Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas ką tik nuo atliekų šalinimo konvejerio nuimtas, neatvėsęs ir nesusihidratavęs ekstrakcinis pushidratis fosfogipsas. Tai pati gausiausia mineralinė atlieka, kurios sąvartynai sparčiai auga, o panaudojimas lig šiol nėra išspręstas. AB “Lifosa” kasmet į sąvartynus šalina daugiau kaip 1 mln. tonų E-PG, o su kiekviena tona prarandama apie 160 kWh jame akumuliuotos atliekinės energijos. Todėl būtina ieškoti efektyvių būdų jam perdirbti neleidžiant sunykti atliekinei energijai. Tokio pavidalo, kokio fosfogipsas šalinamas į sąvartynus, jis negali būti naudojamas statyboje dėl jame esančių priemaišų (nesureagavęs apatitas, H3PO4 ir H2SO4 likučiai, CaS, geležies, aliuminio druskos). Dėl šių priemaišų poveikio fosfogipso bandiniai labai lėtai kietėja ir pasižymi nedideliu tankiu ir stipriu, dideliu vandens įgeriamumu. Darbe pasiūlytas ir išbandytas mechaninės aktyvacijos būdas, neleidžiantis pushidračiame fosfogipse akumuliuotai atliekinei energijai sunykti. Nustatyta, kad tiek neaktyvuoto, tiek aktyvuoto fosfogipso bandinių stipriai mažai priklauso nuo išlaikymo trukmės, o bandinių, suformuotų iš gipscemenčio stipriai pastebimai didėja. Vandens poveikis skirtingos formavimo masių sudėčių bandiniams yra nevienodas: fosfogipso bandiniai prarado pradinę formą ir iš dalies arba visiškai stiprį, tuo tarpu gipscemenčio bandinių forma nepakito, o stipris sumažėjo nežymiai. Analizuojant kietėjimo deformacijų duomenis, matyti, kad kietėjimo deformacijos... [toliau žr. visą tekstą] / The main magistracy final work motivation and aims: The main goal was to implementation a pilot project for use of surplus energy accumulated in E-PG. Phosphogypsum is one of the most abundant mineral waste materials, the use of which is solved fully up to the present time. In spite of the fact, that there are tens of millions of tons of phosphogypsum accumulated in stacks, an additional million tons of E-PG is added each year. Due to the fact, that during the phosphoric acid production process from apatite phosphogypsum is formed in the hemi hydrate state (CaSO4  1/2 H2O) similarly like construction gypsum, therefore it could be used in construction work as a gypsum binding material. However the acids present in the E-PG compositions block the hydratation and hardening processes. Various technological solutions such as washing out the soluble admixtures or neutralization with slaked lime suspensions increase the energy expenditures substantially. Energy requirements then increase by almost two times to produce a gypsum binding material in comparison to when natural gypsum materials are used. Correspondingly the energy costs increase and pollutant emissions into the environment. Taking into account these conditions, we investigated the E-PG properties when mechanical activation method was used. It allows obtaining chemically active formation mixtures with out using fuel or other sources of heat energy. However from a technological point of view, if we store E-PG for longer... [to full text]

Goal and Scope of this thesisThe curing process of epoxy resin directly affects the properties of the final polymer, so it is of great interest to develop analytical methods that allows knowing the pathway of the curing processes. There have been numerous research studies about the evolution of the curing and on the quantification of the corresponding kinetic parameters using several techniques such as: Differential Scanning Calorimetry (DSC), Differential Scanning Calorimetry with Temperature Modulation (MTDSC), Thermogravimetric analysis (TGA), Fluorescence, Raman spectroscopy, Nuclear Magnetic Resonance (NMR), High-Resolution Liquid Chromatography (HPLC), Infrared spectroscopy Fourier Transform (FTIR) and Near infrared spectroscopy (NIR). Usually, those studies are done in model reactions due to the fact that is very difficult, and sometimes even impossible, to isolate the intermediate products that are involved in the curing process. In that sense, the goal of the present thesis is to explore the possibilities of the multidimensional correlation spectroscopy for the quantitative monitorization of curing processes by means of infrared spectroscopy and curve resolution methods. The thesis is focused in a complex reaction in which several and side reactions might take place, most or all of them almost at the same time. This main goal is structured in the following items: 1. Analysis of Generalized two-dimensional correlation spectroscopy and Perturbation-correlation mowing-windows two-dimensional correlation spectroscopy as a tool to obtain information about the reaction pathway.2. Analysis of sample-sample two-dimensional correlation spectroscopy as a tool to obtain concentration