Orientador: Vladimir Antonio Paulon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-24T20:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dechichi_Michele_M.pdf: 3095290 bytes, checksum: 277e06a50a1fa1dbb22dbc591af7ee47 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A finalidade deste trabalho é de mostrar os efeitos da reação álcali-agregado em concretos e argamassas, no que diz respeito ao comportamento elástico e mecânico. Buscando minimizar os efeitos expansivos da reação através da substituição de parte do cimento por pozolana e analisando quais as consequências mecânicas que a reação pode causar ao concreto. Para tal, foram realizados ensaios de reatividade, utilizando combinações com dois tipos de pozolana, o Fumo de Sílica e a Cinza Volante. Além dos ensaios de expansão, foram feitos também ensaios mecânicos, como resistência à compressão simples e diametral, módulo de deformação e ensaios de porosidade, permeabilidade e microscopia eletrônica. Através destes ensaios foi possível analisar se a reação álcali-agregado pode comprometer os concretos e argamassas no que diz respeito à expansão e aos esforços mecânicos / Abstract: The purpose of this paper is to report the effects of alkali-aggregate reaction in concrete and mortar, analyzing the mechanical and elastical behavior. Looking for minimize the expansive effects of the reaction through the substitution of part of the ciment by pozzolan and analyzing which mechanical consequences the reaction can cause to the concrete. To reach this objective, it was made reactivity tests, using two differents pozzolans, Silica Fume and Fly Ash. Besides these tests, it was also analyzed the mechanical and elastical behaviour by resistence tests and verifYingde modulus of elasticity, water absorption and eletronic analysis m rrucroscope. Thruogh these tests, it was possible to analyse if the alkali-aggregate reaction can cause any damage to concrete or mortar when it considered expansion and mechanical properties / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334646.pdf: 3861757 bytes, checksum: 6fa0e9180b047cbbdc85a8e39011231b (MD5) Previous issue date: 2015 / Geopolímeros são materiais alternativos ao uso do cimento Portland originados a partir da polimerização inorgânica de minerais aluminossilicatos em ambiente altamente alcalino. Porém, devido à sua baixa trabalhabilidade e pega rápida, sua moldagem e aplicação são dificultadas. Uma possível solução para este problema é a incorporação de aditivos dispersantes na mistura, porém seu comportamento em geopolímeros ainda não foi amplamente estudado, justificando a importância da avaliação da sua influência nas propriedades do material. Neste trabalho avaliou-se a influência do uso de aditivos à base de lignossulfonato de sódio e policarboxilato de sódio no espalhamento e na resistência mecânica de pastas de geopolímero à base de cinza volante ativada com solução de hidróxido de sódio através dos ensaios de miniabatimento e determinação da resistência à flexão e da resistência à compressão em corpos de prova prismáticos com 1 e 28 dias de idade que passaram por cura térmica a 65° C. As variáveis foram a concentração molar da solução ativadora de hidróxido de sódio (8M e 12M), a relação entre a solução ativadora e a cinza volante (S0,50; S0,55 e S0,60 em massa), o tipo de aditivo (lignossulfonato e policarboxilato) e o seu teor (0,2; 0,8 e 1,2% em relação à massa de cinza volante). Percebeu-se uma tendência ao aumento do espalhamento com o aumento da relação entre solução ativadora e cinza volante e com a redução da concentração molar da solução. De modo geral, o lignossulfonato teve melhor desempenho ao fluidificar as pastas do que o policarboxilato, que reduziu o espalhamento de todas as misturas. No entanto, o bom desempenho do lignossulfonato só foi observado nas pastas com solução ativadora a 8M. As pastas apresentaram, em sua maioria, evolução da resistência mecânica do 1o ao 28o dia, principalmente aquelas com solução ativadora a 12M. Maiores resistências foram observadas em misturas com solução mais concentrada e menor relação solução ativadora/cinza volante. Quanto ao efeito dos aditivos, as pastas com policarboxilato tiveram, em sua maioria, melhor desempenho mecânico do que as pastas com lignossulfonato, que, por sua vez, tiveram sua resistência prejudicada pela presença do aditivo em relação à referência.