A reação álcali-agregado no concreto é um fenômeno que tem como causa uma reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos provenientes do cimento e alguns minerais reativos presentes no agregado. Esta reação pode causar a deterioração do concreto, pois os seus subprodutos podem tornar-se expansivos na presença de umidade, originando fissuração, diminuição da resistência, aumento da permeabilidade e, eventualmente, a ruptura da estrutura. O uso de adições minerais em concretos suscetíveis à reação álcali-agregado tem sido apontado como uma alternativa eficiente na prevenção da reação expansiva, juntamente com o uso de agregados não reativos e a limitação dos teores de álcalis no cimento ou concreto. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do processo de deterioração do concreto devido à reação álcali-sílica, principalmente no que se refere ao tipo ou mineralogia do agregado e à utilização de cinza de casca de arroz, como substituição parcial do cimento Portland. Desta forma, o programa de pesquisa compreendeu, a realização de ensaios de expansão acelerada em barras de argamassa (ASTM C1260/94) moldadas com cimento Portland tipo CP-I S 32, com teores de 12,5; 25 e 50% de dois tipos de cinza de casca de arroz, em substituição parcial ao cimento, e quatro diferentes tipos de agregados (basalto B, basalto BGO, granito e riodacito). A microestrutura dos materiais utilizados e das barras submetidas ao ensaio acelerado foi avaliada através de técnicas analíticas e experimentais, tais como, petrografia, difração de raios x, porosimetria por intrusão de mercúrio, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão (MEV e MET), com microanálise por detecção de energia dispersiva (EDS). Os resultados obtidos no ensaio acelerado comprovaram a potencialidade reativa das rochas analisadas e identificaram uma correlação entre o tipo de rocha e o teor de cinza de casca de arroz. A análise da microestrutura indicou que existe uma reação química da CCA com o meio alcalino utilizado no ensaio que acaba interferindo na formação e na relação C/S dos produtos expansivos resultantes da reação álcali-sílica. / The alkali-aggregate reaction in concretes is a phenomenon caused by a chemical reaction that occurs between alkaline hydroxides from Portland cement and some reactive minerals from aggregates. Such reaction can cause severe concrete deterioration, as its by-products can become expansive in the presence of water, originating fissuration, strength reduction, permeability increase, and eventually, the failure of concrete structures. The use of mineral admixtures in concretes susceptible to the alkali-aggregate reaction has been pointed out as an efficient alternative to prevent concrete expansion, along with the use of non-reactive aggregates and the limitation of the alkali amount in cement or concrete composition. In this context, the main purpose of the present work was the investigation of concrete deterioration due to the alkali-silica reaction, focusing the aspects related to the type or mineralogy of the aggregate and the utilization of rice husk ash as partial substitution of Portland cement. The research program comprised initially accelerated expansion tests carried out in mortar bars (ASTM C 1260/94), which were molded using CP-I S 32 Portland cement, 12.5, 25, and 50% contents of two types of rice husk ash, as partial replacement to the cement, and four different types of rock aggregates (basalt B, Basalt BGO, granite, and rhyodacite). Also, the microstructure of the concrete mixtures investigated, after being submitted to expansion in the accelerated tests, were evaluated through experimental and analytical techniques such as petrography, mercury intrusion porosimetry, x-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), and energy dispersive detection (EDS). The results obtained have proved the reactivity potential of the investigated rock aggregates and identified a correlation between type of aggregate and rice husk ash content. The microstructure analysis indicated that the occurrence of a chemical reaction involving the rice husk ash in the alkaline environment established in the tests, had a significant effect on the amount of expansive by-products as C/S relation resulting from alkali-silica reactions.

The study of pathological manifestations in concrete emerges as a valuable tool for understanding the processes involved, in it as long as it makes possible to optimize its use in all stages of the construction process. Under this circumstance it was considerate valid to make a survey about the major damages in Uruguay, for which 93 reports were labeled with 313 assessments on 147 bridges in the period 2004 / 2010. From their analyst’s it was verified of injury "Corrosion of reinforcement", located mainly in the coastal South. Makeover, it was found that "Board" is the most affected of the elements followed by “Side Shields" and "Sidewalks", where "Exposed reinforcement" and "Humidity stains" are the most prevalent problems. / El estudio de las manifestaciones patológicas en el hormigón armado surge como una valiosa herramienta para la comprensión de los procesos involucrados, en la medida que posibilita optimizar su uso en todas las etapas del proceso constructivo. En función de esta circunstancia entendió-se valedero realizar un levantamiento de sus principales daños en el Uruguay, para lo cual fueron catalogados 93 informes con 313 evaluaciones sobre 147 puentes en el periodo 2004 / 2010. De su análisis verifico-se la preeminencia de la lesión “Corrosión de armaduras”, la que se localiza principalmente en la zona costera Sur. A sí mismo, constata-se que “Tablero” es el elemento más afectado de estas estructuras seguido por “Protección lateral” y “Veredas”, donde “Armadura expuesta” y “Manchas de humedad” son las lesiones más relevantes.