profiles of the chemical species involved in the curing process.3. Quantitative resolution of the curing process by means of multivariate curve resolution methods - alternating least squares (MCR-ALS) taking into account the information coming from multidimensional correlation spectroscopy analysis. StructureThe thesis is structured in different chapters each one containing the following information.Chapter 1: This chapter presents the background of the thesis, so it is highlighted the interest of the study of resins epoxy. A brief review of the theory of the multidimensional spectroscopy and the chemometrics tools (multivariate curve resolution methods) used is presented focusing on the novelties introduced in the thesis and offering the proper references for the basic concepts already known.Chapter 2: This chapter concerns the experimental work done. It has been included a brief description of the instrumental analytical techniques used to monitor the curing process. Two main curing reactions are described: experimental conditions and scheme of the reaction between the phenylglycidylether (PGE) and -butyrolactone monitored by NIR and of the copolymerization between the diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and -valerolactone by FTIR/ATR. Also the conditions of the DGEBA homopolymerization are presented. And finally, the 1H and 13C NMR experimental condition to obtain the spectrum of the final product in the first reaction between PGE and -butyrolactone is described.Chapter 3: This chapter is addressed to the results obtained as a consequence of the studies done. It is articulated in five published works and each one is introduced by a brief description of the main goal and the content of it. The five articles are presented in a sequential order according the main goal of the thesis.Chapter 4: Finally, the thesis ends with a conclusion chapter in which the achieved goals are outlined.As each paper presented in chapter 3, contains its specific conclusion section, in this chapter there are emphasized the thesis conclusions according to the goals formulated in the scope. In that sense the first and general conclusion is that Multidimensional correlation spectroscopy and multivariate curve resolution method are useful spectroscopic and chemometric methods to quantitative monitoring a curing process using infrared spectroscopy.Concretely it can be also stated that: - Generalized and perturbation-correlation moving-windows two-dimensional correlation spectroscopy, are valuable methods to obtain information about the reaction pathway in the case studied which is representative of a curing process.- Sample-sample two-dimensional correlation spectroscopy is very useful method to obtain concentration profiles of the chemical species involved in the curing process.- And finally, MCR-ALS is a very useful method for the quantitative resolution of the curing process. / El proceso de curado la resina epoxi afecta directamente las propiedades finales del polímero, por lo que es de gran interés para el desarrollo de métodos de análisis que permite conocer la vía de los procesos de polimerización. Por lo general, esos estudios se hacen en reacciones modelo, debido al hecho, que es muy difícil, a veces o incluso imposible, aislar los productos intermedios que intervienen en el proceso de curado. En ese sentido, el objetivo de la tesis es explorar las posibilidades de la espectroscopia de correlación multidimensional para la monitorización cuantitativa de los procesos de curado por medio de espectroscopia infrarrojo y métodos de resolución de la curva. La tesis se centra en una reacción compleja en la que varias reacciones secundarias y puede tener lugar, la mayoría o la totalidad de ellos casi al mismo tiempo.Las conclusiones de la tesis de acuerdo a los objetivos son formulados en el ámbito de aplicación, métodos espectroscópicos y quimiométricos. En ese sentido, la primera conclusión general y es que la espectroscopia de correlación multidimensional y método de resolución de curva multivariante son útiles para el seguimiento de un proceso de curado mediante espectroscopía de infrarrojo.Concretamente, puede ser también señaló que: - La espectroscopia generalizada de correlación bidimensional y espectroscopia de correlación de la perturbación por ventana móvil, son métodos valiosos para obtener información sobre el camino de reacción en el caso estudiado, que es representativa de un proceso de curado.- La espectroscopia de correlación bidimensional muestra-muestra es un metodo útil para obtener perfiles de concentración de las especies químicas involucradas en el proceso de curado.- Por último, MCR-ALS es un método muy útil para la resolución cuantitativa del proceso de curado.