<br> / Abstract : Geopolymers are alternative materials to Portland cement originated from the inorganic polymerization of aluminosilicate minerals in highly alkaline environment. As a solution for its low workability and rapid setting that difficult molding and applying it, dispersant admixtures may be introduced into the mixture. However, the use of admixtures in geopolymers has not yet been widely studied, so it?s important to evaluate the influence of using them in geopolymer properties. This Master?s Thesis reports the evaluation of using sodium lignosulfonate and sodium policarboxylate-based admixtures on the spread and mechanical strength of fly ash-based geopolymer activated by sodium hydroxide. Spread was evaluated by mini slump tests. As for the measure of mechanical strength, prismatic specimens (4 x 4 x 16 cm) were submitted to flexural and compression strength tests after 1 and 28 days submitted to curing at 149° F. The varying factors were the molar ratio of sodium hydroxide solution (8M and 12M), the ratio of activator solution-to-fly ash (S0.50, S0.55 and S0.60 by weight), the type of admixture used (lignosulfonate and polycarboxylate-based) and its content (0.2, 0.8 and 1.2%wt of fly ash). A tendency to increase the spreading while increasing the ratio of activator solution-to-fly ash and while reducing the molar ratio of the activator solution was noticed. In general, the lignosulfonate-based admixture improved the spread of the mixtures containing 8M activator solution, while the polycarboxylate-based decreased the spread of all pastes. The majority of the mixtures exhibited significant gains in flexural and compression strength from the 1st to the 28th day of age, mostly in the mixtures containing 12M activator solution. The mechanical strength seems to increase as the molar ratio of activator solution is higher and the activator solution-to-fly ash ratio is lower. In terms of compressive strength, polycarboxylate-based showed a better performance over lignosulfonate-based admixture, which, in turn, reduced the compressive strength of mostly of pastes comparing to the mixtures without admixture.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342004.pdf: 11012500 bytes, checksum: bf7898cbf22c1982a29c7e521b58438a (MD5) Previous issue date: 2016 / Estruturas em concreto massa são um desafio para os tecnologistas em concreto, tendo em vista que apresentam expressivas elevações de temperatura, especialmente os blocos de coroamento de edifícios de grande porte. Estes elementos são executados com concretos de alta resistência e elevados consumos de cimento, aumentando a possibilidade de ocorrer efeitos deletérios de origem térmica. A elevação de temperatura no interior das estruturas ocorre porque o calor gerado, devido as reações exotérmicas de hidratação do cimento, tem dificuldade em dissipar-se para o ambiente em função das características térmicas do concreto e do volume do maciço. O uso de materiais cimentícios suplementares, como substituir parte do cimento por cinza volante, é uma solução bastante adotada para tentar minimizar a problemática térmica. Apesar disso, as reações de hidratação do cimento e a reação pozolânica ocorrem sob elevadas temperaturas, tendo sua cinética modificada. Entretanto, mesmo para estruturas de grande volume, as centrais de concreto realizam a dosagem da mistura sob temperatura padronizada de 23±2ºC, desconsiderando os efeitos da cura térmica que o concreto é naturalmente exposto. As pesquisas envolvendo cura térmica relatam desempenho mecânico inferior dos concretos curados com relação à referência. Contudo, a maioria dos trabalhos baseia-se em marchas de cura realizadas em centrais de pré-moldados, que diferem significativamente do que ocorre no interior de maciços de concreto. Sendo assim, o presente trabalho visa demonstrar que concretos submetidos à elevação de temperatura, que naturalmente ocorre quando são utilizados em grandes estruturas, podem ser dosados com menor consumo de cimento que aqueles submetidos à cura em temperatura ambiente, para uma mesma classe de resistência. Os concretos testados foram produzidos com resistência característica de 35 e 45MPa, aos 28 dias, e receberam substituição de cimento por cinza volante nos teores 0, 15 e 30%. Foram realizadas três condições distintas de cura, sendo uma à temperatura ambiente (referência) e outros dois regimes de cura térmica. Para os sistemas térmicos, foi desenvolvido um banho térmico que executa curvas reais de aquecimento e resfriamento. A resistência à compressão dos concretos foi medida após 28 dias de cura. Além disso, também foi realizado o ensaio de termogravimetria em pastas de cimento e cinza volante, as quais foram submetidas aos regimes de cura junto com os concretos de referência. Os resultados demonstraram que a temperatura catalisou as reações de hidratação do cimento e as reações pozolânicas, obtendo-se teores de hidratos e resistência superiores aos elementos dosados a 23±2ºC, aos 28 dias. Portanto, fica a cargo do projetista a decisão se considera ou não o efeito térmico sobre a resistência do concreto. Considerando seus efeitos, existe a possibilidade de reduzir o consumo de cimento, conforme foi observado nos concretos testados e, por conseguinte, reduzir sua temperatura máxima, obtendo um custo menor, sem comprometer sua resistência mecânica aos 28 dias. Todavia, se o projetista considerar a resistência do concreto dosado a 23±2ºC, sem dúvida seria a favor da segurança com relação à resistência do concreto, mas com um custo maior e uma durabilidade porventura comprometida.