No processo de beneficiamento da vermiculita é gerado um resíduo fino para o qual atualmente ainda não foi desenvolvida uma aplicação que possibilite a utilização em larga escala. Uma alternativa que vem sendo estudada é a associação com cimento Portland em composições de argamassas e concretos, em função da composição química do resíduo: elevada quantidade de alumínio, silício e magnésio, que podem apresentar interações com o ligante. No entanto, em função da elevada área superficial específica, em comparação ao cimento, sua utilização nas composições pode afetar a demanda de água de amassamento e limitar a sua aplicação. Para tanto, uma alternativa é a calcinação deste resíduo fino, assim como é realizado para outras argilas (caulim, por exemplo), para que a área superficial específica (ASE) seja menor e eventualmente ative propriedades pozolânicas na respectiva argila. Deste modo, neste trabalho foram avaliadas as diversas características de pastas cimentícias após adição de resíduo fino de vermiculita: reação química, formação dos produtos hidratados, propriedades reológicas, tanto após a mistura como ao longo da hidratação. Foi verificado que de forma geral a reação química não é afetada após a adição de vermiculita, embora a formação de aluminatos seja intensificada na composição com maior quantidade de resíduo in natura. Com relação ao seu comportamento no estado fresco, foi observado que a maior ASE do resíduo impacta fortemente as propriedades reológicas das pastas, embora que com um teor de 5% as mudanças sejam menores. Utilizando-se dessas mesmas composições para a avaliação do desempenho no estado endurecido de argamassas, foi verificado que não há efeito sobre essas propriedades até 5% de substituição, independentemente do tratamento térmico empregado. Assim, considerando aspectos econômicos de transporte assim como os custos decorrentes da calcinação, pode-se recomendar a adição de 5% de vermiculita in natura sem comprometer o desempenho dos produtos, embora não se possa precisar com os dados obtidos a sua durabilidade ao longo do uso. / In the process to obtaining vermiculite a fine residue is generated, which does not yet have a large-scale application. An alternative that has been studied is the association with Portland cement in mortar and concrete formulations, as a function of the chemical composition of the residue: high amount of aluminium, silicon and magnesium which may have interactions with the binder. However, the residue has a high specific surface area, in comparison to cement, a fact that can increase the water-demand to mix and limit its application. For this, an alternative is the calcination of this fine residue, as it is done for other clays (kaolin, for example), so that the specific surface area (SSA) is smaller and eventually activates pozzolanic properties in the respective clay. Thus, in this work the various characteristics of cement pastes after addition of vermiculite fine residue were evaluated: chemical reaction, formation of the hydrated products, rheological properties, both after mixing and along the hydration. It was verified that in general the chemical reaction is not affected after the addition of vermiculite, although the formation of aluminates is intensified in the composition with greater amount of in nature residue. Regarding its behaviour in the fresh state, it was observed that the higher SSA of the residue strongly impacts the rheological properties of the pastes, although with a 5% content the changes are minimal. Using these same compositions to evaluate the performance in the hardened state of mortars, it was verified that there is no effect on these properties up to 5% of substitution, regardless of the thermal treatment used. Thus, considering the economic aspects of transport as well as the costs of calcination, it is possible to recommend the addition of 5% of vermiculite in nature without compromising the performance of the products, although it is not possible to determine the its durability during the use.

<p><font face="Helvetica"> <p align="left">The objectives of this study were:&nbsp / To review and understand flow and transport processes in unsaturated zones. In this study, particular emphasis is placed on understanding mechanisms that cause non-uniform (preferential) flow for two casestudies, namely the Cape Flats sandy environment and the Mpumalanga Highveld fractured rock environment.&nbsp / To evaluate the adequacy of models, in particular MACRO 5.0, in simulating flow and transport in the vadose zone, by making use of two case study sites (Cape Flats and Mpumalanga Highveld). Of particular importance is the evaluation of transfer coefficients to represent fluid and solute exchange between macropores and matrix.&nbsp / To run a sensitivity analysis with MACRO 5.0 in order determine which input model parameters are the most relevant in describing the effects of preferential flow in water and solute transport.</p> </font></p>

