Os policarboxilatos são macromoléculas utilizadas como dispersantes de alta eficiência em composições cimentícias reduzindo a viscosidade das suspensões e minimizando a quantidade de água utilizada para o processamento. Estes aditivos são muito eficientes por promover estabilização eletroestérica devido a grupos funcionais que geram cargas e se adsorvem na superfície das partículas e suas cadeias poliméricas laterais apolares (side chains). Por isto, esses aditivos têm sido amplamente empregados em composições de concretos. No entanto, além de alterar as características reológicas dos materiais cimentícios, a utilização de policarboxilatos afeta também o potencial de superfície, as reações de hidratação dos cimentos, e as propriedades viscoelásticas dos materiais. Desta forma, neste trabalho foram avaliados os efeitos da variação do teor de policarboxilato éter - Glenium 51 - em suspensões de cimento Portland (CPIIE) a partir de ensaios de reometria rotacional e oscilatória, calorimetria de condução isotérmica e medidas de potencial zeta por ESA. Os resultados demonstram que para teores de 0.05 a 1.50 % de aditivo ocorre a diminuição da viscosidade e da tensão de escoamento e aumento do tempo de pega dos cimentos. Estes comportamentos foram atribuídos à adsorção do aditivo na superfície das partículas de cimento em que o desempenho varia em função do tempo. Nos primeiros momentos da adsorção o efeito espacial é majoritário e se tornando também eletrostático após 15 h devido à reação do cálcio iônico com as moléculas de policarboxilato. O consumo dos íons cálcio faz com que a velocidade da reação de hidratação seja reduzida retardando o início e o final de pega. Para teores de aditivo superiores a 3,00 % o sistema passa a apresentar um comportamento viscoelástico que não é adequado para o uso em materiais cimentícios. / The polycarboxylates are macromolecules used as high efficiency dispersants in cement compositions reducing the suspensions viscosity and the volume of water used in the processing. These additives are very efficient in promoting electrosteric stabilization due to functional groups that create charges and are absorbed by the particles\' surface and their side chains. That\'s the reason why these additives have been used in concrete compositions. However, besides the change polycarboxylates cause to the rheologic characteristics of cementitious materials, the use of polycarboxylates affects also the surface potential, the cement hydratation reactions, and the materials\' viscoelastic proprieties. In this work, the effects of ester polycarboxylate glenium 51 levels of variation were rated in Portland cement suspension (CP II-E) using rotational rheometry and oscillatory, isothermal conduction calorimetry and zeta potential measurement by ESA. The results show that for 0,05 to 1,50% levels of additives there was a reduction in viscosity and yield stress and an increase in the cement\'s setting time. These behaviors were attributed to the adsorption of the additive by the surface of the cements\' particles whose performance alters because of the time function. In the adsorption\'s first steps the spatial effects are the majority, while after 15 hours they also become electrostatic due to the reaction of the ionic calcium with the polycarboxylate molecules. The calcium ions waste leads to a reduction of the velocity of the hydratation reaction, slowing down the beginning and the end of setting time. For higher than 3,00% additive content, the system shows a viscoelastic behavior that is not fit for the use of cementitious materials.

