CIRINO, M. A. G. Estudo de pastas de cimento Portland com adições de cinzas de carvão mineral para uso na cimentação de poços de petróleo. 2016. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-05-05T10:35:32Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T17:19:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T17:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_magcirino.pdf: 2721304 bytes, checksum: 521ffe6b0a7f651032e4dfeb74f9bebc (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / Among the Portland cements used for the cementing of oil wells in Brazil, the CPP Class G and the Special Class CPP stand out. These have more factory control, logistical and production costs than ordinary cements. The formulated pastes, with cements for civil construction, do not meet the normative requirements of the Brazilian Institute for regulamentation NBR 9831/2006, especially regarding the compressive strength. In order to improve the compressive strength properties of the pulps, it is necessary to modify its microstructure. For this purpose, it is possible to make use of mineral additives, such as the ash from mineral coal combustion, which in the state of Ceará is abundant as a residue from the Pecém thermoelectric plants, becoming an environmental liability and an economic problem for companies. The aim of this research is to study the feasibility of using CPII F 32 and CP V cements, with lower production and distribution costs than cements for oil wells, with partial replacement of cements by two types of mineral coal ashes CV1 (gray ash) and CV2 (light gray), in the proportions of 0% (paste without additions), 5% and 10% by mass of the cement, for application in well cementing with pulps formulated with density of 14.5 lb / gal (1.737 g / cm 3). In order to evaluate the formulated pastes, mineral cements and ashes were characterized in terms of chemical, physical and microstructural aspects, as well as formulated pastes for physic-chemical requirements and technological API tests (consistometry, free water content, (NBR 9831 (2006) and API SPEC 10A (2002)), In addition to evaluate the evolution of the compressive strength at the ages of 24 hours, 7 days and 28 days at the curing temperature of 38 ° C. It is concluded that the formulated pastes presented good results in terms of free water content, consistometry and compressive strength with 8 hours of curing, besides developing good compressive strength at 28 days, with results close to or higher than the pastes formulated with the cements Portland CPP grade G and Special Grade CPP, at a pulp density of 14.5 lb / gal, when compared to similar searches. The results allow the feasibility of the use of pulps formulated for application in shallow oil wells, especially for the CPV10CV2 pulp, with better results for API technological tests / Dentre os cimentos Portland utilizados para a cimentação de poços de petróleo no Brasil, destacam-se o CPP Classe G e o CPP Classe Especial. Os quais possuem maior controle fabril, custos logísticos e de produção do que os cimentos comuns. As pastas formuladas, com cimentos para construção civil, não atendem aos requisitos normativos da NBR 9831/2006, sobretudo quanto à resistência à compressão. Para se melhorar as propriedades de resistência à compressão das pastas se faz necessário modificar sua microestrutura, para tal, pode-se fazer uso de adições minerais, como as cinzas da combustão de carvão mineral que no estado de Ceará encontra-se em abundância como resíduo industrial proveniente das termelétricas do Pecém, tornando-se um passivo ambiental e um problema econômico para as empresas. Assim, esta pesquisa tem como objetivo o estudo da viabilidade de utilização dos cimentos CPII F 32 e CP V, com menor custo de produção e distribuição do que os cimentos para poços de petróleo, com substituição parcial dos cimentos por dois tipos de cinzas de carvão mineral, CV1 (cinza de fundo) e CV2 (cinza leve), nas proporções de 0% (pastas sem adições), 5% e 10% em massa do cimento, para aplicação em cimentação de poços de petróleo com pastas formuladas com densidade de 14,5 lb/gal (1,737 g/cm³). Para se avaliar as pastas formuladas, inicialmente caracterizou-se os cimentos e as cinzas de carvão mineral quanto aos aspectos químicos, físicos e microestruturais, e as pastas formuladas quanto aos requisitos físico–químicos e ensaios tecnológicos API (consistometria, teor de água livre, resistência à compressão na idade de 8 horas), baseadas na NBR 9831 (2006) e API SPEC 10A (2002), além de avaliar a evolução da resistência à compressão nas idades de 24 horas, 7 dias e 28 dias à temperatura de cura de 38°C. Conclui-se que as pastas formuladas apresentaram bons resultados quanto ao teor de água livre, consistometria e resistência à compressão com 8 horas de cura, além de desenvolver boa resistência à compressão aos 28 dias, com resultados próximos ou superiores às pastas formuladas com os cimentos Portland CPP classe G e CPP Classe Especial, para a uma densidade de pasta de 14,5 lb/gal, quando comparados com pesquisas semelhantes. Os resultados possibilitam a viabilidade do uso das pastas formuladas para aplicação em cimentação de poços de petróleo rasos, sobretudo para a pasta CPV10CV2, com melhores resultados paras os ensaios tecnológicos API