<br> / Abstract : Mass concrete structures are a challenge for concrete technologists, considering that they present significant temperature increases, especially pile caps of tall buildings. They are made on concretes of high strength and large amounts of cement, increasing the possibility of occurrence of deleterious effects of thermal origin. The temperature rises because the heat generated by cement hydration exothermic reactions can not easily dissipate into the environment due to the thermal characteristics and massive volume of concrete. The use of supplementary cementitious materials as a partial replacement of cement, is a popular solution to mitigate the thermal problems. It is known that the hydration reactions of the cement and pozzolans occur at elevated temperatures, and it can modify its kinetics. However, even for high-volume structures, the concrete plants perform the mix design at room temperatures (23±2oC), and don´t consider the actual effects of thermal cure in which the concrete is naturally exposed. The studies on thermal curing reported lower mechanical performance of the cured concrete with respect to the reference. Meantime, most of the works is based on thermal curing of precast concrete elements, which is different from that occurring within the concrete mass. Thus, this study aims to demonstrate that concrete subjected to temperature increases, which naturally occurs when utilized in large concrete members, can be designed with lower cement content than that submitted to 23?cure, for the same strength class. The tested concretes were produced with characteristic compressive strength of 35MPa and 45MPa at 28 days, both with cement replacement by fly ash in contents of 0 (reference) 15 and 30%. The concretes were subjected to three different cure conditions: 23?cure (reference) and other two thermal cure systems. For thermal systems, a thermal bath was developed in order to simulate an actual heating curve. After 28 days of curing, the concrete compressive strength was evaluated. Moreover, thermogravimetry tests were carried out in pastes with cement and fly ash submitted to the same curing conditions of the correspondent concretes. The results showed that the temperature catalyses the hydration reactions of the cement and pozzolanic reactions, leading to higher amount of hydrates and strength than those of obtained in concretes cured under 23oC after 28 days. Therefore, the designer should decide whether consider or not the thermal effect on the strength of concrete. Considering its purpose, it is possible to reduce the cement content and reduce the maximum temperature of the concrete, leading to a lower cost, without compromising their mechanical strength after 28 days. Therefore, the use of compressive strength based on 28days at a 23oC curing temperature is a conservative approach in structural point of view, but leads to higher cost and it can compromise the long term durability of the structures.

BARROS, K. S. Estudo de cinzas volantes de uma termelétrica da região metropolitana de Fortaleza-CE para aplicação em camadas granulares de pavimentos. 2015. 142 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Zacarias Barbosa Matias Junior (zaca@det.ufc.br) on 2017-08-17T18:14:57Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_ksbarros.pdf: 3766219 bytes, checksum: 0512c2c3b7a6e0e4847c2d8fd8528dfd (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezada Kelvia, Existe uma orientação para que normalizemos as dissertações e teses da UFC, em suas paginas pré-textuais e lista de referencias, pelas regras da ABNT. Por esse motivo, sugerimos consultar o modelo de template, para ajudá-la nesta tarefa, disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/1234-templates Vamos agora as correções sempre de acordo com o template: 1. Na capa: Falta colocar o Nome do Departamento entre o nome do Centro e do Programa. Colocar na parte inferior da folha apenas a cidade sem o estado. 2. Retirar a numeração das paginas pré-textuais. Elas são contadas, mas só devem ser numeradas a partir da introdução. 3. Na folha de rosto ( que segue a capa) colocar na parte inferior da folha apenas a cidade sem o estado. 4. Mesmo não sendo obrigatório, sugerimos colocar a data da defesa na folha de aprovação. 