A força de adesão entre resinas e ligas de metais básicos resulta do embricamento mecânico entre a superfície do metal e a resina e da interação química entre óxidos presentes na superfície dos metais e monômeros adesivos das resinas compostas. A literatura, entretanto, mostra que ainda persistem algumas dúvidas sobre a interação entre os diversos tipos de sistemas adesivos e metais básicos, por isso, essa pesquisa visa: verificar se a presença do Be na composição de ligas a base de Ni-Cr influencia a união metal básico/resina; comparar dois cimentos resinosos adesivos nessa função e verificar a influência da utilização de condicionadores (primers) adesivos metálicos para ligas nobres sobre essa união. Após 2500 termociclos, foram realizados testes de resistência à tração em 160 corpos-de-prova, que consistiam de dois discos de Ni-Cr-Be (Verabond – Aalba Dental Inc., Cordelia, CA-USA) com 6 mm de diâmetro e 2 mm de espessura cimentados entre si, e dois discos de Ni-Cr (Durabond - Odonto Comercial Importadora Ltda, São Paulo, SP), com as mesmas dimensões, cimentados entre si. Foram utilizadas diferentes marcas comerciais de sistemas adesivos: os cimentos resinosos adesivos, Panavia F (Kuraray Co. Ltd.), Bistite II DC (Tokuyama Corp.) e os agente de união (primers adesivos metálicos), Alloy Primer (Kuraray Co. Ltd. ), Metaltite (Tokuyama Corp.) e Cesead Opaque Primer (Kuraray Co. Ltd.). Discos cimentados sem primers serviram como grupo controle. Os resultados mostraram que houve diferença estatisticamente significante entre as duas ligas (Ni-Cr-Be –24,82 ± 7,6 MPa e Ni-Cr - 22,32 ± 7,9 MPa). Já para os cimentos houve superioridade adesiva do cimento Panavia F, que obteve média de resitência adesiva de 27,49 ± 4,8 MPa, sobre o cimento Bistite II, que obteve média de resistência adesiva de 19,63 ± 8,4 MPa. Os primers utilizados não apresentaram influência positiva sobre o Panavia F já que os grupos sem primer para esse cimento obtiveram média de 28,18 ± 5,6 MPa que é equivalente a média dos outros grupos com Panavia. Entretanto, para o cimento Bistite II DC os primers Alloy Primer e Metaltite obtiveram as menores médias, 12,7 ± 7,6 MPa e 15,71 ± 4,8 MPa respectivamente, enquanto sem primer, ou com o Cesead Opaque Primer, as médias foram significantemente superiores, 24.47 ± 6 MPa e 25.70 ± 6,8 Mpa respectivamente. Diante dos resultados conclui-se que os primers adesivos metálicos não potencializaram a adesão de cimentos resinosos adesivos sobre ligas de Ni-Cr. / The bond strength for resin and basic metals comes from the interaction between oxides in the metal surface and adhesive monomers in the composite resins composition. The literature shows that still are some questions about this interaction so this research intends to: verify if the presence of Be at Ni-Cr alloy plays some influence for this union, compare two resin luting cements at this function and study the influence the use of metal primers for noble metals in this mecanism of adhesion. After 2500 thermocycles, tensile bond strength tests were loaded at 160 specimens, which consisted of two metals discs with 6 mm in diameter and 2 mm thick from a Ni-Cr-Be alloy (Verabond – Aalba Dental Inc., Cordelia, CA-USA) bonded togheter and two metal discs from a Ni-Cr alloy (Durabond - Odonto Comercial Importadora Ltda, São Paulo, SP) bonded togheter. Diferent brand adhesive systems were used: the resin cements, Panavia F (Kuraray Co. Ltd.) and Bistite II DC (Tokuyama Corp.) and the metal primers, Alloy Primer (Kuraray Co. Ltd.), Metaltite (Tokuyama Corp.) and Cesead Opaque Primer (Kuraray Co. Ltd.). Nonprimed specimens served as control group. The results indicated that there is statiscal diferences beetwen the two alloys (Ni-Cr-Be –24,82 ± 7,6 MPa e Ni-Cr - 22,32 ± 7,9 MPa). Panavia F had founded greater bond strength (27,49 ± 4,8 MPa) than Bistite DC (19,63 ± 8,4 MPa). The metal primers did not show any positive influence for the Panavia bond strength when we considere that the no primer group had 28,18 ± 5,6 MPa bond strength media which were equivalente to the others Panavia´s groups. However for the Bistite cement, the bond strength for Alloy primer and Metaltite were the lower medias, 12,7 ± 7,6 MPa and 15,71 ± 4,8 MPa respectivally, while the no primer or the Cesead Opaque Primer groups showed superior medias 24,47 ± 6 MPa and 25,70 ± 6,8 MPa respectivally. The outcome of this research shows that the metal primers used did not incresead the bond strength between resin cements and Ni-Cr alloys.