A reciclagem profunda com adição de cimento Portland é uma técnica de recuperação estrutural e funcional de pavimentos empregada há muitos anos no país, devido a vantagens técnicas, econômicas e ambientais. Contudo, a difusão mais ampla da técnica esbarra na carência de normas e procedimentos nacionais, o que resulta na adoção de variados critérios nos projetos que incluem reciclagem com cimento, às vezes, comprometendo sua eficácia. A pesquisa relatada nesta dissertação teve por objetivo principal estabelecer as bases para a proposição de um método de dosagem para reciclagem de pavimentos com adição de cimento, considerando-se como referência o método de dosagem de materiais estabilizados com cimento da Austroads (2002). Para verificar a validade deste método para materiais de pavimentos brasileiros, desenvolveu-se um programa experimental no qual foram avaliadas propriedades mecânicas (resistência, rigidez e erodibilidade) e volumétricas (retração, absorção, expansão e ascensão capilar) de misturas constituídas por fresado asfáltico, brita graduada e cimento, variando-se a porcentagem de fresado (20% e 50%), o teor de cimento (2%, 4% e 6%), a energia de compactação (Intermediária e Modificada) e o tempo de cura dos corpos de prova (3, 7 e 14 dias). Os resultados dos ensaios mostraram que todas as variáveis analisadas afetam significativamente a resistência à compressão simples, a resistência à tração por compressão diametral e o módulo de resiliência das misturas, enquanto que a retração, a erodibilidade, a absorção, a expansão e a ascensão capilar são afetadas por algumas das variáveis independentes. Dentre outras conclusões, destaca-se que são obtidos elevados valores de resistência à compressão simples (1,61 MPa a 6,08 MPa), resistência à tração por compressão diametral (0,29 MPa a 1,00 MPa) e de módulo de resiliência (10390 MPa a 25719 MPa) com teores baixo (2%) e médio (4%) de cimento, sendo desnecessário e arriscado, pela elevada retração associada, o emprego de teor mais elevado (6%). Ainda, observou-se que o aumento da energia de compactação permite compensar a utilização de teores mais baixos de cimento no que se refere às resistências (à compressão, à tração e à erosão) e módulos obtidos. Globalmente, conclui-se que o método de dosagem de materiais estabilizados com cimento da Austroads (2002) pode ser usado como modelo para o desenvolvimento de um método de dosagem para reciclagem de pavimentos com adição de cimento, sendo necessárias pequenas complementações ou adaptações. O método de dosagem sugerido nesta Dissertação é, ao mesmo tempo, simples o suficiente para ser empregado em laboratórios de canteiros de obra e amplo o bastante para identificar as propriedades mecânicas e volumétricas que devem ser avaliadas ao elaborar-se um projeto de mistura reciclada com cimento. / Full-depth reclamation (FDR) with Portland cement is a technique used for structural and functional rehabilitation of pavements and has been used in Brazil for many years, especially because its technical, economical and environmental advantages. However, a larger diffusion of the technique has been inhibited by the lack of national standards and procedures, resulting in the adoption of different design criteria, which sometimes leads to a low efficiency of the FDR with cement. This research was carried out with the objective of setting the basis for a mix design method for FDR with cement, considering the Austroads (2002) mix design method for stabilized pavement materials as a model. In order to verify the applicability of the Austroads method to Brazilian pavement materials, an experimental program was carried out testing mechanical (strength, stiffness and durability) and volumetric (drying shrinkage, absorption, swell and capillary rise) properties of mixtures made of reclaimed asphalt pavement (RAP), graded crushed stone and cement. Specimens with different RAP contents (20% and 50%), cement contents (2%, 4% and 6%), compacted with two different efforts (Brazilian Intermediate and Modified) were cured for 3, 7 and 14 days. Test results showed that all the studied variables affect the unconfined compressive strength, indirect tensile strength and resilient modulus of the mixtures, while drying shrinkage, erodibility, absorption, swell and capillary rise are affected by some of the independent variables. Among other conclusions, it is pointed out that high values of unconfined compressive strength (1,61 MPa to 6,08 MPa), indirect tensile strength (0,29 MPa to 1,00 MPa) and resilient modulus (10390 MPa to 25719 MPa) may be achieved with low (2%) and intermediary (4%) cement contents, thus making the use of higher (6%) cement content unnecessary and unsafe, due to the higher costs and to the drying shrinkage associated. It was also observed that increases in the compaction effort may compensate the use of lower cement contents as regards to strengths and moduli obtained. Generally, can be concluded that the Austroads (2002) mix design method for stabilized pavement materials may be used as a model for the development of a mix design method for FDR with cement, being necessary only a few additions or adaptations. The suggested method is, simultaneously, simple enough to be used in field laboratories and comprehensive enough for including the mechanical and volumetric properties that must be evaluated when designing a mix for FDR with cement.