5. Nas listas de figuras e tabelas verifique o alinhamento. Ex na figura 5 Esteira e Energia tem que está no mesmo alinhamento. Corrigir todas as listas. Igual ao alinhamento da lista de siglas 6. No sumário retire tudo que vem antes da INTRODUÇÃO. As seções terciárias (com 3 dígitos) além do negrito deve ficar também em itálico. Ex. 1.4.1 Não coloque espaço maior como se fosse destacando os capítulos. Estes só são usados em livros. Att. Marlene Rocha 3366-9620 on 2017-08-17T19:20:14Z (GMT) / Submitted by Zacarias Barbosa Matias Junior (zaca@det.ufc.br) on 2017-08-25T11:25:51Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_ksbarros.pdf: 3949265 bytes, checksum: 29ca521f303214a07adee5ef151a50af (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-08-25T12:15:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_ksbarros.pdf: 3949265 bytes, checksum: 29ca521f303214a07adee5ef151a50af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-25T12:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_ksbarros.pdf: 3949265 bytes, checksum: 29ca521f303214a07adee5ef151a50af (MD5) Previous issue date: 2015-08-12 / This dissertation aimed to evaluate the possibility of reusing fly ash coming from a thermoelectric in the Metropolitan Region of Fortaleza, Brazil, for application in pavement unbound layers. Physical, mechanical, and environmental characterization tests were performed in a local soil, in the ash (classified as a non-inert material), as well in graded stabilized mixtures (soil+ash) and chemically stabilized mixtures (soil+ash+lime). With the results of mechanical tests obtained for the graded stabilized mixtures (soil material, 3 mixtures with 30%, 50%, and 70% of ash, and pure ash), two mixtures were also stabilized with 5% of hydrated lime. These mixtures were evaluated at different curing times (0, 7, 14, and 28 days) by means of California Bearing Ratio (CBR) test, Resilient Modulus (RM), Unconfined Compression Strength (UCS) and Indirect Tensile Strength (ITS). The mixture with the most appropriate characteristics (95% of ashes+5% of hydrated lime) was chosen in order to be compared with a base layer of an asphalt pavement structure on the Brazilian highway BR-222, in a monitored experimental road section. By means of numerical analyses using the CAP3D software, these two structures were compared regarding the deflections occurring on the pavement surface, the horizontal strain at the bottom of the asphalt layer, and the vertical stresses on the top of the subgrade. The results obtained with the experimental program, which was developed for the specific region and soil materials studied in this research, encourage the use of fly ashes in pavement unbound layers. / A presente dissertação buscou verificar a possibilidade do aproveitamento das cinzas volantes de carvão mineral advindas de uma termelétrica da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), para aplicação em camadas granulares de pavimentos. Foram realizados ensaios de caracterização física, mecânica e ambiental das cinzas (classificadas como não inertes) e de um solo local, bem como de misturas estabilizadas granulometricamente (solo+cinza) e misturas estabilizadas quimicamente (solo+cinza+cal). De posse dos resultados dos ensaios mecânicos das misturas estabilizadas granulometricamente (solo puro, 3 misturas de 30%, 50%, 70% de cinza e a cinza pura), foram escolhidas duas misturas (cinza pura e 50%cinza+50%solo) para serem estabilizadas com 5% de cal. Essas misturas foram avaliadas em diferentes tempos de cura (0, 7, 14 e 28 dias) para os ensaios de Índice de Suporte Califórnia (CBR), Módulo de Resiliência (MR), Resistência à Compressão Simples (RCS) e Resistência à Tração (RT). Foi escolhida a melhor mistura (95%cinza+5%cal) para ser comparada com uma camada de base de uma estrutura de pavimento asfáltico da BR-222 de um trecho monitorado. A partir de análises numéricas com o programa CAP3D, as duas estruturas foram comparadas quanto às deflexões ocorridas no topo do pavimento, deformações horizontais na fibra inferior das camadas asfálticas e tensões verticais no topo do subleito. Os resultados obtidos, a partir do programa experimental desenvolvido para a região e solos estudados, encorajam o emprego das cinzas volantes em camadas granulares dos pavimentos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:32:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319571.pdf: 5428564 bytes, checksum: 16db5f33c93e0f97d77d74efa1e402fb (MD5) Previous issue date: 2013 / A geopolimerização é um processo de transformação de fontes ricas em óxidos de alumínio e silício em materiais ligantes com características similares às do cimento Portland hidratado. Sabe-se que é possível obter níveis satisfatórios de resistência mecânica dependendo da composição química dos materiais precursores, do proporcionamento dos materiais e das condições de cura. Neste contexto, esta Dissertação de Mestrado reporta um estudo experimental exploratório em pastas de geopolímeros a base de cinza volante ativada com solução de hidróxido de sódio. Variaram-se a concentração molar do ativador alcalino de base hidróxido de sódio (8, 12 e 16M), a relação mássica entre a solução ativadora e a cinza volante (em massa, 