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2005. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-20T20:46:02Z No. of bitstreams: 1 Estudo Experimental e Probabilístico da Vida Útil de Estruturas de. Concreto Armado Situadas em Ambiente Marítimo Influência do Grau de Saturação Do Concreto Sobre A Difusividade De.pdf: 2772026 bytes, checksum: a8eaeebcb8e4daebcb0c08673cfb4c30 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-04T16:43:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Estudo Experimental e Probabilístico da Vida Útil de Estruturas de. Concreto Armado Situadas em Ambiente Marítimo Influência do Grau de Saturação Do Concreto Sobre A Difusividade De.pdf: 2772026 bytes, checksum: a8eaeebcb8e4daebcb0c08673cfb4c30 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-04T16:43:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estudo Experimental e Probabilístico da Vida Útil de Estruturas de. Concreto Armado Situadas em Ambiente Marítimo Influência do Grau de Saturação Do Concreto Sobre A Difusividade De.pdf: 2772026 bytes, checksum: a8eaeebcb8e4daebcb0c08673cfb4c30 (MD5) Previous issue date: 2005 / Nas estruturas de concreto armado, situadas em zona costeira, é comum se observar problemas de corrosão nas armaduras, principalmente aquela iniciada pelos íons cloreto. Em estudos recentes, verificou-se que um dos fatores de grande relevância na difusão desses íons é o grau de saturação (GS) do concreto. Existem vários modelos matemáticos utilizados para a previsão da vida útil de estruturas de concreto armado sob ataque de íons, contudo, diversos parâmetros envolvidos nestes modelos, relacionados ao concreto e ao meio ambiente, são na realidade variáveis aleatórias, sendo o GS exemplo de tal variabilidade. A fim de contribuir no processo de previsão da vida útil das estruturas quando inseridas em ambientes contendo cloretos, desenvolveu-se um modelo probabilístico, onde a variável aleatória (grau de saturação) é inserida em um modelo matemático (2ª Lei de Fick). A partir daí, é feita uma análise de confiabilidade através de método de simulação numérica (Simulação de Monte Carlo), determinando assim, a probabilidade de falha no tempo quando levado em conta a variabilidade do GS na previsão da vida útil das estruturas. Também foi estudada nesta pesquisa a influência das características do concreto, da superfície exposta em relação à superfície de concretagem e do meio ambiente sobre o comportamento do GS. Posteriormente, um método de medição do GS foi analisado, avaliando estatisticamente períodos de medições necessários para caracterizar sua variação. Desta forma, pode-se reduzir expressivamente tanto o tempo quanto os custos empregados em tal prática. O comportamento do modelo probabilístico mostrou-se consistente com os resultados de investigações experimentais realizadas por outros pesquisadores. O mesmo foi aplicado em um estudo de caso para verificar a resposta em relação à penetração de cloretos em um ponto de uma estrutura de concreto armado inserida em área salina. As características do concreto, a superfície exposta em relação à superfície de concretagem e o meio ambiente mostraram uma influência significativa nas médias sazonais do GS, sendo que uma medição semanal,mostrou-se suficiente para caracterizar este parâmetro em cada estação. / In the reinforced concrete structures, located in coastal zone, it is common to observe corrosion problems in the reinforcement, mainly that induced by chloride ions. In recent studies, it was verified that one of the factors of great relevance in the diffusion of those ions is the saturation degree (SD) of concrete. Several mathematical models exist for the service life prediction of reinforced concrete structures under ions attack, however, several parameters involved in these models, related to the concrete and to the environment, are in fact aleatory variables, being SD an example of such variability. In order to contribute to the service life prediction of the structures inserted in saline environment, a probabilistic model was developed, where the aleatory variable (saturation degree) is inserted in a mathematical model (2 nd Fick´s Law). So, a reliability analysis using numeric simulation (Monte Carlo Simulation) is made, determining the failure probability in the time when considered the variability of SD in the service life prediction of the structures. Was also studied in this research the influence of the characteristics of the concrete, of the exposed surface in relation to the concrete placement surface and of the environment on the behavior of the SD. Later, a test method to measure the SD was analyzed, doing statistical assesment of the measurements periods necessary to characterize your variation. So, it can be reduced so much the time as the employed costs in such practice. The behavior of the probabilistic model was consistent with the results of experimental investigations accomplished by other researchers. This model was applied in a case study to verify the answer in relation to the chloride penetration in a point of a reinforced concrete structure inserted in a saline area. The characteristics of the concrete, the exposed surface in relation to the concrete placement surface and the environment showed a significant influence in the seasonal averages of SD, and a weekly measurement, was shown enough to characterize this parameter in each station.