O compósito cimentício de elevada capacidade de deformação é um tipo especial de compósito cimentício de alto desempenho reforçado com fibras, cuja principal característica é a alta ductilidade, devido à capacidade de gerar fissuração múltipla quando em carregamento. Este compósito também é conhecido como Engineered Cementitious Composite (ECC), desenvolvido pelo Pesquisador Professor Victor Li na Universidade de Michigan, nos Estados Unidos. Nos últimos cinco anos, o Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) vem desenvolvendo uma linha de pesquisa com o objetivo de adaptar o ECC com materiais locais. Neste intuito, fibras de polipropileno têm sido utilizadas em conjunto com cinza da casca de arroz visando o desenvolvimento de misturas mais viáveis economicamente e mais ambientalmente sustentáveis. Este estudo teve como finalidade avaliar a possibilidade da utilização da cinza de casca de arroz residual (moída em laboratório por 1, 2, 4, 6 e 8 horas) como material pozolânico para substituição parcial de cimento. A caracterização da cinza foi realizada por meio dos ensaios de difração de raio-x, fluorescência de raio-x, perda ao fogo, índice de desempenho, massa especifica e distribuição granulométrica. Este estudo caracterizou compósitos cimentícios de elevada capacidade de deformação contendo 10%, 20% e 30% (em volume) de substituição de cimento por cinza de casca de arroz residual, analisando o comportamento mecânico quanto à tração direta e flexão a quatro pontos. Na busca de um indicativo de durabilidade foram avaliados a absorção e índice de vazios destes compósitos. Além disso, foi realizada a análise da curva de liberação de calor de hidratação para verificar o efeito retardador que a cinza de casca de arroz possa gerar no compósito. E como possível utilização deste compósito como material de reparo, foi analisada a aderência pelo método de cisalhamento oblíquo e pelo método de arrancamento e avaliada a reflexão de fissuras juntamente com a realização de microscopia eletrônica de varredura destes compósitos. Os resultados obtidos mostraram-se satisfatórios para os compósitos com 30% de cinza de casca de arroz moída por 8 e 4 horas, apresentando bons resultados quanto à ductilidade e resistência à propagação de fissuras. / The high strain cementitious composite is a special type of fiber reinforced high performance cementitious composite which main characteristic is the high ductility achieved through the ability to generate multiple cracking under loading. This composite is also known as Engineered Cementitious Composites (ECC), which was first developed by Professor Victor Li at the University of Michigan, in the United States. Over the last five years, the Laboratory of Testings and Structural Models (LEME) of UFRGS has developed a research area aiming to adapt ECC with local materials. In this context, polypropylene fibers were used to substitute PVA fibers and rice husk ash was used to partially replace cement, aiming to develop more cost attractive and greener mixtures. This study analyzed the use of non-processed rice husk ash (grinded in laboratory for 1, 2, 4, 6 and 8 hours) as a pozzolanic material by means of x-ray diffraction tests, x-ray fluorescence, fire loss, performance index, specific mass and particle size distribution. This study characterized, in terms of mechanical behavior, the high strain cementitious composites with 10%, 20% and 30% (by volume) of non-processed rice husk ash as cement replacement. The experimental tests were carried out in terms of direct tensile and four points bending tests. Aiming to obtain a first indication of durability, absorption and void rate tests were performed. Other tests were performed to obtain the hydration heat curve aiming to determine a possible retarding effect that the rice husk ash may cause to the composite. Finally, in order to analyze the use of the composite as a reinforcement material, tests were carried out to obtain the bond behavior in terms of oblique shear and pullout methods. The reflection of cracks was also evaluated along with scanning electron microscopy of the composites. The results were satisfactory for composites with 30% of rice husk ashes grinded for 8 and 4 hours, presenting good results in terms of ductility and resistance to crack propagation.