0,50; 0,55 e 0,60), e a temperatura de cura (45, 65 e 85 °C). Foram moldados corpos-de-prova prismáticos de 4cm x 4cm x 16cm, submetidos a ensaios de resistência à flexão e compressão nas idades de 1, 3, 7 e 28 dias. Com exceção das pastas curadas à temperatura de cura de a 45°C, as demais apresentaram maior ganho resistência na primeira idade, de modo que não se observou um aumento significativo aos 28 dias. Evidenciou-se, portanto, o potencial do emprego de geopolímeros em situações que exigem rápida liberação de elementos moldados. Além disso, para misturas constituídas de solução 8 M foi possível obter o mesmo nível de resistências mecânicas tanto para 65°C quanto 85°C, sendo que as propriedades foram favorecidas diminuindo-se a relação solução ativadora por cinza volante ou aumentando-se a concentração molar. A mistura com resistência mais elevada foi preparada com solução ativadora com molaridade de 16 M, relação solução ativadora por cinza volante igual a 0,55 e curada à temperatura de 85°C. Nesse caso, foram alcançadas resistência à flexão e compressão, respectivamente, de 3,60 MPa e 20,62 MPa, com 1 dia; e 4,20 MPa e 24,16 MPa, com 28 dias de idade. Com os resultados obtidos, confirmou-se o potencial do emprego do cimento geopolimérico como material de construção civil <br> / Abstract: Geopolymerisation is a process for transforming sources rich in aluminum oxide and silicon oxide into binders with characteristics similar to hydrated Portland cement. It is possible to achieve satisfactory mechanical behavior considering the chemical composition of the raw materials, the definition of mixture parameters and curing conditions. In this context, this Master?s Thesis reports an experimental study on fly ash-based geopolymer. Factors were varied such as concentration of solution-based sodium hydroxide (8, 12 and 16M), ratio of activator solution-to-fly ash, (by mass, 0.50, 0.55, 0.60), beyond curing temperature (45, 65 and 85°C). Prismatic specimens (4cm x 4cm x 16cm) were molded and submitted to tensile and compressive strength tests, after 1, 3, 7 and 28 days. With the exception of pastes subjected to cure at 45°C, samples showed great resistance at 1 day so it was not observed development until 28 days. This highlights the potential of using geopolymers in situations requiring rapid release of moldings. Also, for mixtures with 8 M solution, it was observed that it was possible to achieve the same performance range for both 65°C and 85°C. Mechanical properties could be improved by decreasing the ratio activator solution-to-fly ash or increasing molarity, although changing molarity was more advantageous. The mixture with highest resistance was composed by 16M sodium hydroxide solution, ratio of activator solution-to-fly ash 0.55 and curing temperature of 85°C. This resulted on tensile strength of 3.60 MPa at 1 day and 4.20 MPa at 28 days. likewise, compressive strength obtained was 20.62 MPa at 1 day and 24.16 MPa at 28 days. With the obtained results, it was confirmed the potential of geopolymeric cement as a building material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:14:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338874.pdf: 3145391 bytes, checksum: 2768ad4229722dfd9fbf5b32c9e5d6b9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente a estrutura de grandes edifícios tem requerido a construção de grandes blocos em concreto armado para o coroamento de suas fundações. Esses blocos, devido ao calor gerado pelo processo de hidratação do cimento, aliado ao seu grande volume e às características térmicas do concreto, são submetidos a elevadas temperaturas em seu interior, muitas vezes acima de 70 ºC. A utilização de cinza volante, quando aplicada em substituição parcial do cimento Portland, é tida como uma solução que pode minimizar o processo de elevação de temperatura. Contudo, como as resistências características desses blocos são geralmente especificadas para idades de 28 dias, e a ação pozolânica das cinzas volantes é lenta, geralmente o consumo de aglomerante das misturas é mais elevado do que quando se utiliza somente cimento Portland, pondo em dúvida a eficácia do uso das cinzas volantes para a redução da temperatura máxima a ser alcançada neste tipo de estrutura, que ocorre poucos dias após a concretagem. Assim sendo, o presente trabalho tem o objetivo de avaliar o efeito da substituição parcial de cimento Portland por cinza volante sobre a elevação de temperatura do concreto submetido a uma elevação adiabática de temperatura, durante sua cura nas idades iniciais e sobre a sua resistência à compressão, para diferentes tipos de cura. Para isso, foi desenvolvido um calorímetro adiabático com dimensões compatíveis para este estudo. Os concretos testados foram produzidos com resistência característica à compressão a 28 dias de 35 MPa, 45 MPa e 55 MPa, sob cura em temperatura de 