Orientadores: Antonio Carlos de Oliveira Ferraz, João Domingos Biagi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_Thiago_M.pdf: 7363563 bytes, checksum: c584b4867dd4a37ddbbf7c6004606312 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A qualidade de produto extrudado destinado à alimentação animal é de fundamental importância para a indústria e para os animais. A extrusão é a operação que consome a maior quantidade de energia elétrica. Para atingir melhor qualidade e maior produtividade, o uso de aditivos tem se tornado uma prática cada vez mais difundida. Dentre esses produtos destaca-se o lignosulfonato de cálcio e magnésio que com sua característica aglutinante pode alterar as propriedades físicas das rações. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da adição de lignosulfonato de cálcio e magnésio nas concentrações de 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 e 4,0%, em peso, em escala industrial, em formulação genérica para cães adultos em manutenção, quanto à valores nutricionais e resistência mecânica do produto extrudado. Em formulação genérica para cães filhotes foram avaliadas variações nutricionais e consumo de energia elétrica pelo motor da extrusora. O efeito da inclusão de lignosulfonato de cálcio e magnésio foi analisado através da composição centesimal e índices de absorção de água, solubilidade em água e de expansão. Para avaliar o efeito na resistência mecânica foram realizados ensaios de penetração com ponteira de 1,30mm de diâmetro, compressão entre pratos planos e paralelos, ambos até 30% de deformação específica, e ensaios de durabilidade. O monitoramento de parâmetros elétricos foi realizado para avaliar o consumo de energia elétrica do motor da extrusora. Não foram constatadas diferenças para índice de expansão, resistência à penetração e durabilidade, para os diversos tratamentos. Verificou-se que o ensaio que melhor avaliou a resistência mecânica dos extrudados foi aquele que utilizou a compressão entre pratos planos e paralelos, pois foi sensível e discriminou os tratamentos com lignosulfonato de cálcio emagnésio do tratamento controle. O ensaio de penetração não foi adequado, pois não evidenciou diferença entre os índices de resistência. Dentre os índices de resistência mecânica propostos, o de energia de deformação foi o que melhor discriminou as diferenças entre o tratamento controle e aqueles com inclusão de lignosulfonato de cálcio e magnésio. Verificouse que houve aumento nos índices de absorção de água e solubilidade em água. O consumo de energia elétrica sugeriu uma relação linear com o tempo de processamento. Concluiu-se que a inclusão de lignosulfonato de cálcio e magnésio, nas concentrações consideradas altera as propriedades físicas do extrudado. No entanto, apesar da tendência apresentada de diminuição de consumo energético, investigações futuras devem ser realizadas, envolvendo maior tempo de observação. / Abstract: The extrudate feed quality is important to the industry as well to the final consumers, the animals. In the feed industry, the extrusion process requires the largest amount of energy. To achieve the best quality and productivity, additives have been increasingly used by the industry. The addition of calcium and magnesium lignosulfonate as a binder may affect the feed physical properties. The purpose of this work was to evaluate the effect of the calcium and magnesium lignosulfonate addition, in concentrations of 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 and 4,0%, in weigh, processed in industrial scale, in general feed for adults maintenance dogs in the extrudate nutritional values and mechanical resistance. Using a general feed for growth dogs extrudate nutritional values and the extruder's engine power consumption were evaluated. The extrudates were analyzed by centesimal compound test, water absorption index, water solubility index and expansion rate. To evaluate the mechanical resistance it was used a penetration test using a 1,30mm diameter cylindrical, and a flat plate compression test both until 30% of specific deformation, and a durability test. Electrical parameters were measured on a continuous basis to obtain power consumption information from the extruder electrical motor. Differences were not observed in the expansion rate, penetration resistance and durability. It was observed that the best test to evaluate the mechanical resistance was the flat plate compression, because of its sensitivity and ability to discriminate treatments from the control. The water absorption index and water solubility index increased with increasing concentrations of lignosulfonate. The power consumption suggested a linear relation with process time and showed differences between the treatments. In conclusion, despite the fact that different concentrations of lignosulfonate do affetct physical properties of the extrudate and that a tendency to reduce energy consumption was observed, further investigations considering longer observation times should be considered. / Mestrado / Tecnologia Pós-Colheita / Mestre em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Wilson Ferreira Candido.pdf: 2264036 bytes, checksum: d614010b4bb54f817843654b05263106 (MD5) Previous issue date: 2009-09-11 / The alkali-aggregate reaction (AAR) is one of the deterioration processes of concrete that most affects the structures of hydroelectric plants, concrete dams and bridges. In recent years, the efficiency of lithium based compounds to mitigate RAA has been proven in both the prevention and repair of the affected structures. With regards to treatment, the main challenge nowadays is how to ensure the adequate impregnation of concrete with the lithium solution. Given this difficulty, the objective of this research is to investigate in laboratory conditions, the efficiency of various types of treatment, using a product based on lithium nitrate. The treatments sought to prevent or minimize the residual expansion of AAR, in particular the alkali-silica reaction (ASR), already under development in the concrete and mortar. The study was divided into two stages, the first one performed in concrete prisms, from an adaptation of the Brazilian standard NBR 15577-6/2008, and the second stage in mortar bars, from an adaptation of NBR 15577-4/2008. The treatments were performed after the specimens reached a predetermined level of defined expansion: 0.04% for the concretes and 0.18% for the mortars. In the case of the concretes, the treatments were electrochemical lithium impregnation and surface saturation with lithium, in addition to their respective reference procedures (impregnation and surface saturation with water). For the mortars, the situations tested were: vacuum impregnation with lithium, total saturation in lithium, surface saturation in lithium, water immersion and wrapping in plastic film. After each exposure/treatment condition, the specimens returned to the accelerated expansion attack process in order to evaluate the effectiveness of each treatment. The results demonstrated the efficiency of the lithium based composite to mitigate the residual expansion, both in the concretes as well as in the mortars, with a different behavior depending on the conditions used. The treatment that had the best efficiency in the concrete, under the applied experimental