Apesar do avanço tecnológico crescente na construção civil, a falta de durabilidade das estruturas de concreto, tanto em edificações como pavimentação, tem sido constatada com acentuada assiduidade e proporção. O compósito cimentício de elevada deformação, também conhecido como Engineered Cementitious Composites (ECC), foi difundido a partir do conceito de concretos de alto desempenho reforçado com fibras, visando suprir o comportamento frágil do concreto convencional e problemas relacionados à falta de durabilidade gerada, principalmente, devido à propagação de fissuras. Neste contexto, o Laboratório de Ensaio de Modelos Estruturais (LEME) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) consolidou, nos últimos cinco anos, um grupo de pesquisa voltado ao estudo do ECC aliado a utilização de materiais nacionais. A concepção tem sido baseada na aplicação de materiais que proporcionem custos mais baixos e fomentem questões de sustentabilidade ambiental. Assim, foram incorporados ao material, fibra de polipropileno (2% em volume) e substituição parcial do cimento por 30% (em volume) de cinza de casca de arroz residual. O presente trabalho visa analisar questões de durabilidade destes compósitos (com e sem a incorporação de cinza), e compará-los a concretos convencionais, através de ensaios relacionados ao estudo da estrutura de poros (absortividade, absorção e índice de vazios, absorção e água por capilaridade, absorção de água pelo método do cachimbo e microscopia eletrônica de varredura), penetração e difusão de íons cloretos, retração livre e restringida, e, por fim, resistência à abrasão. Os resultados obtidos indicam que a incorporação de cinza de casca de arroz melhorou significativamente as propriedades do compósito relacionadas à conexão e solução dos poros, dificultando a passagem de cloretos, além de apresentar resistência à abrasão semelhante ao compósito de referência. Sua desvantagem está relacionada às maiores aberturas de fissuras ocasionadas devido à retração restringida. Entretanto, o trabalho evidencia a viabilidade e vantagem do uso de cinza de casca de arroz na produção do compósito, em termos de durabilidade. / Despite the increasing technological advances in construction, the lack of concrete structures durability, both in buildings and pavement, have been found with severe attendance and proportion. The high strain cementitious composite, also known as Engineered Cementitious Composites (ECC), was widespread from the concept of high performance fiber reinforced concrete, in order to supply the fragile behavior of conventional concrete and problems related to lack of durability generated mainly due to crack propagation. In this context, the Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) consolidated over the last five years, a research group focused on the ECC study allied with the use of national materials. The design has been based on the application materials that provide lower costs and promote environmental sustainability issues. Thus, they were incorporated into the material polypropylene fibers (2% by volume) and partial cement replacement of 30% (by volume) of residual rice husk ash. This study aims to examine durability issues of these composites (with and without rice husk ash), and compare them to conventional concretes, through tests related to the study of pore structure (absorptivity, absorption and void ratio, water absorption by capillarity, water absorption by the pipe method and scanning electron microscopy), penetration and diffusion of chloride ions, free and restrained shrinkage, and, finally, abrasion resistance. The results indicate that the incorporation of rice husk ash significantly improved material properties related to connection and pores solution, hindering the chloride ingress, and presents abrasion resistance similar to the reference composite. Its disadvantage is related to the larger cracks due to restrained shrinkage. However, the work demonstrates the viability and advantage of use rice husk ash in the composite production in terms of durability.

Com o crescimento dos grandes centros urbanos e expansão da ação do homem sobre a natureza, muitos projetos de engenharia se tornam inviáveis devido a inexistência de solos que atendam as solicitações necessárias no local, elevados custos de transporte e excessivos danos ambientais. Uma das alternativas existentes é a melhoria das condições destes solos e entre as múltiplas técnicas para melhoramento encontram-se os solos artificialmente cimentados, os quais têm como uma de suas mais corriqueiras utilizações em campo a resistência a solicitações cíclicas, principalmente na construção de pavimentos, o reforço de áreas suscetíveis a sismos e a fundação de estruturas costeiras. Assim esta pesquisa estuda o comportamento cíclico de uma determinada areia artificialmente cimentada, aferindo sua resistência a compressão simples, módulo cisalhante, sucção e focando nos parâmetros módulo de resiliência e vida de fadiga e busca correlacioná-los com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento. Para tanto, foi projetado e construído um equipamento para realização dos ensaios de fadiga e calibrado outro equipamento já existente para execução de ensaios de módulo de resiliência conforme a norma vigente. Em conjunto com os resultados dos ensaios, são apresentadas uma relação de previsão do módulo com base no modelo composto de estado de tensões e correlações satisfatórias dos parâmetros cíclicos obtidos com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento, comprovando a possibilidade de seu uso na previsão do comportamento e dosagem deste solo-cimento. / With the growth of large urban centers and expansion of human activities, many engineering projects become infeasible due to the absence of soils that meet the necessary requests on site, high transportation costs and excessive environmental damage. One of the alternatives is to improve the conditions of these soils and, among multiple improvement techniques, the artificially cemented soil is highlighted. This practice has one of its most usual applications on the field to improve materials strength to cyclic loads, especially in pavement designs, reinforcement of areas susceptible to earthquakes and foundations of coastal structures. This research studies the cyclic behavior of a artificially cemented sand, checking its compressive strength, shear modulus, suction and focusing on the resilient modulus and fatigue life parameters. Additionally it seeks to correlate them with the porosity/volumetric cement content ratio. To this end it was designed and built a device for carrying out the fatigue tests and calibrated another existing equipment to run resilient modulus tests according to current standards. Along with the tests results, a modulus prediction relationship is shown based on the composite model of stress state and good correlations of cyclic parameters obtained with the porosity/volumetric content of cement ratio are observed proving the possibility of its use for predicting behavior and dosage of this soil-cement.