23 oC, e todos receberam substituições de cimento por cinza volante nas seguintes porcentagens: 0% (referência), 15%, 30% e 45%. Sua elevação de temperatura foi monitorada durante as primeiras 72 horas após a mistura, e a resistência à compressão do concreto foi avaliada aos 28 dias de idade para diferentes temperaturas de cura. Além disso, a influência da cinza volante sobre o consumo de hidróxido de cálcio foi quantificada por ensaios de termogravimetria, em pastas preparadas com as mesmas proporções das utilizadas nos concretos testados. Os resultados demonstraram que a utilização de cinza volante em concretos submetidos à elevação autógena de temperatura não levou a uma redução significativa no coeficiente de elevação adiabática de temperatura, se comparada com as misturas de referência, e que cura a elevadas temperaturas nas idades iniciais traz prejuízos para a resistência à compressão aos 28 dias de idade.<br> / Abstract : Large reinforced concrete pile caps have been generally used in foundations of tall building. These pile caps, due to the heat generated by cement hydration process, coupled with its large volume and thermal characteristics of the concrete, are subjected to high temperatures, often above 70 °C, leading to crack formation. The use of fly ash as partial replacement of the Portland cement is one the solutions adopted to reduce this temperature rise. However, since the compressive strength of these structural elements are generally specified for 28 days and pozzolanic activity of fly ash is slow, typically the amount of binder used in these mixtures is higher than those of using exclusively Portland cement. This fact jeopardizes the efficacy of fly ash to reduce the maximum temperature achieved in this type of structure, which occurs a few days after concrete placement. Therefore, this study aims at evaluating the effect of partial replacement of Portland cement by fly ash on temperature rise of concrete subjected to adiabatic conditions during its curing at early ages and on the compressive strength for different types of curing. The experimental tests were carried out in an adiabatic calorimeter specially designed for this study. The concrete mixtures were produced with characteristic compressive strength of 35 MPa, 45 MPa and 55 MPa at 28 days. The cement replacement by fly ash where: 0% (reference), 15%, 30% and 45%. The temperature rise was monitored during the first 72 hours after mixing and the compression strength of concrete was assessed at 28 days for different curing conditions. In addition, the influence of fly ash on the calcium hydroxide consumption was measured by thermogravimetric tests in pastes prepared with the same proportions as those used in the concrete previously tested. The results obtained demonstrated that the replacement of cement by fly ash in concrete subjected to the autogenous temperature increase did not reduce the adiabatic temperature rise coefficient. Moreover, high temperature curing during early ages decreases the compressive strength of concrete mixtures after 28 days.

Resumo: Na presente tese foi investigada a influência da adição de cinza de folha de bananeira, cinza volante e sílica ativa em uma argamassa de cimento Portland no traço 1:3 em massa considerada referência. Foram estudadas adições deste material nas proporções de 5%, 7,5% e 10% em relação à massa de cimento empregado na argamassa de referência. A metodologia foi centrada na caracterização dos materiais utilizados por meio de técnicas físicas e químicas, incluindo a granulometria por difração de raios laser e por fluorescência de raios-X. O comportamento das argamassas no estado fresco foi avaliado por meio da consistência com o método "flow table, squeeze flow", ar incorporado, retenção de água e massa específica. No estado endurecido o material foi caracterizado por técnicas de resistência à tração na flexão, resistência mecânica à compressão, absorção de água por capilaridade, massa específica no estado endurecido, microscopia eletrônica de varredura e arrancamento de argamassa em paredes. Com os resultados dos ensaios pode-se concluir que a cinza da folha de bananeira quando adicionada em argamassas de cimento Portland apresenta resistências mecânicas superiores à argamassa de referência e com adição de cinza volante e semelhantes a argamassa com adição de sílica ativa.