conditions, was the surface saturation of lithium, achieving a 90% reduction in the residual values of expansions at the end of the attack (73 days), taking as reference the surface saturation condition with water. The lithium electrochemical impregnation performed was able to mitigate the residual expansions, but only up to the age of 42 days after treatment, at which time the reduction was of 50%. In fact, at 73 days the expansions were similar to those of the untreated sample. All treatments with lithium performed in the mortars were able to mitigate the residual expansions at levels approaching reduction of expansion (about 87%), with the total saturation in lithium the most efficient condition. / A reação álcali-agregado (RAA) é uma das formas de deterioração do concreto que afeta principalmente as estruturas de usinas hidrelétricas, barragens de concreto e pontes. Nos últimos anos, a eficiência dos compostos à base de lítio em mitigar a RAA tem sido comprovada, tanto na prevenção quanto no reparo de estruturas afetadas. O principal desafio atualmente, no que tange ao tratamento, é a maneira de como garantir uma adequada impregnação do concreto com a solução de lítio. Tendo em vista essa dificuldade, o objetivo da presente pesquisa foi investigar, em laboratório, a eficiência de diversos tipos de tratamento, utilizando um produto à base de nitrato de lítio. Buscou-se com os tratamentos combater ou minimizar as expansões residuais da RAA, mais especificamente da reação álcali-sílica (RAS), já iniciada no concreto e argamassa. O estudo foi divido em duas etapas, sendo a primeira realizada em prismas de concreto, a partir de uma adaptação da NBR15577-6/2008, e a segunda etapa em barras de argamassa, a partir de uma adaptação da NBR 15577-4/2008. Os tratamentos foram realizados após os corpos-de-prova atingirem um determinado nível de expansão definido, a saber: 0,04% para os concretos e 0,18% para as argamassas. No caso dos concretos, os tratamentos realizados foram: impregnação eletroquímica de lítio e saturação superficial com lítio, além de suas situações de referência (impregnação e saturação superficial com água). No caso das argamassas, as situações testadas foram: impregnação a vácuo com lítio, saturação total em lítio, saturação superficial em lítio, imersão em água e envolvimento em filme plástico. Após cada condição de exposição/tratamento, os corpos-de-prova retornaram para o processo de ataque acelerado de expansão visando-se avaliar a eficiência de cada tratamento. Os resultados demonstraram a eficiência do composto à base de lítio em mitigar as expansões residuais, tanto nos concretos como nas argamassas, com comportamento diferenciado dependendo das condições empregadas. O tratamento que teve a melhor eficiência em concreto, nas condições empregadas, foi a saturação superficial de lítio, atingindo uma redução de 90% nos valores das expansões residuais, ao final do ataque (73 dias), tomando-se como referência a condição saturação superficial com água. Já a impregnação eletroquímica de lítio realizada foi capaz de mitigar as expansões residuais, mas apenas até a idade de 42 dias pós-tratamento, onde a redução foi da ordem de 50% nesta idade; aos 73 dias as expansões apresentaram-se semelhantes às da amostra não tratada. Todos os tratamentos com lítio realizados nas argamassas foram capazes de mitigar as expansões residuais em níveis próximos de redução das expansões (da ordem de 87%), sendo a saturação total em lítio a condição mais eficiente.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Mariano Melo Junior part 1.pdf: 577155 bytes, checksum: 817dbd867863c2bd3b18c86fdc2bc20b (MD5) Previous issue date: 2010-05-21 / The durability of the facades is related to performance against the deleterious effects of climatic elements, among them the wind driven rain, and the effects provided by the elements presents in building facades. Understanding these aspects is important for the prevention of pathological manifestations, increasing the capacity of the building to perform his functions for a long period. The presence of architectural and construction details can act as protective barriers or conductive elements of moisture from rain, well as a platform for deposition of pollutants and microorganisms, causing staining of the facades. Thus, this paper aims to point out the influences of wind driven rain and elements of facades of the durability of the facades of buildings located in Goiania-GO, related them to the cardinal points North, South, East and West. Methodologically, the paper seeks to: creation of the first maps of wind-driven rain to the city of Goiania, with data obtained from the National Institute of Meteorology in the period of 2002 to 2008; carrying out measurements of surfaces moisture on the four facades of the local building with mixed mortar rendering; data collection of cases of infiltration along the technical assistance for builders, relating them to their respective guidelines; identification of microorganisms collected on the façade elements and visual inspection with photographic record of the facades staining due to the inefficiency of the architectural and construction details. As main results, it was found that the infiltration and staining occur differently for each façade, due mainly, the specific climate of the city of Goiania. From the analysis of the results of the indices of wind driven rain, it was found that the facades oriented toward the North are more susceptible to moisture penetration by cracks and openings, fact also confirmed by the survey of cases of infiltration. For the identification of microorganisms, it was observed that facades face South tend to favor the growth of fungi, while the others showed the growth of phototrophs, justified by the increased incidence of the sunlight on these facades and the staining described generically as dirt due the pollutions are also the presence of microorganisms. From the standpoint of staining, observed an increased formation of spots near the region of window sill and dripping on the facades facing the South direction and greater presence of staining on the parapets of the facades facing the North directions. The fantômes occurred more frequently in walls of the South facades. / A durabilidade das fachadas está relacionada ao desempenho frente à ação deletéria dos elementos climáticos, dentre eles a chuva dirigida, bem como dos efeitos proporcionados pelos elementos presentes nas fachadas dos edifícios. A compreensão destes aspectos é importante para a prevenção de manifestações patológicas, aumentando a capacidade da edificação em desempenhar suas funções por um maior período. A presença de detalhes arquitetônicos e construtivos pode funcionar como barreiras de proteção ou elemento condutor de umidade da chuva, assim como plataforma para deposição de poluentes e microorganismos, causando manchamento das fachadas. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo apontar as influências da chuva dirigida e dos elementos das fachadas sobre a durabilidade das fachadas de edifícios localizados na cidade de Goiânia, relacionando-as com os pontos cardeais Norte, Sul, Leste e Oeste. Metodologicamente, o trabalho propôs-se à: criação dos primeiros mapas de chuva dirigida para a cidade de Goiânia, com dados obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia, no período de 2002 a 2008; realização de medições de umidade superficial nas quatro fachadas de edifício local com revestimento em argamassa mista; levantamento de dados de casos de infiltração junto às assistências técnicas de construtoras, relacionando-os com suas respectivas orientações; identificação de microorganismos coletados sobre elementos de fachadas e inspeção visual com registro fotográfico do manchamento de fachadas de edifícios em decorrência da ineficiência dos detalhes arquitetônicos e construtivos. Como principais resultados, constatou-se que as infiltrações e manchamentos ocorrem de maneira diferenciada para cada fachada em função, principalmente, das especificidades do clima da cidade de Goiânia. A partir da análise dos resultados dos índices de chuva dirigida, verificou-se que as fachadas voltadas à direção Norte estão mais suscetíveis à penetração de umidade por fissuras e aberturas, fato também confirmado pelo levantamento de casos de infiltração. Pela identificação de microorganismos, observou-se que fachadas voltadas a Sul tendem a favorecer o crescimento de fungos, enquanto que as demais apresentaram o crescimento de fototróficos, justificado pela maior incidência solar nessas fachadas e as manchas descritas genericamente como sujidades devida à poluição possuem a presença também de microorganismos. Do ponto de vista do manchamento, observou-se uma maior formação de manchas próximas às regiões de peitoris e sobre pingadeiras nas fachadas voltadas à direção Sul e maior presença de manchas nas platibandas das fachadas voltadas à direção Norte. Os fantômes ocorreram com maior freqüência nas vedações das fachadas Sul.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-04-27T15:25:17Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Sandra Kurotusch de Melo - 2010 - (1).pdf: 4813708 bytes, checksum: 1d9f47d43918bba38729e74a5014833d (MD5) Dissertação - Sandra Kurotusch de Melo - 2010 - (2).pdf: 12360828 bytes, checksum: 0c969028600897645eaa255c2ea06346 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-04-27T15:28:35Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Sandra Kurotusch de Melo - 2010 - (1).pdf: 4813708 bytes, checksum: 1d9f47d43918bba38729e74a5014833d (MD5) Dissertação - Sandra Kurotusch de Melo - 2010 - (2).pdf: 12360828 bytes, checksum: 0c969028600897645eaa255c2ea06346 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-27T15:28:35Z (GMT). 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These concretes were undergone to temperature rise by heat of hydration. It was produced two types of pumped concrete with cement content of 350 kg/m3 and 450 kg/m3 containing basaltic aggregate. Two big specimens were cast containing 200 liters of concrete and were immediately submitted to adiabatic temperature rise tests. After that, several specimens were drilled from them in order to evaluate compressive strength and elasticity modulus, as well as microstructural investigations by scanning electron microscopy (SEM) and X Ray diffraction (XRD) along 270 days. In addition, it was cast several cylindrical and prismatic samples with concrete containing 350 kg/m3of cement. Some of them were stored at the same condition of those during the thermal cure and others were conditioned in a moist room as reference, for properties and microstructural investigation. Prismatic ones were submitted to mass variation study, ultrasonic wave tests and also expansion tests. In order to complement this experimental program, a specific study on cement pastes was performed. This involved casting three series of cylindrical samples submitted to different cure cycles followed by evaluation of mass variation, ultrasonic velocity and also microstructure investigation by SEM and XRD. Main results proved that rising internal temperature of concrete by hydration heat above 60ºC promote delayed ettringite formation by microstructural analyses, although this formation had not caused negative consequences on mechanic properties of concretes up to age of 270 days evaluated. The study on the cement pastes confirmed that high temperatures affects the microstructure of cement matrix and also the formed products, collaborating to the formation of hydrated alumina phases besides ettringite. The presence of suggestive thaumasite at advanced ages seems to indicate that this calcium silicate sulfo-carbonate hydrate can accompany DEF process. / A formação da etringita tardia - Delayed Ettringite Formation (DEF) é um tipo especial de ataque por sulfato interno, em que os íons SO42- são provenientes do cimento. O processo se distingue pela neoformação da etringita em concretos curados termicamente às elevadas temperaturas e expostos às altas umidades na etapa de serviço. Tal fenômeno pode promover expansão e consequente fissuração, culminando na ruptura e lascamento do material, levando-o à severa deterioração. Este trabalho, de caráter experimental, objetivou investigar a formação da etringita tardia em concretos de cimento Porltand pozolânico, contendo cinza volante, submetido à elevação da temperatura devido ao calor de hidratação do cimento. Para isso, foram produzidos dois concretos bombeados, contendo agregados basálticos, e com consumos de cimento de 350 kg/m3 e 450 kg/m3, com os quais foram moldados dois corpos-de-prova (CPs) de 200 litros, que foram, separadamente, submetidos aos ensaios de elevação adiabática de temperatura. Após o ciclo de cura térmica nestes ensaios, deles foram extraídos corpos-de-prova para a avaliação da resistência à compressão e módulo de elasticidade, além de investigações microestruturais por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de Raios X (DRX) durante 270 dias. Adicionalmente, foram moldadas duas séries de corpos-de-prova cilíndricos e prismáticos com o primeiro concreto, sendo que uma foi armazenada na câmara adiabática juntamente com o CP de 200 L e a outra curada continuamente em câmara úmida, servindo de referência para as análises do comportamento mecânico e investigações microestruturais dos CPs cilíndricos. Os CPs prismáticos foram utilizados para a avaliação da variação de massa, velocidade ultrassônica e expansão. Para complementar a pesquisa, realizou-se, também, um estudo específico em pastas de cimento, sendo moldadas três séries de CPs cilíndricos, que foram submetidas a três diferentes ciclos de cura seguidas por uma avaliação da variação de massa e velocidade ultrassônica, além de investigações microestruturais por MEV e DRX. Os principais resultados mostraram que o aumento da temperatura interna do concreto, acima de 60ºC, por calor de hidratação do cimento, propiciou a formação da etringita tardia, constatada pela presença de etringita neoformada durante as análises microestruturais, porém sem efeito negativo sobre as propriedades mecânicas avaliadas até a idade investigada de 270 dias. O estudo de pasta comprovou que as altas temperaturas influem na porosidade da microestrutura da matriz cimentícia e sobre o tipo de produto formado, favorecendo a formação de aluminatos hidratados ao final do ciclo térmico e da etringita durante a estocagem sob alta umidade. A sugestiva presença da taumasita, em idades mais avançadas, parece indicar que este sulfocarbonato de cálcio e sílica hidratado pode acompanhar o processo de DEF.