ANDRADE, José Roberto Moreira de. O efeito da modificação de ligante asfáltico com uma resina fenólica: cardanol-formaldeído. 2013. 79 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-03T19:36:40Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrmandrade.pdf: 997257 bytes, checksum: 1c29a466e7d42d6dd458984448bd75b5 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T19:10:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrmandrade.pdf: 997257 bytes, checksum: 1c29a466e7d42d6dd458984448bd75b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T19:10:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrmandrade.pdf: 997257 bytes, checksum: 1c29a466e7d42d6dd458984448bd75b5 (MD5) Previous issue date: 2013 / The asphalt from petroleum refineries, when presents proper consistency to pavement, is denominated asphaltic binder or petroleum asphaltic cement (PAC). The petroleum asphaltic binders are materials constituted by complex mixtures of high-molecular-weight hydrocarbons. Their main components are carbon, hydrogen, but also contain other elements like oxygen, sulphur and some metals. They are obtained from the natural evaporation of deposits located on the earth surface (natural asphalt), or by distillation in industrial units specially designed for this. The asphaltic binders produced by petroleum refining resist satisfactorily in most situations to which pavements are submitted. Nevertheless, over the past years, the highways with a high volume of traffic have had to support an increasing daily average of vehicles, heavier trucks, and also increases in axle weight and in tire pressure. These roads require, thus, asphaltic coatings with better performance and more modern constructive techniques. In view of this, this research has as its goal to study the effects resulting from the modification of the petroleum asphaltic cement (PAC) by the addiction of a resin of the type phenol-formaldehyde – obtained from cardanol – to analysis of the feasibility of this additive in asphalts. Through this study, it was found that the additive enabled an increase in the module (G*) and a lowering of the phase angle (δ) that resulted in a better performance of the asphaltic binder in terms of permanent deformation if compared to the pure PAC. It was also observed a reduction of approximately 12°C in the temperature of compaction and machining of the mixture in relation to the pure binder, what makes possible the use of the resin as additive in asphaltic binders. / O asfalto obtido das refinarias de petróleo, quando apresenta consistência adequada à pavimentação, é denominado de ligante asfáltico ou cimento asfáltico de petróleo (CAP). Os ligantes asfálticos de petróleo são materiais constituídos por misturas complexas de hidrocarbonetos de elevada massa molar, cujos componentes principais são o carbono e o hidrogênio, contendo também outros elementos como o oxigênio, enxofre e alguns metais. São obtidos por evaporação natural de depósitos localizados na superfície da terra (asfaltos naturais), ou por destilação em unidades industriais especialmente projetadas. Os ligantes asfálticos produzidos pelo refino do petróleo atendem satisfatoriamente à maioria das situações às quais os pavimentos são submetidos. Contudo, nos últimos anos, as rodovias de alto volume de tráfego apresentam aumento no VMD (número de veículos médio diário), maior peso nos caminhões, aumento da carga por eixo e aumento da pressão dos pneus, requerendo revestimentos asfálticos que apresentem melhor desempenho e técnicas construtivas mais modernas. Em vista disso, este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos resultantes da modificação do cimento asfáltico de petróleo (CAP) por adição de uma resina do tipo fenol-formaldeído – obtida a partir do cardanol – para análise da viabilidade do uso deste aditivo em asfaltos. Por meio deste estudo verificou-se que o aditivo possibilitou um aumento no módulo complexo (G*) e um abaixamento do ângulo de fase (δ) o que fez com que o ligante asfático obtivesse um melhor desempenho em relação a deformação permanente comparado ao CAP puro. Verificou-se, também, uma redução de aproximadamente 12 ºC na temperatura de compactação e usinagem da mistura em relação ao ligante puro, o que torna viável a utilização da resina como aditivo em ligantes asfálticos.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) formam uma pasta viscosa após a mistura de uma fase sólida (sal de fosfato de cálcio) com uma fase líquida (água ou uma solução aquosa). Esta pasta endurece, dando lugar a um precipitado que contenha um ou mais fosfatos de cálcio, que graças à sua formação à temperatura corporal evita uma resposta imunológica negativa do organismo. Embora uma das caraterísticas mais importantes dos cimentos de -TCP seja sua reabsorbilidade pelo organismo, a taxa de reabsorção In Vivo pode ser lenta devido à ausência de macroporos abertos. No presente trabalho foram obtidas estruturas macroporosas com presença de interconexões a partir da mistura de cimento de -TCP com uma fase líquida espumada. A fase líquida foi constituída de diferentes concentrações de hidrogenofosfato de sódio e um surfactante (Lutensol ON 110 ou Lauril Sulfato de Sódio), sendo espumada por agitação manual num sistema composto por 2 seringas conectadas por uma válvula de PVC. Após, foi acrescentado o pó de cimento, o qual foi misturado com a espuma no mesmo sistema. Verificou-se que as soluções com Lutensol apresentaram maior espumabilidade (218 – 400%) que as soluções com Lauril (63 – 209%). A difração de raios X evidenciou a transformação de -TCP em Hidroxiapatita deficiente em cálcio em todas as amostras após a imersão em solução de Ringer. As amostras preparadas com Lutensol apresentaram macroporos abertos com diâmetros maiores a 100m. Além