Se trata el problema de consolidación bidimensional de arcillas blandas saturadas a partir de un estado inicial producido por un proceso de carga sin drenaje. Se elabora un modelo en tensiones efectivas que define el comportamiento del suelo como un material elastoplástico isótropo rigidizable del tipo no-asociado. Se desarrolla un método de análisis que tiene en cuenta la variación de las tensiones totales durante la consolidación mediante un procedimiento iterativo admitiendo la posibilidad de considerar el terreno heterogéneo con permeabilidad anisótropa y carga variable con el tiempo. La resolución se lleva a cabo por el método de elementos finitos. Se analiza un caso típico teórico y un caso real comparando en este ultimo los resultados obtenidos y las medidas efectuadas. / A model is presented for the analysis of consolidation problems of soft clays. The soil is treated as an elastoplastic material, strain hardening and with a flow rule of non-associated type. The numerical analysis is performed by a finite element method, in which the consolidation and effective stress-strain analyses are performed separately and then coupled by means of an iterative method. The case of a strip footing on the surface of a clay layer is analyzed. The influence of the soil stress-strain properties is evaluated, as well as the permeability anisotropy and the load variation with time.

The emphasis of this dissertation is on using numerical and plasticity based methods to study two main areas of offshore geotechnics. The first part of this dissertation focuses on the undrained behavior of deeply embedded anchor plates under combined shear and torsion. Plate anchors are increasingly being used instead of typical foundation systems to anchor offshore floating platforms to sustain uplift operating forces. However extreme loading cases would create general loading conditions involving six degrees of freedom. The focus of my research was to evaluate the bearing capacity of plate anchors under two-way horizontal and torsional loading and to study the decreasing effect of torsional moment on the horizontal bearing capacity of these foundations. The study takes advantage of several approaches: Numerical simulation (two and three dimensional finite element analysis) Evaluating and modification of the available plasticity solutions Developing equations for three degree-of-freedom yield locus surfaces The same methodology is applied to evaluate the response of shallow foundations for subsea infrastructure subjected to significant eccentric horizontal loads. The second part of this study focuses on offshore geohazards. Coastal communities and the offshore industry can be impacted directly by geohazards, such as submarine slope failures, or by tsunamis generated by the failed mass movements. This study aims at evaluating the triggering mechanisms of submarine landslide under cyclic wave and earthquake loading. A simple effective stress elasto-plastic model with a minimal number of parameters accounting for monotonic and cyclic response of fine-grained material is developed. The new constitutive soil model could be used to simulate case histories and conduct parametric study to evaluate the effect of slope inclination angle, the earthquake loading with different PGA, frequency content, and duration, as well as various deposition rates to simulate different over pressure levels. This study will generate more insight on the static and cyclic behavior of submarine slopes and influencing factors on their triggering mechanisms using more comprehensive and realistic modeling tools. Several objectives are defined: Developing an appropriate constitutive formulation, Evaluating the constitutive model and material parameters for available databases.

<p><font face="Helvetica"> <p align="left">The objectives of this study were:&nbsp / To review and understand flow and transport processes in unsaturated zones. In this study, particular emphasis is placed on understanding mechanisms that cause non-uniform (preferential) flow for two casestudies, namely the Cape Flats sandy environment and the Mpumalanga Highveld fractured rock environment.&nbsp / To evaluate the adequacy of models, in particular MACRO 5.0, in simulating flow and transport in the vadose zone, by making use of two case study sites (Cape Flats and Mpumalanga Highveld). Of particular importance is the evaluation of transfer coefficients to represent fluid and solute exchange between macropores and matrix.&nbsp / To run a sensitivity analysis with MACRO 5.0 in order determine which input model parameters are the most relevant in describing the effects of preferential flow in water and solute transport.</p> </font></p>

