em conjunto. Pastas com diferentes teores de aditivos foram submetidas a ensaios de carbonatação em meio ácido, em dois meios de degradação, CO2 supercrítico úmido e água saturada com CO2, nas condições de temperatura e pressão de 70°C e 15 MPa, respectivamente, durante o período de 7 dias. Para determinar o efeito da utilização dos aditivos, sobre a composição da matriz cimentícea, foram empregados análise termogravimétrica (TGA), além do emprego de microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), para análises microestruturais. Também foram avaliadas as alterações na resistência à compressão. Resultados mostram que todas as propriedades mecânicas são melhoradas com o emprego dos aditivos testados, enquanto a resistência ao ataque químico em presença de CO2 apresenta resultados positivos em pastas aditivadas com redutor de água e desincorporador de ar e com o emprego de todos em conjunto. Entretanto, a incorporação de sílica, individualmente, proporciona redução na resistência à degradação em presença de CO2.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438724-Texto+Completo-0.pdf: 14689669 bytes, checksum: a1ef097caab3eeeb45c677d83ab88027 (MD5) Previous issue date: 2012 / In the scenario of CO2 geological storage aiming mitigation of environmental impacts, the degradation of the materials used in the construction of wells, which may occur over time, becomes a concern, since it can facilitate the gas leakage to the surface. The major risk is the degradation of the cement that can occur in the presence of CO2 and water or brine promoting acid carbonation that causes an increase in permeability and porosity, and loss in mechanical properties. The most susceptible regions to the escape of CO2 caused by degradation of the cement are the interfaces with the steel pipe casing and with the rock formation. This study aims investigate the degradation of class G cement paste by CO2, simulating conditions similar to a 1. 500 meter-depth well, which corresponds to a 70 °C temperature and a 15 MPa pressure, at its interfaces with the steel and sandstone of Rio Bonito Formation (Paraná Basin). The degradation of the cement paste, either in the supercritical CO2 or water saturated with CO2 media in the presence of sandstone rock and carbon steel has led to the formation of calcium and iron carbonates and subsequent dissolution of these carbonates at the interfaces with the rock and steel, creating regions of porosity. The sandstone did not constitute an obstacle for the passage of CO2, indicating that the precipitation of carbonates in the pores of the sandstone in an amount great enough to difficult or prevent the passage of CO2 probably only occurs with a long term exposure to CO2.The supercritical CO2 medium provided a greater chemically altered area if compared with the use of water saturated with CO2. However, the use of water saturated with CO2 was more aggressive to the interfaces since promoted its displacement, which indicates that the CO2 has migrated more easily through the upper and lower faces of the specimens. For the shorter times of exposure to humidified CO2 or water saturated with CO2, 7 and 14 days, the degradation depth of the cement paste was small (<1mm); however, the CO2 percolation reached 4 mm after 28 days. / No cenário de armazenamento geológico de CO2, visando mitigação de impactos ambientais, a degradação dos materiais utilizados da construção dos poços, que pode ocorrer ao longo do tempo, passa a ser uma preocupação uma vez que pode propiciar o vazamento deste gás para a superfície. Um risco importante é a degradação da pasta de cimento em presença de CO2 e água ou salmoura, ocorrendo a carbonatação em meio ácido que gera aumento da permeabilidade, porosidade e perda nas propriedades mecânicas. As regiões mais sucetívies à fuga da CO2, ocasionada pela degradação da pasta de cimento, são as interfaces da pasta de cimento com o tubo de aço do revestimento e com a formação rochosa. Este trabalho tem como finalidade estudar a degradação por CO2 da pasta de cimento classe G, simulando condições próximas de poços de profundidade de 1. 