A fim de avaliar a contribuição das ligações cimentantes no comportamento tensão-deformação dos solos cimentados, bem como quantificar a variação das tensões de início de plastificação e incremento de tensão de plastificação em função do índice de vazios de cura, foram realizados dezoito ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas com diferentes tensões confinantes, índices de vazios e teores de cimento. As amostras foram inicialmente adensadas a várias tensões confinantes ao longo da linha de compressão normal do solo sem cimentação, simulando a formação de elementos de solos em diferentes profundidades de um depósito sedimentar cimentado. Após o adensamento, as amostras eram curadas para posterior aplicação de incrementos de tensão isotrópica. Complementarmente, dezenove ensaios triaxiais drenados foram realizados em amostras artificialmente cimentadas curadas sob diferentes tensões confinantes e índices de vazios de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência, deformabilidade e plastificação em função do índice de vazios e tensão de cura. Por final, um novo modelo matemático foi proposto para simular os ensaios isotrópicos das amostras curadas com diferentes índices de vazios e teores de cura, descrevendo o comportamento teórico dos elementos de solo situados nas diferentes profundidades do depósito fictício de solo cimentado. A capacidade do modelo de simular os resultados dos ensaios isotrópicos para uma gama ampla de índice de vazios de cura e teores de cimento também foi apresentada. Comentários acerca das respostas obtidas com simulações de amostras curadas a altos e baixos índices de vazios, e solicitadas a elevadas tensões isotrópicas, também são apresentadas juntamente com uma análise dos três parâmetros adicionais requeridos pelo modelo em relação ao modelo Cam Clay: um parâmetro de medida de nível de cimentação, um parâmetro definidor do tipo de comportamento da estrutura cimentante (rígido, rígido-plástico, linear, etc.), e um parâmetro que relaciona a magnitude das tensões da estrutura cimentante com o nível de cimentação da amostra. / To evaluate the contribution of cementation on the stress-strain behaviour of cemented soils, as well as to quantify the variation of the initial yielding stress and yielding stress increment based on the curing void ration, a series of eighteen isotropic compression tests were performed en artificially cemented samples cured under different confining stresses, void ratio and cement content. The samples were initially consolidated to different stresses on the normal compression line of the non-cemented soil, in order to simulate the soil formation at different depths in cemented sedimentary deposits. After consolidated, the samples were cured and then isotropic increments of tension were applied. Complementary, nineteen drained triaxial tests were performed on artificially cemented samples cured under different confining stresses and void ratio in order to analyze the modification on the shear strength parameters, deformability and yielding based on the void ratio and curing stress. At the end, a new mathematical model was proposed to simulate the isotropical tests performed on samples cured with different void ratio and cement content, describing the theorical behavior of the soil elements situated on different depths of a fictitious deposit of cement soil. The model’s ability to simulate the results of the isotropic tests performed for a wide range of curing void ratio and cement was also presented. Comments about the simulations of samples cured with low and high void ratios and consolidated to high isotropic stresses are also presented together with an analysis of the three additional parameters required by the model in relation to Cam Clay model: a parameter measuring the cementation level, a parameter defining the kind of cementing structure behaviour (rigid, rigid-plastic, linear, etc.) and a parameter that relates the stress magnitude of the cementing structure with the cementation level of the sample.

O emprego de resíduos da indústria como materiais alternativos na Engenharia vem sendo tópico recorrente em pesquisas de desenvolvimento de novos materiais, devido a uma maior consciência da opinião pública quanto ao impacto ambiental oriundo da produção industrial. Buscando colaborar com esta discussão, esta pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como alternativa de solução em Engenharia. Analisando-se a microestrutura da cinza volante, observa-se que ela é formada por esferas ocas e plerosferas (esferas ocas preenchidas por esferas menores). Foi estudado o ganho de resistência da mistura promovido pela moagem da cinza volante em um moinho de bolas cerâmicas, visando uma potencialização da reatividade do material. A fim de possibilitar a utilização destes resíduos, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. A presente pesquisa busca fornecer subsídios para que seja possível determinar o seu comportamento, através do uso da relação porosidade (η)/teor volumétrico de cal (LV) obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura dos dois resíduos, com e sem o processo de moagem da cinza, levando a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado para cinza volante com diferentes tempos de moagem e cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos de prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m3, curados por 7 dias, com umidade de 18% para os tempos de moagem 0, 2 e 6h nas temperaturas 23 e 40°C, e 0 e 6h a 60°C. Os resultados apontam que o aumento do teor de cal gerou ganhos de resistência para as maiores temperaturas de cura; a diminuição da porosidade proporcionou um ganho de resistência para todas as combinações; o aumento da temperatura foi importante no ganho de resistência entre 23oC e 40oC; a moagem da cinza por 2h promoveu ganhos significativos de resistência em relação à não moída, porém, para 6h de moagem os ganhos não foram significativos para as temperaturas de cura de 23oC e 60oC. A relação η/LV, ajustada por um expoente [η/(Lv)0,07], mostrou-se adequada na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de moagem estudados. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal, temperatura de cura e tempo de moagem, mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas suas interações. / The use of industry by-products as alternative materials in Engineering has been a recurring topic of research in development of new materials, mainly, due to a larger public conscience regarding the environmental impact of industrial production of waste. Aiming to contribute on this discussion, this research sought to introduce two by-products (fly ash and carbide lime), produced on the metropolitan area of Porto Alegre, as an alternative Engineering solution. Analyzing the microstructure of the fly ash, it is observed that it is composed by void spheres and plerospheres (void spheres filed with smaller ones). Having that in mind, it was studied the admix strength gain promoted by the grinding of de fly ash on a ceramic ball mill, aiming an enhancement of the reactivity of the material. In order to enable the use of these byproducts, it is necessary the study of its mechanical behavior due to the cementation provided by the mixture and compaction of these materials. The current research seeks to provide subsides in order to determine its behavior, through the use of the ratio porosity (η)/ volumetric lime content (LV), obtained from the identification and quantification of the most important variables on the control of the strength of the admixes of both by-products, with or without the process of fly ash grinding. This means, the formulation of equations for the simple compressive strength forecast of the cemented material for the fly ash with different grinding times and accelerated curing temperature. In order to do so, it were realized simple compression tests with 5, 10 and 15% of lime, with a specific dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m3, cured for 7 days, with water content of 18% for the grinding times of 0, 2 and 6h to the curing temperatures of 23 and 40oC, and 0 and 6h to 60oC. The results show that, the increase of lime content provided strength gains for the higher temperatures; the decrease of porosity generated strength gain to all the combinations; the increase in curing temperature was important on the strength gain between 23oC and 40oC; the grinding of fly ash for 2h promoted significant strength gains when compared to the not ground samples, however, for 6h of grinding the strength gain wasn’t significant for the 23oC and 60oC curing temperatures. The η/LV ratio, adjusted by an exponent [η/(LV)0,07], presented itself adequate for the formulation of the equations for the forecast of the strength gain of the cemented material to all the studied temperatures and grinding times. Besides that, the existence of unique and distinct relationships on the control of the simple compression strength depending on the porosity, volumetric lime content, curing temperature and grinding time, have been shown useful for the dosage formulation. The results were submitted to variance analysis, which demonstrated that all the factors chosen on the experiment were significant, as all their interactions.

A fim de avaliar a contribuição das ligações cimentantes no comportamento tensão-deformação dos solos cimentados, bem como quantificar a variação das tensões de início de plastificação e incremento de tensão de plastificação em função do índice de vazios de cura, foram realizados dezoito ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas com diferentes tensões confinantes, índices de vazios e teores de cimento. As amostras foram inicialmente adensadas a várias tensões confinantes ao longo da linha de compressão normal do solo sem cimentação, simulando a formação de elementos de solos em diferentes profundidades de um depósito sedimentar cimentado. Após o adensamento, as amostras eram curadas para posterior aplicação de incrementos de tensão isotrópica. Complementarmente, dezenove ensaios triaxiais drenados foram realizados em amostras artificialmente cimentadas curadas sob diferentes tensões confinantes e índices de vazios de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência, deformabilidade e plastificação em função do índice de vazios e tensão de cura. Por final, um novo modelo matemático foi proposto para simular os ensaios isotrópicos das amostras curadas com diferentes índices de vazios e teores de cura, descrevendo o comportamento teórico dos elementos de solo situados nas diferentes profundidades do depósito fictício de solo cimentado. A capacidade do modelo de simular os resultados dos ensaios isotrópicos para uma gama ampla de índice de vazios de cura e teores de cimento também foi apresentada. Comentários acerca das respostas obtidas com simulações de amostras curadas a altos e baixos índices de vazios, e solicitadas a elevadas tensões isotrópicas, também são apresentadas juntamente com uma análise dos três parâmetros adicionais requeridos pelo modelo em relação ao modelo Cam Clay: um parâmetro de medida de nível de cimentação, um parâmetro definidor do tipo de comportamento da estrutura cimentante (rígido, rígido-plástico, linear, etc.), e um parâmetro que relaciona a magnitude das tensões da estrutura cimentante com o nível de cimentação da amostra. / To evaluate the contribution of cementation on the stress-strain behaviour of cemented soils, as well as to quantify the variation of the initial yielding stress and yielding stress increment based on the curing void ration, a series of eighteen isotropic compression tests were performed en artificially cemented samples cured under different confining stresses, void ratio and cement content. The samples were initially consolidated to different stresses on the normal compression line of the non-cemented soil, in order to simulate the soil formation at different depths in cemented sedimentary deposits. After consolidated, the samples were cured and then isotropic increments of tension were applied. Complementary, nineteen drained triaxial tests were performed on artificially cemented samples cured under different confining stresses and void ratio in order to analyze the modification on the shear strength parameters, deformability and yielding based on the void ratio and curing stress. At the end, a new mathematical model was proposed to simulate the isotropical tests performed on samples cured with different void ratio and cement content, describing the theorical behavior of the soil elements situated on different depths of a fictitious deposit of cement soil. The model’s ability to simulate the results of the isotropic tests performed for a wide range of curing void ratio and cement was also presented. Comments about the simulations of samples cured with low and high void ratios and consolidated to high isotropic stresses are also presented together with an analysis of the three additional parameters required by the model in relation to Cam Clay model: a parameter measuring the cementation level, a parameter defining the kind of cementing structure behaviour (rigid, rigid-plastic, linear, etc.) and a parameter that relates the stress magnitude of the cementing structure with the cementation level of the sample.