A base de solo-cimento é um material de alta qualidade e durabilidade empregada na pavimentação rodoviária. Atualmente no Brasil, sua dosagem é realizada a partir de ensaios mecânicos, de forma a definir um valor mínimo de cimento que apresente resistência satisfatória. O foco da pesquisa consiste no estudo de prováveis diferenças na forma da adição do cimento: (i) mistura realizada com o solo seco, procedimento comumente adotado para dosagem, ou ainda (ii) mistura realizada com solo úmido, condição que representa o processo de produção em pista, ou usina. Ensaios mecânicos de resistência e rigidez foram realizados para as duas condições de umidade de mistura e para quatro tempos de cura (3, 7, 14 e 28 dias). As amostras moldadas a partir da umidade higroscópica apresentaram maiores valores de resistência à compressão simples e módulo de resiliência, porém menores de valores de resistência à tração por compressão diametral. O grau de saturação obtido na compactação Proctor das amostras de solo mostram que o solo compactado na umidade de campo atinge menores índices de vazios, resultando em massa específica aparente seca superiores ao solo compactado a partir da umidade higroscópica. Através do acompanhamento de um trecho experimental, foram realizadas medidas de bacias de deflexão com equipamento FWD, com o objetivo de retroanalisar os módulos resilientes das camadas constituintes da estrutura do pavimento. Os valores de módulo de resiliência retroanálisados apresentaram variações quando comparados com as determinações de rigidez determinadas em laboratório. / The soil-cement base-layer is a high quality and durable material employed in construction road. In Brazil, the soil-cement mix design is based on mechanical tests, in order to define a minimum cement content to assure satisfactory strength. The aim of this research is to study possible differences in the way cement is added to the mixture: (i) soil in the dry moisture condition (hygroscopic), common procedure adopted in laboratory for the mixture design, or (ii) soil in the wet moisture condition, common procedure during the road construction, or in the mix plant. Mechanical tests for strength and stiffness measurement were performed using both initial moisture conditions, and for four curing times (3, 7, 14, and 28 days). The sample compacted in the hygroscopic moisture condition showed higher strength in ultimate compressive strength (UCS) and resilient modulus (RM) tests. The degree of saturation calculated for the soil samples from the compaction test (Proctor) showed that the soil at wet moisture condition decreased the air voids. It resulted in higher dry density when compared with the soil at the dry moisture condition. One experimental test site, with soil-cement in the base layer was constructed and monitored. Its structural evaluation with Falling Weight Deflectometer (FWD) was used for backcalculation of the resilient modulus of the pavement layers. The backcalculated resilient modulus results were smaller than the values obtained from laboratory sample testing.

No presente trabalho foram comparadas as aderências e propriedades de cinco tipos de argamassas colantes para fixar ladrilhos de \"granitos e mármore\" em pisos e revestimentos de edificações. Uma das argamassas é industrializada e específica para granitos e mármores, outra preparada em laboratório para fixação de porcelanatos e mais três argamassas também desenvolvidas em laboratório, tendo como base a argamassa para porcelanato. Para a realização do ensaio de aderência foram escolhidos oito tipos diferentes de granitos e um mármore de grande aceitação comercial. Os resultados evidenciaram a excelente qualidade das argamassas colantes desenvolvidas em laboratório as quais superaram a industrializada. Verificou-se também que a aderência de todas as argamassas está relacionada à rugosidade das placas e às características mineralógicas dos \"granitos\". / In this paper, the adherence of five types of adhesive mortars used for fixing granite and marble tiles in floors and linings of buildings were compared. One of the mortars is industrialized and specific for granites and marbles, another one, is prepared in the laboratory for setting porcelains, and three other types of mortars, also developed in the laboratory, having the porcelain mortar as a base (were used). To carry out the adherence test, eight types of granites and one marble of large commercial acceptance were selected. The results of the tests showed the excellent quality of the adhesive mortars developed in the laboratory, which were considered superior than the industrialized type. Likewise, it was noted that the adherence of all types of mortars is related to the roughness of the plates and to the mineralogical characteristics of the granites.

O objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação simultânea de Cd/Pb em cimento e Cr/Mn em alumina por espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica (SIMAAS) e amostragem de suspensão. Considerando os erros de amostragem de suspensão e as condições compromissadas impostas para a determinação simultânea, foi também objetivo do trabalho estudar a aplicação de padrão interno para corrigir erros sistemático e aleatório. A viabilidade de se usar o Tl como padrão interno foi explorada na determinação de Cd e Pb em cimento. O uso do padrão interno se baseou na hipótese de que o elemento Tl deveria adsorver quantitativamente sobre as partículas do material em suspensão. Foi feito o estudo térmico dos elementos Cd, Pb e Tl em soluções aquosas e suspensões, na presença e ausência de diferentes modificadores químicos. O melhor modificador químico (5 µg Pd + 3 µg Mg) foi escolhido com base nos gráficos de correlação. As melhores temperaturas de pirólise e atomização para a determinação simultânea de Cd e Pb foram 600°C e 2000°C, respectivamente. A preparação das amostras foi feita com suspensões contendo 30 µg L-1 de Tl em 0,1 % (v v-1) de HNO3 + 0,025 % (m v-1) de Triton X-100. A avaliação da exatidão foi feita com a determinação de Cd e Pb em cimento de construção civil e dentário com análise de solução e análise de materiais de referência de sedimento marinho (MESS1 e BCSS 1) e de rio (Buffalo River, IEAEA 356). Os resultados foram concordantes em um nível de confiança de 95% (teste t-student). Os limites de detecção (LD) obtidos foram 0,14 µg L-1 (1,4pg) para o Cd e de 1,2 µg L-1 (12 pg) para Pb. As massas características foram 1,2 pg e 25 pg para Cd e Pb, respectivamente. Na determinação simultânea de Cr e Mn em alumina não foi utilizado padrão interno. O estudo envolveu a obtenção de curvas de pirólise e atomização em presença de diferentes modificadores. Estudos de interferência mostraram que 100 mg L-1 de Al provocaram aumento nos sinais analíticos dos elementos que foi eliminado com o modificador químico NaOH (0,2 mol L-1) + HF (0,4 mol L-1) combinado com 350 µg de Nb. Nessa condição as temperaturas de pirólise e atomização foram 1400°C e 2400°C, respectivamente. As suspensões de alumina foram preparadas em 2 % (v v-1) HNO3. A avaliação da exatidão foi feita com a determinação de Cr e Mn em material de referência de alumina (Alumina Reduction Grade - 699) e os resultados foram concordantes em um nível de confiança de 95% (teste t-student). Os limites de detecção (LD), estimados a partir da variabilidade de 20 medidas consecutivas de uma solução contendo 2 % (v v-1) HNO3 foram 0,11 µg L-1 (2,2 pg) para Cr e 0,17 µg L-1 (3,5 pg) para o Mn. As massas características foram 10 pg e 1,3 pg para Cr e Mn, respectivamente. / The aim of this work was the development of analytical methods for the simultaneous determination of Cd/Pb in cement and Cr/Mn in alumina by electrothermal atomic absorption spectrometry (SIMAAS) and slurry sampling. Considering the errors of slurry sampling and the imposed compromissed conditions for the simultaneous determination, it was also the aiming of this work to study the application of internal standard for the sistematic and random errors correction. The viability of using Tl as internal standard was investigated for Cd and Pb determination in cement. The internal standard aplicability was based on the hypothesis of the element Tl would have to adsorver quantitatively on the particles of the material in suspension. The thermal behaviour of Cd, Pb and Tl in aqueous solutions and suspensions was obtained in presence and absence of different chemical modifiers. The best chemical modifier (5 mg Pd + 3 mg Mg) was chosen based on correlation graphs. The pyrolysis and atomization temperatures for the simultaneous determination of Pb were 600°C and 2000°C, respectively. The sample the preparation was made with 30 mg L-1 of Tl in 0,1% (v v-1) of HNO3 + 0.025% (m v-1 of Triton X-100. The evaluation of the accuracy was made with the determination of Cd and Pb in cement, microwave extraction in acid media and analysis of marine sediment reference materials (MESS1 and BCSS 1) and river sediment (Buffalo River, IEAEA 356). The results are concordant at 95% of confidence level using Studen\'s t-test. The detention limits (LD) was 0.14 µg L-1 (1.4 pg) for Cd and 1.2 µg L-1(12 pg) for Pb. The characteristic masses were 1.2 pg and 25 pg for Cd and Pb, respectively. The simultaneous determination of Cr and Mn in alumina was done without internal standard. Pyrolysis and atomization temperaturas were obtained in presence of different modifiers. Studies of interference shown that 100 mg L-1 of Al provoked increase in the analytical signals of Cr and Mn that was eliminated with the chemical modifier NaOH (0,2 mol L-1) + HF (0,4 mol L-1) combined with 350 mg of Nb as permanent chemical modifier. In this condition pyrolysis and atomization temperatures were 1400 °C and 2400 °C, respectively. The alumina suspensions were prepared in 2% (v v-1) HNO3. The evaluation of the accuracy was made with the determination of Cr and Mn in alumina reference material (Reduction Alumina Grating - 699) and the results were concordant at 95 % of the confidence level using Student\'s t-test. The detention limits (LD) were 0.11 µg L-1 (2.2 pg) for Cr and 0.17 µg L-1 (3.5 pg) for Mn. The characteristic masses were 10 and 1.3 pg for Cr and Mn, respectively.

A engenharia rodoviária emprega pistas-teste para avaliação de materiais, do dimensionamento estrutural e de métodos executivos de pavimentos, de modo a submeter a estrutura de pavimentos a condições reais de clima e de tráfego. Há no mundo numerosos programas de monitoramento de pistas-teste que vêm contribuindo significativamente para o avanço da tecnologia dos pavimentos. Neste contexto, o presente trabalho se propõe a avaliar o desempenho de quatro segmentos asfálticos sequenciais de um trecho experimental executado na Rodovia Fernão Dias (BR-381), que liga as cidades de São Paulo a Belo Horizonte, sob concessão pela empresa ARTERIS, sujeita a tráfego muito pesado. As estruturas de pavimentos construídas para este estudo são: pavimento flexível executado com base de Brita Graduada Simples (BGS), pavimento semirrígido executado com base de Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC), pavimento com base asfáltica constituída de material fresado (RAP) estabilizado com emulsão asfáltica e pavimento com base asfáltica constituída de material fresado (RAP) estabilizado com espuma de asfalto. A avaliação do desempenho foi realizada a partir de análises dos resultados de monitoramentos funcionais e estruturais realizados em campo periodicamente até a idade de 15 meses. Em laboratório, realizou-se a caracterização dos materiais empregados na construção utilizando o módulo de resiliência como parâmetro para avaliar a rigidez dos mesmos. A partir de análises funcionais, procedeu-se à avaliação da progressão de defeitos, dentre eles a irregularidade longitudinal, afundamentos em trilha de roda e características de superfície. Como foco principal, foram analisados o comportamento mecânico de cada segmento. As bacias de deslocamentos foram avaliadas por meio de indicadores estruturais e utilizadas para realização de retroanálises com o objetivo de estudar a variação destes indicadores e dos módulos das camadas, a depender do volume de tráfego acumulado e condições climáticas. Estes dados foram também empregados para relacionar as estruturas com os defeitos de superfície, além de alimentar um modelo computacional em elementos finitos que descreve o comportamento mecânico dessas estruturas. Os resultados obtidos nos monitoramentos periódicos e nas análises realizadas mostraram que o pavimento flexível não é adequado ao tráfego muito pesado e a partir dos 12 meses não atendia os limites da ANTT para rodovias sob concessão federal, enquanto o pavimento semirrígido mostrou-se adequado e estável ao longo do período estudado e os pavimentos reciclados apresentaram um ganho nos parâmetros estudados, devido ao processo de cura dos materiais utilizados, além de comportamento adequado ao tráfego submetido. / The highway engineering adopts road tests to evaluate pavement materials, structural design methods and pavement construction characteristics, with the goal of subjecting the pavement structure to real climate and traffic conditions. There are several road test monitoring programs worldwide, which significantly contribute to pavement technology development. The present study evaluates the performance of four pavement sections within a road test located in Rodovia Fernão Dias (BR-381), that connects São Paulo and Belo Horizonte cities under concession of Arteris, and is subjected to heavy traffic. The pavement structures built can be described as follows: flexible pavement with crushed stone base layer, semirigid pavement with cement-treated crushed stone base layer, pavement with base layer of RAP stabilized with emulsion asphalt and pavement with base layer of RAP stabilized with foamed asphalt. The pavement performance was evaluated by means of a functional and structural periodic field monitoring during 15 months. In laboratory, the materials stiffness was characterized from resilient modulus tests. The functional analysis was conducted to study the progression of pavement distresses, such as roughness, rutting and surface characteristics. Furthermore, as the main focus structural aspects were analyzed. Deflection basins were evaluated from its parameters and used for backcalculated moduli analysis, with the objective of comprehend the susceptibility of these parameters and layers moduli to climate and traffic conditions. These results were used to compare the structures with surface distresses, and were also used as input of a computational finite element model to describe the mechanical behavior of these structures. The results obtained from the periodic monitoring and analysis showed that the flexible pavement is not suitable for very heavy traffic and from the 12 months it did not meet the ANTT limits required for highways under federal concession, while the semi-rigid pavement proved to be adequate and stable during the studied period and the recycled pavements with presented an improvement in the studied parameters, due to the curing process of the materials used, and also presented adequate behavior to the submitted traffic.

An experimental study was conducted on the strength and toughness characteristics of concrete made from recycled aggregate, cement and fly ash reinforced with reclaimed high density polyethylene plastic (HDPE) fibers. The objectives of the investigation were: (1) to evaluate the performance of a sustainable concrete containing up to 90% recycled materials; (2) to determine the variation of strength and toughness with a Fiber Factor incorporating length, width and amount of HDPE fibers; (3) to identify the best performing mix design based on tensile strength and toughness and (4) to provide some guidelines for the use of this sustainable composite in Civil Engineering construction. The results showed that the HDPE fiber reinforcements did not improve the compressive strength of the mixture. However, HDPE fibers improved the ductility and toughness which may be beneficial for structural and pavement applications. / by Roody Numa. / Thesis (M.S.C.S.)--Florida Atlantic University, 2011. / Includes bibliography. / Electronic reproduction. Boca Raton, Fla., 2011. Mode of access: World Wide Web.

Os cimentos de escória apresentam boas possibilidades de mercado, especialmente em aplicações em que o cimento Portland não possa ser utilizado ou onde o seu uso provoque uma elevação dos custos. A confecção de matrizes para fibras sensíveis aos álcalis e a produção de cimentos com baixo calor de hidratação são exemplos. Neste trabalho, a escória foi ativada com silicato de sódio e cal hidratada. O ativador foi formulado de maneira a proporcionar teores de Na2O de 2,5% e 5%, SiO2 de 0% a 14,8% e Ca(OH)2 de 0%, 2,5% e 5%. O aumento dos teores de Na2O e de SiO2, dentro de determinados limites, propicia um notável crescimento da resistência à compressão. Este crescimento da resistência está associado a uma diminuição da porosidade, para um mesmo fator/água aglomerante. Certamente a diminuição da porosidade é devida a um menor grau de organização cristalina dos produtos hidratados, decorrente do aumento da velocidade de precipitação de hidratados e de gel de N-C-S-H. A adição de Ca(OH)2 diminui a velocidade de perda da trabalhabilidade. Os cimentos de escória ativada com silicatos de sódio podem apresentar resistência à compressão de até 100 MPa, superior à dos cimentos Portland, com calor de hidratação da mesma ordem de grandeza. A velocidade de carbonatação destes cimentos é equivalente a dos cimentos Portland de mesma resistência. No entanto, estes cimentos apresentam maior retração hidráulica. / Binders based on ground granulated blast furnace slag (BFS) are suitable for the building industry, mainly if the use of Portland cement is expensive or may cause problems, such as: alkali sensitive fibre-reinforced cement and concretes and low heat-hydration concretes. BFS is activated by sodium silicates and hydrated lime. The compound\'s proportions are: Na2O - 2.5 and 5.0%; SiO2 from 0 to 14.8%; CaOH2 - 0, 2.5 and 5%. The increase of Na2O and SiO2 amounts allows a considerable improvement of binder strength, with values up to 100 MPa. This increase of the strength is related to the decrease of the porosity for a constant water-binder ratio. The porosity is affected certainly by the reduction of the degree of cristalynity of the hydrated compounds, due to the increase of the speed of precipitation of the hydrates or the N-C-S-H gel. It is possible to obtain BFS binders stronger than the Portland cement, with similar hydration heat. The carbonation rate of these new binders is equivalent to those of Portland cement specimens with similar strength. However these BFS binders have higher drying shrinkage.

Dada a considerável parcela de responsabilidade da indústria de produção de cimento no total de emissão mundial de CO2, um dos desafios atuais mais importantes é a adoção de estratégias que reduzam a utilização do cimento, sem prejuízo ao desempenho mecânico e a durabilidade dos materiais cimentícios. Dentre essas estratégias, uma das usualmente empregadas em alguns segmentos industriais é a reutilização de ligante pré-hidratado na produção. O entendimento de como a pré-hidratação altera as propriedades de pastas cimentícias tem também importante implicação científicas, quanto à cinética de reação do cimento Portland, mas sobretudo devido aos impactos nas propriedades reológicas da pasta, tanto após a mistura quanto ao decorrer da hidratação. Sabe-se que a pré-hidratação altera a cinética de hidratação do cimento, impactando as suas propriedades no estado endurecido. Além disso, a pré-hidratação modifica as propriedades físicas do cimento, influenciando diretamente no modo como as partículas se aglomeram. No entanto, boa parte da literatura refere-se à pré-hidratação que ocorre após má estocagem, diferentemente deste trabalho que trata da pré-hidratação em suspensão, mais comum em processos industriais. Assim, neste trabalho foi avaliada a cinética de reação por calorimetria isotérmica enquanto as propriedades reológicas foram avaliadas por reometria rotacional e oscilatória. Para a identificação e quantificação dos hidratos formados, a hidratação foi paralisada e foram realizados testes de TG e DRX. Os resultados mostraram que a adição do pré-hidratado altera a cinética de dissolução/precipitação do cimento anidro. Assim, quanto maior o teor de pré-hidratado e o período de pré-hidratação, menor o tempo de indução, antecipando a formação dos hidratos (silicatos e aluminatos), embora a taxa de reação no período de aceleração não tenha sido afetada de forma significativa. Quanto às propriedades físicas das partículas, forma realizados teste de granulometria, ASE (Área Superficial Específica) e densidade real. A pré-hidratação aumenta a sua ASE, o que acarreta no incremento da tensão de escoamento e da viscosidade das pastas. Inclusive, se esse aumento de ASE for incorporado em determinados modelos (YODEL e Interferência) é possível a predição dessas propriedades reológicas. O aumento de ASE também é responsável pelo maior enrijecimento e menor tempo de pega das suspensões pré-hidratadas. Correlacionando a reação química com a consolidação da pasta, ficou demonstrado que o maior enrijecimento da pasta pré-hidratada tem relação com a maior aproximação entre as partículas, a ASE inicial das pastas e a reatividade do pré-hidratado, otimizando assim a formação da microestrutura pela hidratação. / Given the considerable share of cement industry on overall share of CO2 emissions, one of the most important current challenges is the adoption of strategies that reduce the use of cement without compromising the mechanical performance and durability of cementitious materials. Among these strategies, one of the commonly employed in some industrial segments is the reuse of pre-hydrated binder in production. The understanding of as pre-hydration changes the properties of cementitious pastes also has important scientific implication regarding the reaction kinetics of Portland cement, but mainly due to the impacts on the rheological properties of the paste, both after mixing and along hydration. It is known that pre-hydration alters the hydration kinetics of the cement, impacting its properties in the hardened state. In addition, pre-hydration modifies the physical properties of the cement, directly influencing the way as the particles agglomerates. However, much of the literature refers to the pre-hydration that occurs after bad storage, unlike this work that works with pre-hydration in suspension, more common in industrial applications. Thus, in this work the kinetics of reaction by isothermal calorimetry was evaluated while the rheological properties were evaluated by rotational and oscillatory rheometry. For the identification and quantification of the hydrates formed, the hydration was paralyzed and TG and XRD tests were performed. The results showed that the inclusion of the pre-hydrate alters the dissolution/precipitation kinetics of the anhydrous cement. Thus, the higher the pre-hydration content and the pre-hydration period, the shorter the induction time, anticipating the formation of the hydrates (silicates and aluminates), although the reaction rate in the acceleration period was not significantly affected. As for the physical properties of the particles, there were realized tests of particle size distribution, SSA (Specific Surface Area) and real density. The pre-hydration increases its SSA, which leads to an increase in the yield stress and viscosity of the pastes. Even if this increase of SSA is incorporated in certain models (YODEL and Interference) it is possible to predict these rheological properties. The increase in ASE is also responsible for the greater hardening and quickly setting time of the pre-hydrated suspensions. Correlating the chemical reaction with paste consolidation, it was demonstrated that the higher hardening of the pre-hydrated paste is related to the greater approximation between the particles, the initial ASE of the pastes and the reactivity of the pre-hydrate, optimizing then the formation of the microstructure by hydration.

Em processo de fabricação de polióis, são gerados dois resíduos de catalisadores (RNi e RAl) considerados perigosos ao meio ambiente, devido aos seus respectivos altos teores de níquel e alumínio. A presente Tese trata do estudo da solidificação/estabilização simultânea desses dois resíduos catalíticos com cimento Portland tipo II, com o intuito de minimizar os impactos ambientais e verificar a possibilidade de uso do produto solidificado como elemento estrutural. Os ensaios realizados consistiram em: análise térmica diferencial não convencional (NCDTA), análises termogravimétricas (TG/DTG), análise de difração de raios X (DRX), ensaios de fluorescência de raios X (FRX), ensaio de lixiviação e resistência mecânica. A análise das primeiras etapas de hidratação do cimento assim como de amostras hidratadas em diferentes idades nos primeiros 28 dias, possibilitou avaliar os efeitos da presença dos rejeitos no processo, identificar as etapas onde ocorrem e permitiu quantificar as principais fases do cimento hidratado. Pastas com relação água/cimento igual a 0,5 foram utilizadas, às quais diferentes quantidades de cada resíduo foram adicionadas. Foi verificado que nos estágios iniciais de hidratação do cimento ocorrem efeitos de retardamento e aceleração, respectivamente, devido à presença de RNi e RAl. A utilização simultânea dos dois resíduos de catalisadores no processo de solidificação/estabilização em cimento, indica a ocorrência de um efeito sinérgico, permitindo melhores condições de solidificação do que quando cada resíduo é tratado separadamente. Os ensaios de lixiviação feitos para pastas e argamassas após 28 dias de solidificação, prazo padrão para avaliação de processos de solidificação, apresentaram valores abaixo dos limites permitidos para a concentração final de Ni e Al nos extratos de lixiviação, indicando que o processo de solidificação simultânea dos rejeitos atende à legislação ambiental e elimina o seu impacto ambiental original. Pastas e argamassas analisadas também após 28 dias por testes de resistência à compressão, apresentaram resultados aceitáveis para possível uso na construção civil. / In polyols production two catalyst wastes (RNi and RAI) are obtained, which are considered hazardous, due to their respective high nickel and aluminum contents. This Thesis presents the study of the simultaneous solidification/stabilization of both wastes with type II Portland cement (CPII), in order to avoid environmental impacts and to check the possibility of the use of the solidified products as structural elements. The experimental research performed for this study consisted of non-conventional differential thermal analysis, thermogravimetric analysis, X ray diffraction, X ray fluorescence, leaching and compressive strength tests. The analysis of the first stages of the cement hydration, as well as of samples hydrated at different ages during the first 28 days of hydration, allowed evaluate the effects of the presence of the wastes on the process, identify the steps where the changes occur and have a quantitative information about the main cement hydrated phases. Pastes with water/cement ratio equal to 0.5 were used, into which different amounts of each waste were added. In the early stages of cement hydration retarding and accelerating effects occur, respectively due to RNi and RAl presence. During the simultaneous use of the two waste catalysts for their solidification/stabilization in cement, there is a synergic effect, which allows better operating conditions than when each waste is solidified separately. The leaching tests done for solidified pastes and mortars, after the standard evaluation period of 28 days of solidification, presented values for the final concentration of Ni and Al below accepted limits, indicating that the simultaneous solidification process attends environmental legislation, as well as eliminates the original environmental impact of the wastes. Pastes and mortars analyzed also after 28 days by compressive strength tests, presented acceptable results for the possible use of the solidified products in construction industry.