disso foi observado que a macroestrutura final e o tamanho dos macroporos dos cimentos espumados varia em função das concentrações de fosfato e surfactante, além da proporção L/P. Por outro lado, a resistência a compressão das amostras macroporosas diminuiu com o aumento da porosidade total. Finalmente, foi observada a formação de uma camada continua de apatita sobre a superfície dos cimentos após imersão em SBF durante 21 dias. Este estudo sugere que as amostras de cimento de fosfato de cálcio espumadas com Lutensol possuem potencial para uso como arcabouços (scaffolds) para crescimento de tecidos. / Calcium phosphate cements (CPCs) form a viscous paste after mixing a solid phase (a calcium phosphate salt) with a liquid phase (water or an aqueous solution). This paste hardens, forming a precipitate with one or more calcium phosphates, which thanks to their formation at body temperature prevent a negative immune response. Even though one of the most important characteristics of -TCP cements is their resorbability in the body, their In Vivo resorption rate is low due to the lack of open macropores. In the present work, macroporous interconnected structures were obtained by mixing the -TCP cement with a foamed liquid phase. The liquid phase was composed of different concentrations of sodium hydrogenphosphate and a surfactant (Lutensol ON 110 or Sodium Lauril Sulfate), and it was foamed by manual agitation in a system of two syringes connected by a PVC valve. The cement powder was then added to the system and mixed with the foam likewise. Solutions with Lutensol showed better foamability (218 - 400%) than solutions with Lauril (63 - 209%). X-ray diffraction showed the transformation of -TCP into Calcium Deficient Hydroxyapatite in every sample after immersion in Ringer’s solution. Samples prepared with Lutensol showed open macropores with diameters greater than 100m. It was found that final macrostructure and size of macropores in the foamed cements vary according to phosphate and surfactant concentrations, as well as to the L/P ratio. It was also found that compressive strength of the macroporous samples decreased with the increase of the total porosity. Finally, a continuous apatite layer was observed on the surface of the cements after immersion in SBF for 21 days. This study suggests that the calcium phosphate cement samples foamed with Lutensol have potential to be applied as scaffolds for bone tissue regeneration.

Embora o uso do cimento Portland com altos teores da fase alita [silicato tricálcico - C3S – (CaO)3.(SiO2)] seja difundido mundialmente, argumentos ambientais indicam a fabricação de cimentos com baixos teores desta fase e altos teores da fase belita [silicato dicálcico - C2S, (CaO)2.(SiO2)] justamente ao contrário do que é produzido atualmente. A alita tendo mais cálcio que a belita, libera mais CO2 para a atmosfera quando ocorre a decomposição do calcário (CaCO3 CaO + CO2 ) durante sua fabricação. Além disso, o C2S é formado a uma temperatura mais baixa (800 a 900ºC) que a temperatura em que o C3S (1350 a 1450ºC) é formado, necessitando desta forma, menos combustível e produzindo um cimento de moagem mais facilitada, tornando-o mais eco-eficiente. Um aspecto negativo dos cimentos belíticos é que os mesmos atingem seu nível máximo de resistência em idades mais avançadas, e este comportamento não é considerado adequado na indústria da construção civil atual, que busca alta produtividade em um curto espaço de tempo. Uma maneira de eliminar este problema seria acelerando as reações iniciais de hidratação e endurecimento. Uma alternativa à esta questão é combinar estes clínqueres belíticos com agentes expansivos de base sulfoaluminato ou em uma produção simultânea no clínquer, tais como os sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), sendo estes ligantes considerados de baixo impacto ambiental. No entanto, o cimento CSAB requer uma maior quantidade de alumina, que geralmente é provinda da bauxita na sua fabricação. Devido ao elevado custo da bauxita para a produção deste cimento, a utilização de resíduos ricos em alumina é uma opção que pode agregar valor ao resíduo e aumentar a disponibilidade de ligantes de reduzido impacto ambiental. Desta forma, este trabalho apresenta uma alternativa para utilização do resíduo na produção do cimento CSAB. Foi realizada a caracterização físico-química do resíduo estudado, e são apresentados os resultados da produção de clínqueres CSAB formados a partir de três misturas, com variações no teor deste resíduo. As propriedades físico-mecânicas destes clínqueres foram avaliadas e comparadas com um clínquer referência e um cimento Portland comercial, da mesma forma, técnicas de difração de raio X, calorimetria e termogravimetria foram utilizadas para verificar a formação dos produtos de hidratação de pastas. Desta maneira, foi demonstrado que o aproveitamento do resíduo de anodização do alumínio para a produção do cimento CSAB é viável tecnicamente. O produto gerado possui características especiais, apresentando elevado desenvolvimento da resistência mecânica nas primeiras horas de hidratação. / Although currently Portland cement with high alite [(CaO)3.(SiO2)] content is the most used globally, environmental advices call for changes on the production for cements with lower alite and higher belite [(CaO)2.