Resumo: O objetivo deste trabalho, dividido em três estudos, foi avaliar: (1) a influência da utilização de diferentes fontes de luz e métodos de fotoativação sobre o grau de conversão e a contração de polimerização de uma resina composta nanoparticulada; (2) a influência da utilização dos diferentes métodos de fotoativacao, disponibilizados por aparelhos LED de 2a geração, sobre a contração volumétrica das resinas compostas microhíbrida e nanopartículada e (3) as propriedades térmicas e o grau de conversão das resinas compostas microhíbrida e nanopartículada, submetidas aos diferentes métodos de fotoativação disponibilizados por aparelhos LED de 2a geracao. No primeiro estudo, o grau de conversão (GC) foi avaliado pelo metodo da espectroscopia infravermelha transformada de Fourier (FT-IR) e as forças de contração (C) mensuradas em máquina de ensaios universal (EMIC). Os dados obtidos para o GC e C foram analísados estatísticamente pelo teste da análise de variancia (ANOVA), sendo que para as forças de contração, a correção de Welch e o teste Tamhane também foram empregados. No segundo estudo, a contração volumétrica foi avaliada por um mecanismo de vídeo e imagem (AcuvolR/Bisco) e os dados obtidos foram análisados estatísticamente pelos testes ANOVA e Tukey. No terceiro estudo, o método da calorimetria exploratória diferencial foi empregado para avaliar a temperatura de transição vitrea (Tg) e de degradação dos materiais e o GC por FTIR. Os dados relativos ao GC foram análisados estatísticamente pelos testes ANOVA e Tukey. Os resultados demonstraram diferenças na contração de polimerização de acordo com o método de fotoativação empregado. No primeiro e segundo estudos, mesmo empregando diferentes metodologias, o método de fotoativação contínuo apresentou os maiores valores de contração. Por outro lado,o GC não... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this work, divided into three studies, was evaluate: (1) the influence of different light sources and photo-activation methods on degree of conversion and polymerization shrinkage of a nanocomposite resin; (2) the influence of different photo-activation methods, available by the 2nd generation LED light-curing units, on the volumetric shrinkage of microhybrid and nanocomposite resins and (3) thermal properties and degree of conversion of microhybrid and nanocomposite resins submitted to different photo-activation methods available by 2nd generation LED light-curing units. In the first study, degree of conversion (DC) was evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and shrinkage forces (S) were measured in a universal testing machine (EMIC). The data obtained for DC and S were analyzed by Analysis of Variance test (ANOVA) and for S Welch's correction and Tamhane's tests were also employed. In the second study, volumetric shrinkage was evaluated by video-imaging device (AcuvolR/Bisco) and data were analyzed by ANOVA and Tukey's test. In the third study, differential scanning calorimetry was used in order to observe glass transition temperature (Tg) and degradation peak of the materials and DC was evaluated for FT-IR. The DC data were analyzed by ANOVA and Tukey's test. The results showed differences in the polymerization shrinkage according to photo-activation method employed. In the first and second studies, the continuous photo-activation methods presented the highest values for shrinkage even though different methodologies were used to assess. Moreover, DC was not influenced by the photo-activation method but was influenced by light sources. The lowest DC values were observed for halogen light-curing unit. In the second study beyond the influence of the photo-activation... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Marcelo Ferrarezi de Andrade / Coorientador: Alessandra Nara de Souza Rastelli / Banca: Silmara Aparecida Milori Corona / Banca: Denise Pedrini / Banca: Osmir Batista de Oliveira Junior / Banca: José Roberto Cury Saad / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of agro-industrial by-products with pozzolanic properties has become an alternative in the cement industry because of the increasing consumption of cement, aiming at the rational use and sustainability of the mines that produce raw materials for the production of clinker and longer life of concrete structures. This research investigates the influence of the curing period and of the use of rice husk ash with