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338874.pdf: 3145391 bytes, checksum: 2768ad4229722dfd9fbf5b32c9e5d6b9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente a estrutura de grandes edifícios tem requerido a construção de grandes blocos em concreto armado para o coroamento de suas fundações. Esses blocos, devido ao calor gerado pelo processo de hidratação do cimento, aliado ao seu grande volume e às características térmicas do concreto, são submetidos a elevadas temperaturas em seu interior, muitas vezes acima de 70 ºC. A utilização de cinza volante, quando aplicada em substituição parcial do cimento Portland, é tida como uma solução que pode minimizar o processo de elevação de temperatura. Contudo, como as resistências características desses blocos são geralmente especificadas para idades de 28 dias, e a ação pozolânica das cinzas volantes é lenta, geralmente o consumo de aglomerante das misturas é mais elevado do que quando se utiliza somente cimento Portland, pondo em dúvida a eficácia do uso das cinzas volantes para a redução da temperatura máxima a ser alcançada neste tipo de estrutura, que ocorre poucos dias após a concretagem. Assim sendo, o presente trabalho tem o objetivo de avaliar o efeito da substituição parcial de cimento Portland por cinza volante sobre a elevação de temperatura do concreto submetido a uma elevação adiabática de temperatura, durante sua cura nas idades iniciais e sobre a sua resistência à compressão, para diferentes tipos de cura. Para isso, foi desenvolvido um calorímetro adiabático com dimensões compatíveis para este estudo. Os concretos testados foram produzidos com resistência característica à compressão a 28 dias de 35 MPa, 45 MPa e 55 MPa, sob cura em temperatura de 23 oC, e todos receberam substituições de cimento por cinza volante nas seguintes porcentagens: 0% (referência), 15%, 30% e 45%. Sua elevação de temperatura foi monitorada durante as primeiras 72 horas após a mistura, e a resistência à compressão do concreto foi avaliada aos 28 dias de idade para diferentes temperaturas de cura. Além disso, a influência da cinza volante sobre o consumo de hidróxido de cálcio foi quantificada por ensaios de termogravimetria, em pastas preparadas com as mesmas proporções das utilizadas nos concretos testados. Os resultados demonstraram que a utilização de cinza volante em concretos submetidos à elevação autógena de temperatura não levou a uma redução significativa no coeficiente de elevação adiabática de temperatura, se comparada com as misturas de referência, e que cura a elevadas temperaturas nas idades iniciais traz prejuízos para a resistência à compressão aos 28 dias de idade.<br> / Abstract : Large reinforced concrete pile caps have been generally used in foundations of tall building. These pile caps, due to the heat generated by cement hydration process, coupled with its large volume and thermal characteristics of the concrete, are subjected to high temperatures, often above 70 °C, leading to crack formation. The use of fly ash as partial replacement of the Portland cement is one the solutions adopted to reduce this temperature rise. However, since the compressive strength of these structural elements are generally specified for 28 days and pozzolanic activity of fly ash is slow, typically the amount of binder used in these mixtures is higher than those of using exclusively Portland cement. This fact jeopardizes the efficacy of fly ash to reduce the maximum temperature achieved in this type of structure, which occurs a few days after concrete placement. Therefore, this study aims at evaluating the effect of partial replacement of Portland cement by fly ash on temperature rise of concrete subjected to adiabatic conditions during its curing at early ages and on the compressive strength for different types of curing. The experimental tests were carried out in an adiabatic calorimeter specially designed for this study. The concrete mixtures were produced with characteristic compressive strength of 35 MPa, 45 MPa and 55 MPa at 28 days. The cement replacement by fly ash where: 0% (reference), 15%, 30% and 45%. The temperature rise was monitored during the first 72 hours after mixing and the compression strength of concrete was assessed at 28 days for different curing conditions. In addition, the influence of fly ash on the calcium hydroxide consumption was measured by thermogravimetric tests in pastes prepared with the same proportions as those used in the concrete previously tested. The results obtained demonstrated that the replacement of cement by fly ash in concrete subjected to the autogenous temperature increase did not reduce the adiabatic temperature rise coefficient. Moreover, high temperature curing during early ages decreases the compressive strength of concrete mixtures after 28 days.

A combustão do carvão para a produção de energia elétrica tem como consequência a geração de cinzas, que é um dos maiores resíduos gerados no Brasil, em termos de volume (4.109 dm³/ano). Visando a minimização do impacto ambiental causado pelo mau descarte das cinzas, este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar zeólitas obtidas a partir de cinza de carvão e aplicar na agricultura como fertilizante potássico. Para isso a cinza utilizada foi obtida no combustor piloto de leito fluidizado operando com carvão da Mina do Leão/RS e empregada para sintetizar material zeolítico a partir do tratamento hidrotérmico alcalino. Foram realizados ensaios experimentais utilizando razão solução/cinzas constante em 6 L mg-1, variando a concentração de hidróxido de potássio (KOH) entre 3 e 5 M, a temperatura entre 100 e 150 ºC e o tempo de reação entre 24 e 72 h. O material sintetizado e a cinza foram caracterizados quanto a sua composição química, mineralógica, morfologia, área superficial específica e capacidade de troca catiônica. Através da caracterização foi observada a formação de duas fases zeolíticas, a chabazita-K e a merlinoíta. A partir da caracterização do material, foi escolhido um dos produtos zeolíticos obtidos para aplicação em solo, como fertilizante de potássio para o cultivo de trigo (Triticum aestivum L.). A condição experimental escolhida foi de 5 M a concentração da solução de KOH, temperatura de 150 ºC e tempo de reação de 24 h. Nesta condição obteve-se apenas uma fase zeolítica identificada, a zeólita merlinoíta, com uma área superficial de 23,37 m² g e uma capacidade de troca catiônica (CTC) de 2,62 meq g 1. Para fins de comparação foi utilizado o fertilizante comercial, cloreto de potássio (KCl), que contém em torno de 60 % de K2O. Foram realizados 35 ensaios experimentais em casa de vegetação da EMBRAPA, utilizando 7 tratamentos (3 doses diferentes de KCl e zeólita 50, 100 e 150 % da dose máxima recomendada e o solo não tratado (testemunha)) em 5 blocos aleatórios. Os experimentos na casa de vegetação foram concluídos com 59 dias de cultivo de trigo e submetidos às análises como determinação da produção de matéria seca da parte aérea e raízes das plantas e análise química do solo e tecido foliar. Verificou-se que a zeólita merlinoíta obtida a partir da cinza de carvão pode ser utilizada como fertilizante, pois teve um desempenho similar ao KCl no crescimento do trigo, não inibindo seu crescimento. Utilizando o tratamento com zeólita 100 % a produção de matéria seca da parte aérea foi de 1,07 ± 0,09 g e raízes 1,6 ± 0,23 g e na análise do tecido foliar teve uma absorção de 3,39 ± 0,31. / Coal combustion for electricity production results in the generation of ash, which is one of the main waste generated in Brazil in terms of volume. Intending the minimization of the environmental impact caused by poor disposal of ashes, this study aimed to synthesize and characterize zeolites obtained from coal ash and apply in agriculture as potassium fertilizer. For this purpose, coal fly ash was obtained from a fluidized bed pilot combustor operating with coal from Mina do Leão/RS and used to synthesize zeolitic material through the alkaline hydrothermal treatment. Experimental tests were performed using the ratio volume of solution/mass of coal fly ash constant at 6 mL mg -1, varying the concentration of potassium hydroxide (KOH) between 3 and 5 M, temperature between 100 and 150 °C and reaction time between 24 and 72 h. The synthesized and coal fly ash material was characterized by their chemical composition, mineralogy, morphology, specific surface area and cation exchange capacity. With the characterization, it was observed the formation of two phases zeolite K-chabazite and merlinoite. By the characterization of the material, it was chosen one of the zeolitic products obtained for application to soil as a potassium fertilizer for the cultivation of wheat (Triticum aestivum L.). The chosen experimental condition was 5 M KOH solution, temperature of 150 °C and 24 h time of reaction. At this condition, only one zeolitic phase was identified, zeolite merlinoite, with a surface area of 23.37 m² g a cation exchange capacity (CEC) of 2.62 meq g-1. For purposes of comparison, the tests in the soil were performed using also a commercial fertilizer, potassium chloride (KCl), containing about 60 % of K2O. A total of 35 experimental trials were carried out in a greenhouse at EMBRAPA, using 7 treatments in 5 random blocks: 50, 100 and 150 % of the maximum recommended dose for KCl and for zeolite and untreated soil (witness). The experiments in the greenhouse were concluded with 59 days of wheat cultivation. The plants were submitted to analysis for dry matter in aerial parts and roots determination. Likewise, soil and foliar tissue were submitted to chemical analysis. It was found that the zeolite Merlinoite obtained from the coal fly ash can be used as a fertilizer because it had a similar performance to KCl in the wheat growth. The treatment with 100% zeolite presented a dry matter production of 1.07 ± 0.09 g for aerial parts and 1.6 ± 0.23 g for roots. Also, the leaf tissue analysis showed a potassium absorption of 3.39 ± 0.31 % m/m in this treatment.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T00:03:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:25:14Z : No. of bitstreams: 1 142859.pdf: 8095615 bytes, checksum: 6a39af3a29dc03efbebfa06fe1f86168 (MD5)