Fibras vegetais de baixo módulo de elasticidade são conhecidas pela sua capacidade de aumentar a energia absorvida durante o carregamento dos materiais cimentícios, especialmente no estágio pós-fissurado. A utilização de nanofibras celulósicas pode contribuir para a tenacificação de matrizes frágeis, tanto por melhorar o empacotamento das partículas, com o refinamento de poros, quanto pela interceptação de fissuras na escala nanométrica, com a respectiva absorção de energia. A celulose nanofibrilada provém de um recurso natural, abundante e renovável, possui bom desempenho mecânico e superfície específica elevada, o que contribui para melhorar a adesão entre as partículas de cimento. Estes fatores justificam o uso da celulose nanofibrilada e a tornam uma boa alternativa como nanoreforço de materiais cimentícios. Com isso, o objetivo deste trabalho foi a produção de celulose nanofibrilada a partir de polpa organossolve de bambu, definindo a melhor condição para sua produção e posterior utilização como reforço em compósitos híbridos (reforçados na nano e micro escalas) em comparação a compósitos reforçados somente com microfibras (polpa) pelos processos de produção por sucção e prensagem, e extrusão. A celulose nanofibrilada foi produzida utilizando-se polpa não-branqueada e branqueada, por meio de 5, 10, 15 e 20 ciclos de nanofibrilação pelo processo grinding. Foram realizados testes químicos, físicos e mecânicos para definição da condição ótima de nanofibrilação. A celulose nanofibrilada não-branqueada produzida mediante 10 ciclos foi definida como a melhor opção para utilização nos compósitos híbridos, por possuírem maior módulo de elasticidade e, em razão da sua maior estabilidade estrutural, apresentam maior resistência à degradação em meio alcalino. Os compósitos foram submetidos à cura por carbonatação acelerada para mitigação da degradação da fibra pela diminuição do pH da matriz e também para refinamento dos poros. Os compósitos foram submetidos ao teste de envelhecimento acelerado por meio de 200 ciclos de imersão e secagem para análise da sua degradação. Os compósitos híbridos e reforçados somente com polpa aos 28 dias de cura e após o envelhecimento acelerado foram submetidos aos ensaios físicos, mecânicos e microestruturais para acompanhamento do efeito da celulose nanofibrilada nas suas propriedades. Nos compósitos produzidos pelos dois processos aos 28 dias não houve diferença estatística para as propriedades físicas testadas, comparando-se os compósitos híbridos e os reforçados somente com polpa. No processo de sucção e prensagem, embora útil para ajustes na formulação e na cura do compósito híbrido, não se percebeu contribuição estatisticamente significativa da celulose nanofibrilada na formação de pontes de transferência de tensões, e, portanto sem o correspondente aumento na resistência mecânica dos compósitos. Nos compósitos extrudados, a celulose nanofibrilada atuou de modo a melhorar o comportamento mecânico do compósito híbrido em comparação ao compósito sem nanofibras. Esta melhoria pode estar associada à maior adesão entre as nanofibrilas e a matriz cimentícia, o que foi atestado pela análise microestrutural (MEV) dos compósitos. Após o envelhecimento acelerado os compósitos com e sem nanofibras produzidos pelos dois processos não apresentaram redução do desempenho mecânico, o que se atribui à menor alcalinidade provida pela carbonatação acelerada. / Low elastic modulus vegetable fibers are known for their ability to increase the energy absorbed by cement based materials while they are loaded, especially during the post-crack stage. The use of cellulose nanofibers may contribute for toughening of brittle matrices and improving particle packing by both pore refining and crack intercepting at nanoscale, with the corresponding energy absorption. Nanofibrillated cellulose comes from a natural, abundant and renewable resources, it has good mechanical peformance and high specific surface, which contributes to improve the adhesion between the cement particles. These factors justify the use of nanofibrillated cellulose and give rise to an alternative nanoreinforcement for cement based materials. Thus, the aim of this work was the production of the nanofibrillated cellulose from bamboo organosolv pulp, establishing the best condition for its production and subsequent use as reinforcement in hybrid composites (both nano and micro-scale reinforcement) compared to composites reinforced with only microfibers (pulp), produced by the slurry vacuum dewatering followed by pressing and extrusion methods. The nanofibrillated cellulose was produced submitting unbleached and bleached pulps to 5, 10, 15 and 20 nanofibrillated cycles by the grinding method. Chemical, physical and mechanical tests were carried out to define the optimal condition to nanofibrillation. The unbleached nanofibrillated cellulose produced by 10 cycles was defined as the best option to be used in hybrid composites, since their greater modulus of elasticity and, because of their greater structural chemical stability, higher resistance to degradation in alkaline environments. The composites were subjected to accelerated carbonation curing process to mitigate thedegradation of fiber by reducing the matrix pH and also to refine the pores. The composites were subjected to accelerated aging process by means of 200 wet and dry cycles to assess their degradation. The hybrid composites and the composites reinforced only with pulp at 28 days and after