different contents of graphitic carbon on the compressive strength, total shrinkage and chloride penetration of concretes with high early age strength cement. The levels of replacement of Portland cement adopted were 0%, 5%, 10%, 20% and 30%, the water/binder ratios of 0.35, 0.50 e 0.65 and the wet curing periods of 3 and 7 days. A mixture containing 10% of silica fume to replace Portland cement was used as benchmark. Compressive strength was obtained by a compressive test using cylindrical specimens (Ø 100 mm x 200 mm) according to NBR 5738 and 5739 standards for the ages of 28 and 91 days. The determination of shrinkage was made according to the recommendations of ASTM C-157 (ASTM, 2006) and ASTM C-490 (ASTM, 2004) in test specimens with 100 mm x 100 mm x 285 mm evaluated at the ages of 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 and 182 days. Before being immersed in saline, the test specimens were dried for 91 days. Based on the findings, it has been found, for all mixtures investigated, that the increase in the wet cure period led to higher compressive strength values, lower shrinkage values and reduced chloride penetration for the investigated mixtures. The opposite behavior was observed with the increase of w/b ratio. The mixtures containing rice husk ash of lower contents of graphitic carbon (light-colored) showed the highest values of compressive strength. However, analysis at equal content of replacement shows that this behavior varies according to the a/agl ratio, age at test and curing period, not indicating a general tendency. This behavior is also valid for analysis of mixtures with rice husk ash and silica fume. In the test of shrinkage and chloride penetration following shrinkage, the mixtures of rice husk ash of lower contents of graphitic carbon have shown, in general, better performance, with lower shrinkage values and reduced chloride penetration. / A utilização de subprodutos agroindustriais com características pozolânicas tem sido uma das alternativas encontradas diante do crescente consumo de cimento, visando à racionalidade e à sustentabilidade das jazidas fornecedoras de matérias-primas para produção do clínquer e à maior vida útil das estruturas de concreto. Nesta pesquisa, investiga-se a influência do período de cura e da utilização de cinza de casca de arroz com diferentes teores de carbono grafítico na resistência à compressão axial, retração total e penetração de íons cloreto de concretos com cimento Portland de alta resistência inicial. Os teores de substituição ao cimento Portland adotados foram de 0%, 5%, 10%, 20% e 30%, as relações água/aglomerante de 0.35, 0.50 e 0.65 e os períodos de cura úmida de 3 e 7 dias. Uma mistura com 10% de sílica ativa em substituição ao cimento Portland foi empregada como parâmetro de comparação. A resistência à compressão axial foi avaliada em corpos de prova cilíndricos (Ø 100 mm x 200 mm) segundo as normas NBR 5738 e 5739, para as idades de 28 e 91 dias. A determinação da retração foi feita conforme recomendações da ASTM C-157 (ASTM, 2006) e ASTM C-490 (ASTM, 2004) em corpos de prova de dimensões 100 mm x 100 mm x 285 mm avaliados nas idades de 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 e 182 dias. A avaliação de penetração de íons cloreto (imersão em solução salina) foi realizada nas idades de 7, 14, 28, 56 e 91 dias. Antes de serem imersos em solução salina, os corpos de prova foram submetidos a um período de secagem de 91 dias. Dos resultados obtidos, constatou-se, para todas as misturas investigadas, que o aumento do período de cura úmida resultou em maiores valores de resistência à compressão, menores valores de retração e menor penetração de íons cloreto para as misturas investigadas. Comportamento contrário foi observado com o aumento da relação a/ag. As misturas compostas com CCA de menor teor de carbono grafítico (clara) apresentaram os maiores valores de resistência à compressão, contudo, quando se analisa em igualdade de teor de substituição, esse comportamento varia em função da relação a/agl, idade de ensaio e prazo de cura, não apresentando uma tendência geral. Esse comportamento também é válido quando se analisa as misturas com CCA e SA. No ensaio de retração e de penetração de cloretos após retração, as misturas compostas com CCA de menor teor de carbono grafítico apresentaram, no geral, melhor desempenho com menores valores de retração e de penetração de cloretos.