500 m, que corresponde a uma temperatura de 70 °C e uma pressão de 15 MPa, nas suas interfaces com o aço e rocha sedimentar arenosa da Formação de Rio Bonito (Bacia do Paraná) em tempos de 7, 14 e 28 dias. A degradação da pasta de cimento, tanto no meio CO2 supercrítico ou em água saturada com CO2, em presença de rocha arenito e do aço ao carbono, levou à formação de carbonatos de cálcio e de ferro e posterior dissolução desses carbonatos nas interfaces com a rocha e com o aço, criando regiões porosas. Considerando os tempos de reação utilizados neste trabalho, a rocha arenito não constituiu obstáculo significativo para a passagem do CO2, indicando que a precipitação de carbonatos nos poros da rocha em quantidade suficiente para dificultar ou impedir a passagem de CO2 provavelmente só ocorrerá com longos tempos de exposição ao CO2.O meio de CO2 supercrítico úmido propiciou uma maior área alterada quimicamente se comparada com o meio de água saturada com CO2. No entanto, o meio de água saturada com CO2 mostrou-se mais agressivo para as interfaces, uma vez que promoveu a perda de aderência das mesmas devido o CO2 ter migrado mais facilmente pelas faces superior e inferior dos corpos de prova. Para os tempos mais curtos de exposição ao CO2 úmido ou água saturada com CO2, 7 e 14 dias, houve um pequeno avanço da frente de degradação na pasta de cimento (< 1 mm), entretanto, aos 28 dias a difusão do CO2 atingiu 4mm.

As cinzas volantes (CV) são subprodutos obtidos na geração de energia elétrica, a partir do carvão mineral, em usinas termelétricas. Como possuem propriedades pozolânicas, são adquiridas pelas indústrias cimenteiras e concreteiras. Porém, grande parcela dessas CV ainda é disposta no meio ambiente, pois a sua geração é superior ao seu consumo. Assim, este trabalho teve como objetivo geral a obtenção de aglomerantes especiais, isentos de clínquer, a partir da álcali-ativação da CV. Para isso foram estudadas a influência da matéria-prima (duas CV foram utilizadas de forma independente), de dois ativadores alcalinos (na forma isolada – NaOH (N/S 0,20, N/S 0,30 e N/S 0,40) e na forma combinada – NaOH + Ca(OH)2 (C/S 0,05, C/S 0,15 e C/S 0,25)), da temperatura de cura nas primeiras 24 h (três temperaturas foram usadas: 50, 65 e 80°C), e da idade das amostras ( 1, 7, 28, 91 e 180 dias) nas características mecânicas e microestruturais das amostras álcaliativadas. Para as amostras preparadas com ativador na forma isolada, as argamassas com relação molar N/S 0,40, curadas à 80°C/24 h, foram as que atingiram as resistências à compressão mais elevadas, independente do tipo de CV. Por outro lado, o uso combinado de solução ativadora à base de NaOH + Ca(OH)2 deve ser utilizado de forma cautelosa. Apesar das amostras C/S 0,15 e C/S 0,25 terem atingido os valores de resistência à compressão mais elevados de todas as combinações estudadas nesse trabalho na idades de 1 e 7 dias, a partir da idade de 28 dias foi verificado decréscimo na resistência, prolongando-se em idades posteriores. Tal decréscimo não foi verificado para as amostras C/S 0,05. Isto significa que o comportamento instável observado pode estar relacionado com a concentração do Ca(OH)2 na solução ativadora combinada. O uso combinado de MEV/EDS, DRX e IV não foi suficiente para entender esse mecanismo deletério nem identificar possíveis compostos expansivo, havendo a necessidade de serem utilizadas outras ferramentas, como por exemplo, a ressonância magnética nuclear acomplada com ângulo mágico de spin (RMN-MAS). Portanto, aglomerantes à base de cinzas volantes ativadas com solução de NaOH apresentaram bom desempenho mecânico, atingindo resistências da ordem de 16 MPa e 24 MPa nas idades de 1 e 7 dias. Isso mostra que esse material apresenta potencialidade técnica como um importante substituto do cimento Portland, sobretudo em indústrias de artefatos de concreto préfabricados.