accelerated aging were subjected to physico-mechanical and microstructural tests to study the effect of the nanofibrillated cellulose on their properties. There was no difference in the physical properties of the hybrid composites and composites reinforced with only pulp, produced by the two processes at 28 days. For the slurry vacuum dewatering followed by pressing process, although useful for adjustments in the formulation and cure hybrid composite, there was no statistically significant contribution of the nanofibrillated cellulose in the formation of stress transfer bridges, and therefore without a corresponding increase in the mechanical strength of the composites. For the extruded composites, the nanofibrillated cellulose improved the mechanical behavior of the hybrid composite compared to the composite without nanofiber. This improvement may be associated with greater adherence between the nanofibrils and the cement matrix, which was confirmed by microstructural analysis (SEM) of the composites. After accelerated aging, the composites with and without nanofibers produced by the two processes showed no reduction in mechanical performance, which is attributed to the lower alkalinity provided by the accelerated carbonation.

O aproveitamento de fibras naturais como materiais de reforço em compósitos cimentícios é uma alternativa que apresenta potencial técnico, econômico, social e ambiental. Porém seu uso é limitado pela baixa durabilidade e estabilidade dimensional, refletidas na perda da capacidade de reforço das fibras em consequência da sua rápida degradação dentro da matriz de cimento. Para abordar esta situação, estudos ao redor do mundo mostraram que é possível aplicar tratamentos sobre as fibras e/ou matriz, modificando seu comportamento e obtendo resultados positivos. Dentro deste contexto, o presente estudo teve por objetivo aplicar e avaliar o efeito do tratamento de hornificação sobre polpas vegetais de eucalipto e pinus (não branqueadas) e do tratamento de carbonatação acelerada ou uso de adições pozolânicas sobre a matriz de cimento, alterando sua alcalinidade, buscando assim, maior durabilidade do material de reforço e otimizando o desempenho geral do compósito. Para atingir os objetivos propostos foram determinadas e analisadas propriedades físicas, morfologias e microestruturais das polpas antes e após do processo de hornificação. Posteriormente, em uma segunda etapa do trabalho, foram produzidos compósitos cimentícios com vistas em determinar o teor de reforço ótimo (6%, 8% e 10%) de polpas celulósicas (tratadas e não tratadas), curados por cura térmica sendo avaliados por meio da determinação de propriedades físico-mecânicas, microestruturais e de durabilidade. Seguidamente, em uma terceira etapa do trabalho, foram produzidos compósitos cimentícios com polpas celulósicas (tratadas e não tratadas) curados por carbonatação acelerada, sendo avaliados por meio da determinação de propriedades físico-mecânicas, microestruturais e de durabilidade. Na última etapa, foram avaliadas formulações de compósitos cimentícios reforçados com a polpa celulósica (tratada e não tratada) de melhor desempenho com adição de cinzas de casca de arroz ou resíduo de carvão ativado como material pozolânico, sendo avaliadas suas propriedades físico-mecânicas, microestruturais e de durabilidade. Os resultados obtidos permitem identificar que a hornificação gera modificações na estrutura interna das polpas reduzindo sua capacidade de absorção de água, estabilidade dimensiona, colapso do lúmen e incremento da rugosidade superficial sem ocasionar deterioração da sua estrutura ou componentes. No que concerne à influência da porcentagem de polpa de reforço aplicada, o desempenho das propriedades físico-mecânicas caiu proporcionalmente com o incremento da porcentagem de reforço, sendo este fenômeno acompanhado pela formação de aglomerações de polpas. Assim, os compósitos com 6% de reforço de polpas de eucalipto ou pinus se destacaram pelo desempenho. Em relação ao reforço com fibras hornificadas, foram obtidas melhoras no desempenho do módulo de ruptura e energia específica, com destacável conservação após do material ser envelhecido. Ao ser aplicada a cura por carbonatação acelerada sobre as matrizes, se obtiveram melhoras destacáveis na durabilidade das fibras e no desempenho mecânico antes e após do envelhecimento acelerado em relação aos compósitos curados por cura térmica. Estas melhoras foram mais representativas com o reforço de polpas hornificadas. O uso de substituição parcial do cimento por CCA mostrou o pior desempenho físico-mecânico. Por sua vez, a substituição de 25% de RCA permitiu alcançar melhoras no comportamento das propriedades físico-mecânicas das matrizes, especialmente com o reforço com a polpa hornificada. / The use of natural fibers as reinforcement materials in cement composites is an alternative that offers technical, economic, social and environmental potential. But their use is limited by its low durability and dimensional stability, reflected in a building capacity loss as result of its rapid degradation within the cement matrix. To address this situation, studies around the world show that it is possible to apply treatments on the fibers and/or the matrix, thus, modifying their behavior and obtaining positive results. Within this context, this study aimed to implement and evaluate the effect an hornification treatment on eucalyptus and pine kraft pulps (unbleached); and an accelerated carbonation treatment