(SiO2)] contents. Alite, having more calcium than belite, releases more CO2 to the atmosphere in the course of cement manufacture, due to limestone decomposition (CaCO3 CaO + CO2 ). Besides, belite is formed at lower temperatures (800- 900ºC) than alite (1350-1450ºC), and for this reason less fuel is necessary for the process. Additionally, clinker is easier to grind, resulting in a less energy demanding and more sustainable process. However, belite cements reach the maximum strength level at later ages, drawing back the fast and active civil construction industry, which aims high productivity in a short time spam. In order to minimize this problem it is possible to accelerate the initial hydration reactions and hardening by combining the belite clinkers with expansive sulfoaluminate base agents, or in a simultaneous clinker production, such as calcium sulfoaluminate belite cements (CSAB). These binders have lower environmental impact. However, CSAB cement requires a higher amount of alumina, which comes from bauxite. As this material is costly, the use of alumina-rich residues comes as an option to aggregate value to the residue and to increase the availability of low environmental impact binders. This work presents an alternative use for alumina-rich residues in CSAB cement production. Physicochemical characterization of the aluminium anodizing sludge is presented together with results of the production of CSAB clinkers from 3 mixtures, with different residue content. Properties of the produced clinkers were evaluated and compared to a control clinker and to an ordinary Portland cement. X-ray diffraction, calorimetry and thermogravimetry analysis track the formation of hydration products in the cement pastes. The use of aluminium anodizing sludge to produce CSAB cement was proved to be technically viable, as the generated product has special characteristics, presenting high mechanical strength development at the first hours of hydration.

A ortopedia e a odontologia têm especial interesse às tecnologias biocompatíveis que apresentam a fase alfa do fosfato tricálcico (α-TCP), pois estas são capazes de formar hidroxiapatita deficiente em cálcio, similar à óssea. Porém, a baixa resistência mecânica limita sua aplicação. A fim de superar essa limitação, foi agregada acrilamida ao cimento α-TCP, com redutor de líquido, originando o cimento α-TCP de dupla pega. A partir disso foram desenvolvidos compostos à base de cimento de α-TCP e α-TCP de dupla pega agregados dos fármacos sulfato de gentamicina, cloridratos de lidocaína, bupivacaína e levobupivacaína e testada sua funcionalidade como sistemas de liberação de fármacos. Não existem dados bibliográficos sobre liberação de fármacos por sistemas de cimento α-TCP de dupla pega. A metodologia utilizada foi qualiquantitativa. Para as diferenças analíticas considerou-se o intervalo de confiança de 95% com nível de significância menor que 5% (p<0,05). O estudo compreendeu três fases. Na Fase 1 foram elaborados corpos de prova à base de cimento α-TCP e α-TCP de dupla pega com e sem (grupo-controle) adição de fármacos. Na Fase 2 os biomateriais estudados foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura, resistência mecânica a compressão axial, densidade, porosidade e absorção de líquido; sendo também proposta a análise da porosidade por meio de imagens. A Fase 3 corresponde ao estudo da cinética da liberação dos fármacos in vitro, onde os corpos de prova foram imersos em solução tampão fosfato pH 7,0 e as amostras analisadas por meio de UV-vis. A liberação do antibiótico também foi avaliada por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), como proposta inovadora. Conforme os resultados, ambos os cimentos funcionaram como sistemas de liberação dos fármacos. Tanto o sistema hidrogel, quanto os fármacos não modificaram as propriedades estruturais do cimento. O sistema com hidrogel apresentou melhor resistência mecânica. A difusão Fickiana foi o principal mecanismo envolvido no processo de liberação dos fármacos, com menor influência do relaxamento das cadeias. A técnica de EIS mostrou-se promissora para avaliação de liberação de fármacos. / To better regulate it is necessary to know the new Technologies. Orthopedics and dentistry have demonstrated special interest in biocompatible technologies that present the alpha phase of tricalcium phosphate (α-TCP), whit can form calcium-deficient hydroxyapatite (like bone hydroxyapatite). However, its application is limited by the low mechanical resistance. To overcome this limitation, acrylic hydrogel containing liquid reducer was added to the α-TCP cement, resulting in the α-TCP double setting cement. From this, composites of α-TCP and α-TCP double setting cements aggregates of the drugs gentamicin sulfate, lidocaine, bupivacaine and levobupivacaine hydrochlorides were developed and the functionality drug delivery systems was tested. There isn't bibliographic data about drugs release systems by α-TCP double setting cement. Qualitative and quantitative methodologies were applied. For the analytical differences, we considered the 95% confidence interval with a level of significance lower than 5% (p <0.05). It comprised three different phases. In Phase 1, an α-TCP and α-TCP double setting cement specimens were prepared with and without (control group) drugs addition. In Phase 2, the studied biomaterials were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, compression mechanical resistance, density, porosity and liquid absorption, being also proposed of the porosity analysis by images. The Phase 3 corresponds to the study of the in vitro drug release kinetics. The specimens were immersed in phosphate buffer solution pH 7.0 and the samples analyzed by UV-vis. As an innovative proposal, drug release was also assessed using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). According to the results, both cements functioned as controlled drug delivery systems. The hydrogel improved the properties of cement moreover the drugs did not impair these properties. Fick diffusion was the main mechanism involved in the process of drug release by composites, with a minor influence of polymer chain relaxation. The EIS technique proved to be promising for the evaluation of drug release.