Orientador: José Roberto Cury Saad / Banca: Patrícia dos Santos Jardim / Banca: Luiz Alberto Plácido Penna / Banca: Osmir Batista de Oliveira Júnior / Banca: Marcelo Ferrarezi de Andrade / Resumo: O objetivo desse estudo foi avaliar a microdureza Vickers de um cimento resinoso químico (C&B Cement - Bisco) e um de ativação dual (RelyX ARC - 3M ESPE), fotopolimerizado por diferentes fontes de luz, em função de diferentes profundidades do canal radicular, na cimentação de pinos de fibra de vidro. Os aparelhos fotopolimerizadores empregados foram: Optilux 360 (Demetron) - luz halógena; Radii (SDI) - LED; UltraLume 5 (Ultradent) - LED. Nenhuma diferença estatisticamente significante foi observada nos valores de microdureza Vickers, dos terços cervical, médio e apical do canal radicular, para o cimento resinoso químico (G1), e os terços cervicais do cimento resinoso dual, para todos os aparelhos fotopolimerizadores (G2, G3 e G4) (p>0.05). Porém, o aparelho de luz halógena (G2) e o LED UltraLume 5 (G4) apresentaram comportamentos semelhantes, proporcionando uma diminuição gradativa nos valores médios de microdureza do cimento resinoso dual, do terço cervical para o apical (p<0.001). Os menores valores de microdureza foram encontrados nos terços apical do sistema RelyX ARC fotopolimerizado com luz halógena ou com LED UltraLume 5. / Abstract: This study evaluated the Vickers microhardness of a chemically cured resin cement (C&B Cement - Bisco) and a dual cure cement (RelyX ARC - 3M ESPE), light cured by different light sources, according to the different root canal depths, for luting of glass fiber posts. The light curing units employed were Optilux 360 (Demetron) - halogen lamp; Radii (SDI) - LED; UltraLume 5 (Ultradent) - LED. No statistically significant difference was observed in Vickers microhardness values at the cervical, middle and apical root thirds for the chemically cured resin cement (G1), and at the cervical third for the dual resin cement, for all light curing units (G2, G3 and G4) (p>0.05). However, the halogen lamp unit (G2) and LED UltraLume 5 (G4) presented similar performance, providing gradual reduction in mean microhardness values for the dual resin cement from the cervical to the apical third (p<0.001). The lowest microhardness values were found at the apical third for the system RelyX ARC light cured with halogen lamp or LED UltraLume 5. / Doutor

Resumo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência de várias temperaturas sobre os valores de microdureza de topo e base de uma resina composta fotopolimerizável comercialmente disponível, variando o tipo de fonte de luz (LEDs e lâmpada halógena). As temperaturas testadas foram 25, 35, 45, 55, 65, 80, 90 e 100º C. A resina composta utilizada foi a Z100 (3M). Com o auxílio de uma matriz metálica foram confeccionados 3 corpos-de-prova de 2 mm de espessura e 9,8 mm de diâmetro para cada temperatura. Os corpos-de-prova foram polimerizadas LEDs (60 s) ou lâmpada halógena (40 s) enquanto eram submetidas às diferentes temperaturas, após a polimerização as amostras foram armazenadas a seco, em estufa a 37º C. Após 24 horas as amostras foram submetidas ao teste de microdureza Vickers no topo e na base. Baseados nos resultados conclui-se que com a elevação da temperatura aumentou o valor da dureza Vickers com correlação linear positiva e com ambos aparelhos; o valor da dureza de topo foi sempre superior à dureza de base independentemente da fonte de luz ou temperaturas empregadas; o aparelho de luz halógena só se mostrou superior à fonte de LEDs na região de base dos corpos-de-prova. / Abstract: The aim of this research was to evaluate the influence of several temperatures on the microhardness values of top and base of a light curing composites resin commercially available, varying the type of light source (LEDs and halogen lamp). The tested temperatures were 25, 35, 45, 55, 65, 80, 90 and 100º C. The composite resin used was Z100 (3M). With the aid of a metallic mould were made three samples of 2 mm of thickness and 9,8 m diameter for each temperature. The samples were light cure while they where submitted to the different temperatures with LEDs (60 s) and halogen lamp (40 s), after the polymerization the samples were dry stored in a stove at 37º C. After 24 hours, the samples were submitted to the Vickers microhardness test in the top and in the base. Based on the results it was concluded that with the elevation of the temperature increased the Vickers hardness value with positive linear correlation on both devices. The hardness value of the top was always superior to the base hardness, independently of the light source or used temperatures. The halogen lamp source was superior to the source of LEDs in the area of base of the samples. / Orientador: Osmir Batista de Oliveira Junior / Coorientador: Vanderlei Salvador Bagnato / Banca: Sizenando de Toledo Porto Neto / Banca: Marcelo Giannini / Mestre