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoPSD.pdf: 1922919 bytes, checksum: 54dfc0d5fe53e83de5babd021bd83da6 (MD5) Previous issue date: 2007-03-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Heating rate is one of the main variables that determine a fire cycle. In industrial processes that use high temperatures, greater fire great can reduce the cost of production and increase productivity. The use of faster and more efficient fire cycles has been little investigated by the structural ceramic industry in Brazil. However, one of the possibilities that aims at modernizing the sector is the use of roller kilns and the inclusion of natural gas as fuel. Thus, the purpose of this study is to investigate the effect of heating rate on the technological properties of structural ceramic products. Clay raw materials from the main ceramic industries in the state of Rio Grande do Norte were characterized. Some of the raw materials characterized were formulated to obtain the best physical and mechanical properties. Next, raw materials and formulations were selected to study the influence of heating rate on the final properties of the ceramic materials. The samples were shaped by pressing and extrusion and submitted to rates of 1 ?C/min, 10 ?C/min and 20 ?C/min, with final temperatures of 850 ?C, 950 ?C and 1050 ?C. Discontinuous cycles with rates of 10 ?C/min or 15 ?C/min up to 600 ?C and a rate of 20 ?C/min up to final temperature were also investigated. Technological properties were determined for all the samples and microstructural analysis was carried out under a number of fire conditions. Results indicate that faster and more efficient fire cycles than those currently in practice could be used, limiting only some clay doughs to certain fire conditions. The best results were obtained for the samples submitted to slow cycles up to 600 ?C and fast fire sinterization up to 950 ?C. This paper presents for the first time the use of a fast fire rate for raw materials and clay formulations and seeks to determine ideal dough and processing conditions for using shorter fire times, thus enabling the use of roller kilns and natural gas in structural ceramic industries / A taxa de aquecimento ? uma das principais vari?veis que determinam um ciclo de queima. Em processos industriais que utilizam elevadas temperaturas, uma maior velocidade de queima pode proporcionar uma diminui??o do custo de produ??o e aumento da produtividade. A ind?stria de cer?mica estrutural pouco tem investigado sobre a utiliza??o de ciclos de queima mais r?pidos e eficientes. Entretanto, uma das possibilidades que visam ? moderniza??o do setor ? a utiliza??o de fornos a rolos e a inclus?o do g?s natural como combust?vel. Neste contexto, o objetivo deste trabalho ? investigar o efeito da velocidade de aquecimento nas propriedades tecnol?gicas de produtos para cer?mica estrutural. Foram caracterizadas mat?riasprimas argilosas dos principais p?los cer?micos de Rio Grande do Norte. Algumas das mat?riasprimas caracterizadas foram formuladas visando obter as melhores propriedades f?sicas e mec?nicas. Em seguida, foram selecionadas mat?riasprimas e formula??es para o estudo da influ?ncia na taxa de aquecimento nas propriedades finais dos materiais cer?micos. As amostras foram conformadas por prensagem e extrus?o e submetidas ?s taxas de 1 ?C/min, 10 ?C/min e 20 ?C/min, com temperaturas finais de 850 ?C, 950 ?C e 1050 ?C. Tamb?m foram investigados os ciclos descont?nuos com taxas de 10 ?C/min ou 15 ?C/min at? 600 ?C e taxa de 20 ?C/min at? a temperatura final. Foram determinadas propriedades tecnol?gicas para todas as amostras e realizada a an?lise microestrutural em algumas condi??es de queima. Resultados indicam que ? poss?vel utilizar ciclos de queima mais r?pidos e eficientes que os atuais, limitando apenas algumas massas argilosas para certas condi??es de queima. Os melhores resultados foram obtidos para as amostras submetidas aos ciclos lentos at? 600 ?C e sinteriza??o com queima r?pida at? 950 ?C. Este trabalho apresenta como contribui??o original a utiliza??o de uma taxa de queima r?pida para mat?riasprimas e formula??es argilosas, procurando determinar as condi??es ideais de massas e de processamento para o uso de um menor tempo de queima, possibilitando assim, a utiliza??o de fornos a rolos e do g?s natural pelas ind?strias de cer?mica estrutural