A lixiviação de resíduos industriais e de mineração usualmente resultam em águas residuárias com pH extremamente ácido. Estes contaminantes podem migrar para o solo ou percolar através de barreiras de fundo em aterros de resíduos sólidos, perturbando a estrutura do solo e modificando a sua condutividade hidráulica. A adição de cimento Portland a este tipo de barreira pode ser uma opção para a neutralização do pH, buscando reduzir os impactos da lixiviação ácida nas águas subterrâneas. Embora muitos estudos abordem o comportamento de barreiras compactadas quando submetidas à ação dos mais diversos tipos de contaminantes, poucos tem explorado os aspectos microestruturais dos materiais componentes das barreiras e suas modificações ao longo do processo de percolação do contaminante. Neste contexto, este trabalho propôs a avaliação do comportamento microestrutural e macroestrutural de um solo argiloso residual compactado, com e sem a adição de cimento Portland (0, 1 e 2%), para fins de aplicação em barreiras impermeáveis sumetidas à ação de lixiviados ácidos. Os resultados motraram uma notável redução da condutividade hidráulica com a percolação de uma solução a 2% de ácido sulfúrico, a qual foi acompanhada pela ocorrência de recalques e redução do pH. Com relação à análise do tamanho e distribuição dos poros, pôde-se concluir que tanto a adição de cimento como a variação do peso específico de compactação, aliadas à ocorrência de recalques, contribuíram para a redução dos microporos e a consequente redução da condutividade hidráulica. Com relação às modificações químicas e mineralógicas, o ataque ácido promoveu principalmente a solubilização de Fe2O3 nas camadas superiores das amostras ensaiadas, porém não causou alterações significativas na estrutura dos argilominerais. Pode-se inferir que o peso específico de compactação não influenciou os resultados e que a adição de cimento contribuiu de maneira discreta para reduzir o impacto da percolação ácida, na medida em que produziu compostos de Ca e S nas camadas de meio e inferior das amostras, reduziu os microporos e retardou a solubilização de Fe2O3, a qual ocorreu principalmente nas camadas superiores das amostras ensaiadas. / The leaching of industrial and mining solid wastes usually result in wastewaters with extremely acidic pH, which might percolate into the ground or through bottom compacted barriers of landfills, disturbing soil structure and increasing hydraulic conductivity. The addition of Portland cement to containment barriers can be an option for pH neutralization, seeking to reduce the impact of acidic leachate to the groundwater. Although many studies have addressed the behavior of compacted barriers subjected to the action of several types of contaminants, a few have explored the microstructural aspects of barriers component materials and their modifications along the contaminant percolation process. In this context, this work proposed the evaluation of microstructural and macrostructural behavior of a compacted residual clayey soil, with and without the addition of Portland cement (0, 1, and 2%), for purposes of application in containment bottom submitted to acidic leachate percolation. The results showed a noticeable reduction in the compacted soil hydraulic conductivity during the percolation of a 2% sulfuric acid solution, which was accompanied by settlements and pH reduction. Regarding the determination of the size and distribution of pores, it can be concluded that both the addition of cement and the variation of specific weights, coupled with the occurrence of settlements, contributed to the reduction of micropores, which consequently resulted in hydraulic conductivity reduction. Concerning the chemical and mineralogical changes, the acidic attack mainly promoted the solubilization of Fe2O3 in the upper layers of the specimens tested but caused no significant modification in clay minerals structure. It can be inferred that the specific gravity did not influence the results and that the cement addition contributed discretely to reduce the acidic percolation impact, as it produced compounds of Ca and S in the middle and lower layers, reduced micropores, and slowly delayed Fe2O3 solubilization, which occurred mainly in the upper layers of the specimens tested.