O emprego de resíduos da indústria como materiais alternativos na Engenharia vem sendo tópico recorrente em pesquisas de desenvolvimento de novos materiais, devido a uma maior consciência da opinião pública quanto ao impacto ambiental oriundo da produção industrial. Buscando colaborar com esta discussão, esta pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como alternativa de solução em Engenharia. Analisando-se a microestrutura da cinza volante, observa-se que ela é formada por esferas ocas e plerosferas (esferas ocas preenchidas por esferas menores). Foi estudado o ganho de resistência da mistura promovido pela moagem da cinza volante em um moinho de bolas cerâmicas, visando uma potencialização da reatividade do material. A fim de possibilitar a utilização destes resíduos, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. A presente pesquisa busca fornecer subsídios para que seja possível determinar o seu comportamento, através do uso da relação porosidade (η)/teor volumétrico de cal (LV) obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura dos dois resíduos, com e sem o processo de moagem da cinza, levando a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado para cinza volante com diferentes tempos de moagem e cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos de prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m3, curados por 7 dias, com umidade de 18% para os tempos de moagem 0, 2 e 6h nas temperaturas 23 e 40°C, e 0 e 6h a 60°C. Os resultados apontam que o aumento do teor de cal gerou ganhos de resistência para as maiores temperaturas de cura; a diminuição da porosidade proporcionou um ganho de resistência para todas as combinações; o aumento da temperatura foi importante no ganho de resistência entre 23oC e 40oC; a moagem da cinza por 2h promoveu ganhos significativos de resistência em relação à não moída, porém, para 6h de moagem os ganhos não foram significativos para as temperaturas de cura de 23oC e 60oC. A relação η/LV, ajustada por um expoente [η/(Lv)0,07], mostrou-se adequada na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de moagem estudados. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal, temperatura de cura e tempo de moagem, mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas suas interações. / The use of industry by-products as alternative materials in Engineering has been a recurring topic of research in development of new materials, mainly, due to a larger public conscience regarding the environmental impact of industrial production of waste. Aiming to contribute on this discussion, this research sought to introduce two by-products (fly ash and carbide lime), produced on the metropolitan area of Porto Alegre, as an alternative Engineering solution. Analyzing the microstructure of the fly ash, it is observed that it is composed by void spheres and plerospheres (void spheres filed with smaller ones). Having that in mind, it was studied the admix strength gain promoted by the grinding of de fly ash on a ceramic ball mill, aiming an enhancement of the reactivity of the material. In order to enable the use of these byproducts, it is necessary the study of its mechanical behavior due to the cementation provided by the mixture and compaction of these materials. The current research seeks to provide subsides in order to determine its behavior, through the use of the ratio porosity (η)/ volumetric lime content (LV), obtained from the identification and quantification of the most important variables on the control of the strength of the admixes of both by-products, with or without the process of fly ash grinding. This means, the formulation of equations for the simple compressive strength forecast of the cemented material for the fly ash with different grinding times and accelerated curing temperature. In order to do so, it were realized simple compression tests with 5, 10 and 15% of lime, with a specific dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m3, cured for 7 days, with water content of 18% for the grinding times of 0, 2 and 6h to the curing temperatures of 23 and 40oC, and 0 and 6h to 60oC. The results show that, the increase of lime content provided strength gains for the higher temperatures; the decrease of porosity generated strength gain to all the combinations; the increase in curing temperature was important on the strength gain between 23oC and 40oC; the grinding of fly ash for 2h promoted significant strength gains when compared to the not ground samples, however, for 6h of grinding the strength gain wasn’t significant for the 23oC and 60oC curing temperatures. The η/LV ratio, adjusted by an exponent [η/(LV)0,07], presented itself adequate for the formulation of the equations for the forecast of the strength gain of the cemented material to all the studied temperatures and grinding times. Besides that, the existence of unique and distinct relationships on the control of the simple compression strength depending on the porosity, volumetric lime content, curing temperature and grinding time, have been shown useful for the dosage formulation. The results were submitted to variance analysis, which demonstrated that all the factors chosen on the experiment were significant, as all their interactions.