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-07-20T14:11:24Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8947810 bytes, checksum: 361c87c4fe47912385725f1a77079071 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T14:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8947810 bytes, checksum: 361c87c4fe47912385725f1a77079071 (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / The color obtained after the burning step of structural ceramics is a feature that can be a determining factor in choosing the final product by the consumer which appears increasingly discerning, demanding the provision of more uniform products, always associating the aesthetic aspects to the technological properties product. Research that attempts to correlate the color variables of the ceramic pieces to their technological properties, thereby aiding the production process at structural ceramics industry, there are no. In this sense the main objective of this work is to study the possible variables that influence the formation of the color of the structural ceramics as well as associate the color variations and shades the technological properties of the ceramic product. It developed an experimental project divided into five stages. The first step is presented throughout the collection procedure, preparation and characterization of the raw materials used. In the second stage evaluation is made of the variation of the color of the ceramic products due to the chemical composition of the samples. In step III is made the analysis of the variation in color depending on processing variables as burning temperature, hold time, burning rate and pressing conditions. In steps IV and V were evaluated respectively, the main technological properties and the microstructure of the ceramic pieces developed. The results show that the chemical composition of each raw material is largely responsible for the formation of the color of the ceramic pieces, depending on the iron oxide content present in clays. The processing variables as burning rate and pressing conditions shown to have little influence on the variation of tonality of parts as well as in their technological properties. Increasing the burning temperature promoted an accentuation in tonalities of the ceramics pieces, emphasizing the white and red colors presented by the final product, as well as caused significant variations in their technological properties, such as water absorption and apparent porosity reduced and increased apparent specific mass and flexural strength. / A cor obtida após a etapa de queima das cerâmicas estruturais é uma característica que pode constituir fator determinante na escolha do produto final pelo consumidor que se apresenta cada vez mais criterioso, exigindo a oferta de produtos mais uniformes, associando sempre os aspectos estéticos às propriedades tecnológicas dos produtos. Pesquisas que busquem correlacionar as variáveis de cor das peças cerâmicas às suas propriedades tecnológicas, auxiliando assim o processo produtivo na indústria de cerâmica estrutural não existem. Nesse sentido o objetivo principal desse trabalho é estudar as possíveis variáveis que influenciam na formação da cor das cerâmicas estruturais, bem como associar as variações de cor e tonalidades às propriedades tecnológicas do produto cerâmico. Foi desenvolvido um projeto experimental dividido em cinco etapas. Na primeira etapa é apresentado todo o procedimento de coleta, preparação e caracterização das matérias primas utilizadas. Na segunda etapa é feita a avaliação da variação da cor dos produtos cerâmicos em função da composição química das amostras. Na etapa III é feita a análise da variação da cor em função das variáveis de processamento como temperatura de queima, tempo de patamar, taxa de queima e condições de prensagem. Nas etapas IV e V foram avaliadas, respectivamente, as principais propriedades tecnológicas e a microestrutura das peças cerâmicas desenvolvidas. Os resultados apontam que a composição química de cada matéria prima é a grande responsável pela formação da cor das peças cerâmicas, em função do teor de óxido de ferro presente nas argilas. As variáveis de processamento como taxa de queima e condições de prensagem mostraram ter pouca influência na variação da tonalidade das peças, assim como nas suas propriedades tecnológicas. O aumento da temperatura de queima promoveu uma acentuação nas tonalidades das peças cerâmicas, realçando as cores branca e vermelha apresentadas pelos produtos finais, assim como também promoveu variações significativas nas suas propriedades tecnológicas, como redução da absorção de água e porosidade aparente, e aumento da massa específica aparente e tensão de ruptura è flexão.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-09T18:33:58Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-09T18:33:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretanos em dispersão aquosa (NWPUs) e argilas hidrofílicas do tipo montimorilonita (MMT) de natureza sódica e cálcica. Os monômeros empregados na síntese foram: poli(glicol propilênico) (PPG); copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 7% de EG; ácido dimetilolpropiônico (DMPA) e diisocianato de isoforona (IPDI). Os NWPUs tiveram as argilas, previamente deslaminadas em água e incorporadas à formulação no momento da dispersão do prepolímero. Dispersões aquosas (WPUs), sem a presença de argila, foram sintetizadas como base, nas quais foram variadas a razão NCO/OH e a proporção de copolímero em relação ao PPG. Nas formulações NWPUs, foram variados também o teor de argila em relação à massa de prepolímero e o tipo de argila sódica e cálcica. As dispersões foram avaliadas, quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectrometria na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). A resistência térmica dos filmes foi determinada por termogravimetria (TG) e a resistência mecânica dos filmes foi avaliada por ensaios mecânicos em dinamômetro. O grau de absorção de água dos filmes também foi determinado. A formação de nanocompósitos à base de água foi confirmada pela ausência do pico de XRD, característico das argilas empregadas na maioria dos filmes analisados. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem argilas (WPUs). Os revestimentos formados a partir da aplicação das dispersões aderiram à maioria dos substratos testados (metal, vidro, madeira e papel) formando superfícies homogêneas / In this work nanocomposites (NWPUs) based on waterborne polyurethanes and hydrophilic montimorillonite clays (MMT) were synthesized. Polypropyleneglycol (PPG), poly(ethylene glycol-b-propylene glycol) (EG-b-PG) containing 7% of ethylene glycol (EG), dimethylolpropionic acid (DMPA) and isophorone diisocyanate (IPDI) were employed in polyurethane synthesis. The NWPUs were prepared with calys previously exfoliated in water, and were added at the moment of dispersion. Different formulations were obtained from WPUs, without clays, by varying the NCO/OH ratio, and the proportions of PPG and EG-b-PG. For NWPUs formation was varied the content of clays with different cations (Na+ and Ca+2). The properties of the dispersions were evaluated in terms of their solid content, particle size and viscosity. The cast films obtained were characterized by infrared spectrometry (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM). The thermal stability of the films was evaluated by thermogravimetry (TG) and mechanical properties in a dynamometry. X-ray diffraction and scanning electron microscopy examinations were determined confirming the nanocomposite formation. NWPUs films showed improved properties in comparison with WPUs Coatings obtained by the application of the dispersions in substrates as wood, metals, paper and glass were homogeneous and showed good adherence

A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPUs) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPUs). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicas