Orientador: Mario Tanomaru Filho / Banca: Gisele Faria / Banca: Marco Antônio Húngaro Duarte / Resumo: Cimentos à base de silicato tricálcico são desenvolvidos como alternativa ao Mineral Trióxido Agregado (MTA). O objetivo do estudo foi avaliar a biocompatibilidade e bioatividade do cimento experimental silicato tricálcico com 20% de óxido de zircônio (ZrO2) (STC) e MTA Plus (MTAP). Capítulo1- Células humanas de osteoblastos (Saos-2) foram utilizadas para análise da viabilidade celular por meio dos ensaios de MTT e Vermelho Neutro (NR), da bioatividade pela atividade da enzima fosfatase alcalina (ALP) e da presença de área mineralizada pela coloração de Vermelho de Alizarina (ARS). Os dados obtidos para MTT, NR e ALP foram analisados por ANOVA e Bonferroni, e ARS, por ANOVA e Tukey (p ≤ 0,05). Nos ensaios de viabilidade celular, os materiais não foram citotóxicos. Maior atividade de ALP ocorreu aos 7 dias para todos materiais avaliados. Área mineralizada foi observada em todos os grupos, sendo menor para o grupo STC. Concluiu-se que o cimento experimental silicato tricálcico com 20% de óxido de zircônio e MTA Plus apresentam citocompatibilidade e potencial bioativo. Capítulo 2- A reação inflamatória induzida pelo STC e MTAP foi investigada em subcutâneo de ratos. Tubos de polietileno foram preenchidos com STC (n= 20) e MTAP (n= 20) e implantados no subcutâneo dorsal de quarenta ratos. No grupo controle (GC; n= 20), tubos vazios foram implantados. Após 7, 15, 30 e 60 dias, os tubos de polietileno com o tecido conjuntivo circundante foram fixados e embebidos em parafina. O núme... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Tricalcium silicate- based cements have been developed as an alternative to Mineral Trióxido Agregado (MTA). The aim of the study was to evaluate biocompatibility and bioactivity of the tricalcium silicate cement replaced with 20% zirconium oxide (STC) e MTA Plus (MTAP). Chaper 1- Human osteoblastic cells (Saos-2) were exposed to test materials and assessed for viability, MTT and Neutral Red (NR) assay, and bioactivity for ALP activity assay and alizarin red staining (ARS). Unexposed cells acted as the control group. Statistical analysis was performed using ANOVA and the Bonferroni post- test (P < 0.05) to MTT, NR and ALP, and ANOVA and Tukey post- test (P ≤ 0.05) to ARS. MTT and NR results, all tested cements were non-cytotoxic. The highest ALP activity occurred at the 7th days. Mineralized area was observed in all materials, STC group showed lower mineralized area. Experimental tricalcium silicate with 20% zirconium oxide and MTA Plus have present biocompatibility and bioactive potential. Chapter 2- The inflammatory reaction induced by tricalcium silicate cement replaced with 20% zirconium oxide (STC) e MTA Plus (MTAP) was evaluated in rat subcutaneous tissues. A polyethylene tube filled with STC (n= 20) and MTAP (n= 20) was placed into the dorsal subcutaneous of forty rats; in the control group (GC; n= 20), empty tubes were implanted. After 7, 15, 30 and 60 days, the polyethylene tubes surrounded by connective tissue were embedded in paraffin. The number of inflammatory ce... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Marco Antonio de Morais Alcantara / Co-orientador: Antonio Anderson da Silva Segantini / Banca: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Gilberto Carbonari / Resumo: Este trabalho de pesquisa apresenta um estudo sobre a influência da Cinza de Casca de Arroz - CCA e da cal no comportamento do Solo Cimento Auto-Adensável - SCAA no estado fresco e endurecido, e um estudo preliminar sobre a reologia do SCAA e sua relação com o fator água/cimento. Foram adotadas 18 misturas de SCAA, variando-se as quantidades de água, cimento, CCA, cal e superplastificante, utilizando parâmetros adequados como base de estudo. A proposta principal visa analisar a ação de materiais pozolânicos e hidráulicos na mistura de SCAA, nas condições de trabalhabilidade no estado fresco, e na evolução de sua resistência ao longo do tempo. No estado fresco, foram realizados ensaios de espalhamento "slump flow", ensaio do Funil e ensaios de segregação por peneiramento; no estado endurecido, corpos-de- prova cilíndricos de 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura foram submetidos a ensaios de resistência à compressão mecânica e absorção de água aos 7, 28, 56 e 84 dias. Observou-se que, no estado fresco, para o maior teor de cimento adotado no estudo, a mistura mostrou uma diminuição de trabalhabilidade com a adição de CCA. No estado endurecido, foi observado uma diminuição da absorção e um crescimento da resistência mecânica à compressão com os teores de cimento, de CCA, de cal, e dos dois conjuntamente. A ação benéfica da CCA na resistência mecânica a compressão aumentou, em geral, com o teor de cimento na mistura, e através do tempo a partir de 28 dias de cura. Uma diminuição desta ação é visível a partir de 84 dias de cura. Foram alcançados, aos 28 dias de cura, tensões limites de 7,99 MPa para as misturas sem adições, e de 11,45 MPa com adjunção de 10% de CCA em relação com a massa de cimento. O estudo adicional que foi realizado durante essa pesquisa teve como proposta a análise do comportamento reológico do SCAA fresco para três das... / Abstract: This paper present a study about the influence of Rice Husk Ash - RHA and lime on the behaviour of Self-Compacting Soil Cement - SCSC at fresh and hardened state, and a preliminary study about the rheology of SCSC and its relationship with the water-cement ratio. 18 mixes were made by varying the amounts of water, cement, RHA, lime and superplasticizer, using appropriate parameters as a baseline. The main proposal aims to analyze the action of pozzolans and hydraulic materials in the SCSC mixtures, on workability conditions at fresh state, and on compressive strength over time. Slump Flow, Funnel and Segregation tests were performed at fresh state. At hardened state, cylindrical specimens of 50 mm diameter and 100 mm height, were subjected to unconfined compression test and water absorption test after 7, 28, 56 and 84 days. It was observed that, at fresh state, for the higher cement content adopted in this study, the mixture showed a decrease in workability with the addition of RHA. At hardened state, the material showed a decrease in absorption and an increase in compressive strength with cement, RHA and lime contents, and with the addition of RHA and lime together. The beneficial action of CCA on the strength of SCSC increased, on average, with the cement content in the mix, and through time from 28 days of curing. A decrease of that action is visible at 84 days of curing. After 28 days of curing, ultimate tensile strength of 7.99 MPa for mixes without additions, and 11.45 MPa with ratio CCA:cement of 1:10. In the additional study related in this paper, the rheological behavior of fresh SCAA developed in the study was analyzed. Three mixes, without addition, were chosen within the 18 mixes of the main study with the purpose of observing the water-cement ratio influence. The additional study adhered to the determination of the rheological model - representing the behavior of the fresh material ... / Mestre

Orientador: Antonio Anderson da Silva Segantini / Banca: Marco Antonio Morais Alcantara / Banca: Paulo José Rocha de Albuquerque / Resumo: Diante da preocupação atual com construções ecologicamente corretas, o adobe surge como importante opção em edificações de baixo custo, por economizar em transporte, quando a terra adequada encontra-se disponível no próprio local da obra; não requerer mão-de-obra especializada; possuir excelente conforto térmico; e não consumir energia para sua fabricação. Trata-se de um material de construção milenar, muito utilizado em diversas partes do mundo. As matérias-primas necessárias para a sua produção (terra e água) são facilmente encontradas na natureza. Apresenta baixo custo energético, pois seu processo de fabricação é simples e não requer cozimento, configurando-se numa tecnologia apropriada plenamente inserida nos preceitos da construção sustentável. Avaliou-se, neste trabalho, a confecção de adobes com adição de cimento e resíduos de construção. Foram realizados ensaios de caracterização dos materiais, compreendendo análise granulométrica, determinação de massa específica no estado solto e limites de consistência. No caso dos adobes, com dimensões de 7,5 cm x 15 cm x 30 cm, realizaram-se ensaios de massa específica, retração linear, umidade higroscópica, absorção e resistência mecânica à compressão. Visando melhorar a sua homogeneização, procedeu-se à mistura dos componentes em betoneira, tendo como resultado um material de consistência plástica. A cura foi feita em câmara úmida aos 7, 28 e 56 dias. Concluiu-se que a adição de resíduo de concreto contribuiu no sentido de promover uma tendência de aumento da resistência, redução da absorção e da retração linear. A adição de cimento promoveu aumento de resistência em função do tempo e redução da absorção. / Abstract: In view of current preoccupation with ecologic buildings right, the adobe comes as an important choice in low cost edifications, because it saves on transportation when the appropriate land is found in the same place that the work; doesn't require skilled labor; has excellent thermal comfort; and doesn't consume energy to production. It's a millennial construction material, very used in many parts of the world. The raw material necessary to production of adobe is land and water, found easily in the nature. Besides that, it has low energy cost, the manufacture process is simple and doesn't need baking, being considered an appropriate technology with sustainability concept. In this research, it evaluated the production of adobes with addition of cement and construction waste. Material characterization tests were performed, including particle size analysis, determination of density in loose condition and consistency limits. The tests with the adobe, with dimensions of 7,5 cm x 15 cm x 30 cm, were out specific mass, linear shrinkage, hygroscopic moisture, absorption and mechanical resistance to compression. To improve the homogenization proceeded to the mixture of components in a concrete mixer, resulting in a material of plastic consistency. Curing was done in a humid at 7, 28 and 56 days chamber. It was concluded that the addition of concrete residue contributed to promote a trend of increased resistance, reduced absorption and linear shrinkage. The addition of cement promoted an increase in resistance as a function of time and decreased absorption. / Mestre

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-09-18T12:32:06Z No. of bitstreams: 1 RodrigoCesarSantiago_TESE.pdf: 5385934 bytes, checksum: 56294096ba33b710193f315d4b55ae63 (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2015-09-18T13:07:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RodrigoCesarSantiago_TESE.pdf: 5385934 bytes, checksum: 56294096ba33b710193f315d4b55ae63 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-18T13:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodrigoCesarSantiago_TESE.pdf: 5385934 bytes, checksum: 56294096ba33b710193f315d4b55ae63 (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / Reservat?rios que apresentam ?leos muito viscosos necessitam de m?todos que auxiliem a recupera??o dos mesmos at? a superf?cie. A elevada viscosidade do ?leo dificulta o seu fluxo no meio poroso e m?todos convencionais de recupera??o n?o t?m obtido efici?ncia significativa. Com isto, a inje??o de vapor no reservat?rio, atrav?s de um po?o injetor, tem sido o m?todo t?rmico de recupera??o de ?leo mais utilizado, por permitir elevados fatores de recupera??o, pois reduz a viscosidade do ?leo, facilitando sua mobilidade pela rocha e consequente entrada no po?o produtor por onde ser? elevado. Em contrapartida, a inje??o do vapor afeta n?o s? os fluidos contidos nos poros das rochas, mas tamb?m toda a estrutura que comp?e o po?o por onde ? injetado, devido ? alta temperatura empregada no processo. Este incremento de temperatura ? sentido pelo cimento respons?vel pelo isolamento da parede do po?o e revestimento met?lico alocado no mesmo, devido esta alta temperatura atuar na forma??o de novas fases ricas em c?lcio, ocasionando redu??o de sua permeabilidade e consequente fen?meno da retrogress?o de sua resist?ncia mec?nica. Estas altera??es geram falhas no cimento, reduzindo o isolamento hidr?ulico do po?o, propiciando a haver inseguran?a nas opera??es que o po?o venha a ser submetido, bem como redu??o de sua vida econ?mica. Como forma de reduzir o efeito da retrogress?o, este trabalho teve como objetivo avaliar a incorpora??o de cinza da casca de arroz como aditivo mineral substituinte da s?lica four, comercialmente utilizada, como fonte de s?lica para reduzir a raz?o CaO/SiO2 das pastas de cimento submetidas a altas temperaturas na recupera??o t?rmica. Foram formuladas pastas de cimento apresentando teores de cinza de 20 e 30 %, al?m de uma pasta padr?o (?gua + cimento) e uma pasta refer?ncia (?gua + cimento + s?lica flour) como efeito comparativo. As avalia??es foram realizadas atrav?s de ensaios de resist?ncia ? compress?o, t?cnica de difra??o de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e an?lise qu?mica por fluoresc?ncia de raios-X (EDS) nas pastas submetidas ? cura a baixa temperatura (45 ?C) por 28 dias seguido de cura a 280 ?C e uma press?o de 2.000 PSI por 3 dias, simulando inje??o de vapor. Os resultados obtidos mostraram que a pasta contendo 30 % de cinza da casca de arroz foram satisfat?rios, obtendo resist?ncia mec?nica desej?vel e equivalente ? resist?ncia mec?nica da pasta contendo 40 % de s?lica flour, devido a terem sido obtidos produtos de hidrata??o com baixa rela??o Ca/Si, como as fases Tobermorita e Xonotlita, para a aplica??o em po?os sujeitos ? inje??o de vapor. / Reservoirs that present highly viscous oils require methods to aid in their recovery to the surface. The elev ated oil viscosity hinders its flow through porous media and conventional recovery methods have not obtained significant efficiency. As such, the injection of steam into the reservoir through an injection well has been the most widely used method of therma l recovery, for it allows elevated volumes of recovery due to the viscosity reduction of the oil, facilitating the oil?s mobility within the rock formation and consequently into the production well where it will be exploited. On the other hand, the injecti on of vapor not only affects the fluids found in the rock pores, but the entire structure that composes the well where it is injected due to the high temperatures used in the process. This temperature increment is conducted to the cement, found in the annu lus, responsible for the isolation of the well and the well casing. Temperatures above 110 ?C create new fazes rich in calcium in the cement matrix, resulting in the reduction of its permeability and the consequential phenomenon of mechanical resistance ret rogression. These alterations generate faults in the cement, reducing the well?s hydraulic isolation, creating insecurity in the operations in which the well will be submitted as well as the reduction of its economic life span. As a way of reducing this re trograde effect, this study has the objective of evaluating the incorporation of rice husk ash as a mineral additive substitute of silica flour , commercially utilized as a source of silica to reduce the CaO/SiO 2 ratio in the cement pastes submitted to high temperatures in thermal recovery. Cement pastes were formulated containing 20 and 30% levels of ash, apart from the basic paste (water + cement) and a reference paste (water + cement + 40% silica flour) for comparison purposes. The tests were executed th rough compression resistance tests, X - Ray diffraction (XRD) techniques, thermogravimetry (TG), scanning electron microscopy (SEM) and chemical anal ysis BY X - ray fluorescence (EDS) on the pastes submitted to cure at low temperatures (45 ?C) for 28 days following a cure at 280 ?C and a pressure of 2,000 PSI for 3 days, simulating vapor injection. The results obtained show that the paste containing 30% r ice shell ash is satisfactory, obtaining mechanical resistance desired and equivalent to that of the paste containing 40% silica flour, since the products obtained were hydrated with low CaO/SiO 2 ratio, like the Tobermorita and Xonotlita fases, proving its applicability in well subject to vapor injection.

Submitted by Ginamara Lima (ginaj@pucrs.br) on 2013-04-30T21:28:22Z No. of bitstreams: 1 447499.pdf: 1220265 bytes, checksum: e49cb6ce6026a77ac053d20f7598d292 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-30T21:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 447499.pdf: 1220265 bytes, checksum: e49cb6ce6026a77ac053d20f7598d292 (MD5) / Este estudo teve como objetivo avaliar a influência da radiação ionizante sobre três cimentos de ionômero de vidro, convencional, modificado por resina e modificado por liga de prata, quanto à tração diametral. A hipótese nula deste estudo testou a ação da radiação ionizante sobre os cimentos de ionômero de vidro submetidos a tração diametral. Para o teste de tração diametral foram confeccionadas amostras para cada grupo de ionômero de vidro: Convencional (n=20), modificado por resina (n=20), modificado por liga de prata (n=20), em uma matriz bipartida de PTFE (politetrafluoetileno) cilíndrica de 6 mm de diâmetro X 3 mm de altura utilizando técnica indicada pelo fabricante. Todas as amostras, após a confecção, foram armazenadas em recipientes plásticos protegidos da luz pelo período de 24h à 37° C em uma estufa para culturas. Após cada grupo foi dividido em um grupo controle ou um grupo submetido a radiação ionizante no Centro de Oncologia do Hospital Mãe de Deus, com dose usual para tratamento de neoplasias de cabeça e pescoço fracionada em 35 aplicações de 2 Gy (200cGy) ao dia, durante 35 dias, totalizando a dose de 70 Gy (7000cGy), através de um acelerador linear na tentava de simular a dose e o tempo de uma radioterapia de cabeça e pescoço. Para evitar sub dosagem na superfície do material devido ao efeito Build-up (acúmulo), foi utilizado Bólus de 2mm simulando tecidos moles circundantes. O ensaio de resistência à tração diametral foi realizado em uma máquina de ensaio Universal EMIC DL 2000, com velocidade de carregamento de 1mm/min, até a fratura do corpo-de-prova. Os dados foram avaliados pela análise de variância e teste de comparações múltiplas de Tukey (α=0,05). Foram observadas diferenças significativas (p<0,001) entre os três grupos de cimento de ionômero de vidro avaliados (convencional, modificado por resina e modificado por liga de prata) no ensaio de tração diametral. Ao comparar os grupos de mesma classificação, submetidos ou não á radiação, não houve diferença significante, o grupo Riva Light Cure controle obtiveram a média (MPa) de 31,83 e o grupo irradiado 24,82. O grupo Riva Silver controle obteve média (MPa) de 12,06 e no grupo irradiado 17,29. O grupo Riva Self Cure controle apresentaram uma média (MPa) de 14,05 enquanto o grupo irradiado obteve 26,04. Ao comparar todos os grupos de diferentes classificações que foram submetidos á radiação, houve diferença estatisticamente significante entre eles (p<0,001). O grupo Riva Silver controle apresentou menor valor (MPa) (12,03) quando comparado ao grupo Riva Light controle (31,83). A radioterapia aplicada como protocolo no tratamento de pacientes com câncer de cabeça e pescoço não influi negativamente na tração diametral dos três diferentes cimentos de ionômero de vidro pesquisados. / The aim of this study was evaluate the influence of ionizing radiation under three glass ionomer (conventional, resin modified and silver added) on the diametral tensile strength. The null hypothesis tested the action of ionizing radiation under glass ionomer cements submitted to tensile strength. To diametral tensile strength, samples were made with conventional (n=20), resin modified (n=20), silver added glass ionomer cements (n=20) into a cylindrical bipartite mould of PTFE (polytetrafluoroethylene) with 6 mm diameter X 3 mm high according to manufacturer’s instructions. All samples were stored in plastic tubes protected from light for 24 h at 37° C in a culture stove. After that, each group was divided in a control or submitted to ionizing radiation at Centro de Oncologia do Hospital Mãe de Deus, with usual dose for head and neck cancer fractioned in 35 daily applications of 2 Gy (200cGy) for each Day, resulting at 70 Gy (7000cGy) by a linear accelerator. In order to avoid sub dosage at the material surface due to Build-up effect, a Bolus was used with 2mm simulating soft tissues. The diametral tensile strength test was performed in a universal testing machine EMIC DL 2000 (Emic, São José dos Pinhais, Brazil), with 1 mm/min of cross-head speed. Data were submitted to analysis of variance and multiple comparison test of Tukey (α=0.05). Significant differences were recorded (p<0.001) between the glass ionomer tested (conventional, resin modified and silver added) for diametral tensile strength. Comparing groups with the same classification, submitted or not to radiation, there was no significant difference. Riva Light Cure control showed an average (MPa) of 31.83 in comparison to 24.82 of irradiated group. Riva Silver control showed an average (MPa) of 12.06 in comparison to 17.29 for the irradiated group. Riva Self Cure control showed an average (MPa) of 14.05 in comparison to 26.04 irradiated group. Comparing all groups of different classification submitted to ionizing radiation, there were significant difference between them (p<0.001). Riva Silver control showed the lowest average (MPa) (12.03) in comparison to Riva Light control (31.83). The radiotherapy applied as protocol to head and neck cancer therapy do not act negatively in the diametral tensile strength of the three glass ionomer tested.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000440818-Texto+Completo-0.pdf: 9330116 bytes, checksum: 593e3db55c6eb96b1b60a9c7711e854b (MD5) Previous issue date: 2012 / This work addresses the topic geological storage of CO2 in oil wells from the point of view of studying the integrity of materials, specifically cement paste used to cement and seal oil and gas wells. The degradation of class G cement paste was evaluated after exposure to wet supercritical CO2 and in the presence of different concentrations of saline solutions (NaCl 0. 5 M, 1M, 2M and 4M) in terms of microstructural changes and compressive strength. The degradation tests of cement paste were carried out at a temperature of 70 ° C and 15 MPa, which corresponds to a well of approximately 1. 500 m, for a period up to 50 days. The mechanism of degradation of cement observed involves the dissolution of portlandite, the precipitation of calcium carbonate (cement carbonation) and subsequent dissolution of carbonates, creating a highly porous layer near the surface of samples (bicarbonate layer). The results obtained indicate that the chemically modified layer due to reactions involving CO2 has a tendence to decrease as the salinity of the solution increase up to 2 M, which in this case is probably associated with the fact that the solubility of CO2 in solution decreases as salinity increases. However, for concentration of 4 M, close to NaCl saturation in solution, an increase in thickness of the layer chemically altered was observed, which can be related to high chemical activity of CO2 in this concentration, once its activity increases greatly with salinity. The chemical degradation suffered by the cement paste due to exposition to CO2 for periods up to 50 days did not affect its compressive strength; on the contrary for most of the cases a small increase on compressive strength was observed, which may be associated with the pore clogging by carbonates. / Este trabalho aborda o tema armazenamento geológico de CO2 sob o ponto de vista do estudo da integridade de materiais, mais especificamente da pasta de cimento utilizada no revestimento e selo de poços de petróleo e gás e poços para armazenamento de CO2. A degradação da pasta de cimento classe G foi avaliada após exposição ao CO2 supercrítico úmido e em presença de solução salina de diferentes concentrações (NaCl 0,5M, 1M, 2M e 4M) em termos de mudanças microestruturais e resistência à compressão. Os testes de degradação da pasta de cimento foram realizados a 70°C e 15 MPa, o que corresponde a um poço de aproximadamente 1. 500 m, por períodos de até 50 dias. O mecanismo de degradação da pasta de cimento observado envolve a dissolução da portlandita, a precipitação de carbonato de cálcio (carbonatação do cimento) e posterior dissolução desses carbonatos, criando uma camada de elevada porosidade e baixa resistência próximo à superfície das amostras (camada bicarbonatada). Os resultados obtidos indicam que as camadas alteradas quimicamente devido às reações envolvendo o CO2 apresentam uma tendência de diminuição à medida que a salinidade aumenta até a concentração de 2 M, o que pode ser explicado pelo fato que a solubilidade do CO2 diminui a medida que a salinidade da solução aumenta. Entretanto, para a concentração de 4 M, próxima a saturação do NaCl em solução, houve um aumento da camada alterada quimicamente, o que pode ser atribuído à alta atividade química do CO2 nesta concentração, uma vez que esta aumenta muito com a salinidade para meios contendo CaCO3. A degradação química sofrida pela pasta de cimento pela exposição ao CO2 por um tempo de até 50 dias não comprometeu sua resistência à compressão. Para a maioria dos casos observou-se o contrário, um pequeno aumento na mesma, o que pode estar associado com o fechamento dos poros com cristais de carbonato.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000427851-Texto+Completo-0.pdf: 6821246 bytes, checksum: afc19767332ac7893242f58e9b46ce0c (MD5) Previous issue date: 2010 / The study aims to analyze the influence of the presence of CaCO3 in the corrosion behavior of low carbon steel (API 5L – grade B), in order to simulate the presence of carbonated cement in contact with the oil well casing in an interstitial CO2-rich brine solution. The water composition represents a scenario of Tupi oil-field in the Santos Basin (offshore) above the geological layer of the pre-salt: solution saturated with CO2, NaCl and CaCO3 and a solution saturated with CO2 and NaCl at temperature of 80°C and pressure of 15 MPa. In this study were analyzed the corrosion films on the steel surface with respect to corrosion rate, morphology, chemical composition and chemical stability. The uniform corrosion was predominant and there was small heterogeneities in the corrosion film influenced by preferential dissolution of ferrite present in the steel microstructure. The main corrosion product in presence of CaCO3 in solution was a calcium enriched siderite and the average corrosion rate observed was about 0. 67mm/y over the first 72 hours of reaction. As opposed to fresh cement, the experimental results indicate that initially the carbonated cement does not passivate standard carbon steel, despite the high carbonate alkalinity in solution. Besides, the presence of calcium as a substitucional element promoted a distortion on the crystalline lattice of the calcium enriched siderite film formed on the steel surface, which may contribute to decreased resistance of this film. / Este estudo visa analisar a influência da presença de CaCO3 na corrosão do aço baixo carbono (API 5L - grau B), a fim de simular a degradação da pasta de cimento em contato com os tubos de revestimento em aço de poços de petróleo em soluções ricas de CO2 e NaCl. A composição da solução foi baseada no cenário geológico do campo de petróleo de Tupi na Bacia de Santos sobre a camada geológica do pré-sal: solução saturada com CO2, NaCl e CaCO3 e solução com CO2 e NaCl em uma temperatura de 80°C e uma pressão de 15 MPa. Neste estudo foram analisados os filmes de produtos de corrosão na superfície do aço no que diz respeito à taxa de corrosão, morfologia, composição química e estabilidade química. A corrosão uniforme foi predominante e observaram-se pequenas heterogeneidades no filme de produtos de corrosão, influenciadas pela dissolução preferencial da ferrita presente na microestrutura do aço. O principal produto de corrosão, na presença do CaCO3 em solução, foi o carbonato de ferro enriquecido de cálcio e a taxa de corrosão média observada foi de 0,67 mm/ano durante as primeiras 72 horas de reação. Ao contrário do cimento fresco, os resultados experimentais indicam que o cimento degradado (carbonatado) não impede a corrosão inicial do aço, apesar da sua degradação promover elevada quantidade de carbonatos alcalinos em solução. Além disso, a presença do cálcio como elemento substitucional proporcionou distorção na rede cristalina do filme de carbonato de ferro enriquecido de cálcio formado na superfície do aço, o que pode contribuir para uma menor resistência do filme.

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.