or use pozzolanic additions on the cement matrix that changes its alkalinity, seeking thus, greater durability of the reinforcing material, optimizing the overall performance of the composite. To achieve the proposed objectives, the physical, and microstructural morphologies of the pulps were determined and analyzed before and after the hornification process. Then, in a second stage of the work, cementitious composites were produced with a view to determining the optimal reinforcement content (6%, 8% and 10%) of cellulosic pulps (treated and untreated), cured by thermal curing, being evaluated by the determination of its durability, physical-mechanical and microstructure properties. Subsequently, in a third stage of the work, cementitious composites were developed with cellulose pulps (treated and untreated) and cured by accelerated carbonation, being evaluated by the determination of its durability, physical-mechanical and microstructure properties. In the last stage, formulations of cementitious composites reinforced with cellulose pulps (treated and untreated) of better performance were evaluated with the addition of rice husk ash (CCA) or activated coal mining waste (RCA) as pozzolanic material, being evaluated their physicomechanical, microstructural and durability properties. Therefore, we expected to obtain a cement matrix of low alkalinity and a reinforcing fiber with lower capacity for water absorption and higher dimensional stability, which acting together would achieve a superior mechanical performance as well as a longer durability over time. The obtained results allow to identify that the hornification generates modifications in the internal structure of the pulps reducing its capacity of water absorption, stability, lumen collapse and increase surface roughness without causing deterioration of its structure or components. Regarding the influence of the percentage of reinforcing pulp applied, the performance of the physical-mechanical properties fell proportionally with the increment of the reinforcement percentage, being this phenomenon accompanied by formation of agglomerations of pulps. Thus, the composites with 6% reinforcement of pulps of eucalyptus or pinus stood out by the performance. In relation to the reinforcement with hornificated fibers, the performance of the modulus of rupture and specific energy were obtained, with detachable conservation after the material was aged. When accelerated carbonatation curing was applied to the matrices, the durability of the fibers and the mechanical performance before and after the accelerated aging were obtained in relation to the heat curing composites. These improvements were more representative with the reinforcement of hornified pulps. The use of partial cement substitution by CCA showed the worst physicomechanical performance. On the other hand, the substitution of 25% or RCA allowed to achieve improvements in the behavior of the physical-mechanical properties of the matrices, especially with the reinforcement with the hornified pulp.

O presente trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho físico-mecânico e a durabilidade de painéis de partículas de bagaço de cana-de-açúcar com resina bicomponente a base de mamona (BCP) e compará-los com painéis de partículas de madeira comerciais (Medium Density Particleboard - MDP). Os painéis de bagaço de cana de açúcar foram fabricados com um teor de resina poliuretana a base de óleo de maona de 15%. O desempenho físico e mecânico dos painéis particulados foi analisado com base nas prescrições dos documentos normativos vigentes. Ambos os materiais foram revestidos superficialmente com resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. Avaliou-se a influência do tratamento das bordas na deterioração e no desempenho dos painéis. O acompanhamento das propriedades físico-mecânicas foi realizado antes e após os ensaios de envelhecimento por exposição natural durante 3, 6 e 12 meses, envelhecimento acelerado e de intemperismo artificial. Foi feita a avaliação, da suscetibilidade ao crescimento gerada pelo ataque de fungos emboloradores e apodrecedores nos materiais durante o envelhecimento natural e no ensaio acelerado. Foi realizada a análise colorimétrica para a identificação de mudanças de cor e brilho nos materiais após os ensaios de deterioração. Foram utilizadas as técnicas de densitometria de raios X, espectroscopia por infravermelho próximo (NIR). Os resultados obtidos indicaram a selagem lateral permitiu avaliar a superfície exposta do material permitindo a entrada da água pela superfície avaliando o efeito dos agentes de deterioração. A porcentagem de retenção para o Módulo de ruptura após o ensaio de envelhecimento por imersão em agua e secagem (APA D1) foi de 87% e 3% para BCP e MDP sem revestimento respectivamente e de 90% e 3% para BCP e MDP com revestimento. A porcentagem de retenção das propriedades mecânicas em ambos os submetidos à exposição natural diminuiu em função do tempo. Entretanto o porcentagem de retenção para os materiais BCP e MDP com revestimento superficial foi de 76% e 60% para MOR. A exposição natural mostrou que os fungos emboloradores foram predominantes em ambos os materiais. Ambos os materiais com revestimento superficial apresentaram entre 1-10% de colonização com um 70% de probabilidade. Revestimento de resina de óleo de mamona reduz o crescimento de fungos em ambos os materiais no ensaio acelerado. O perfil de densitometria permitiu analisar o processo de fabricação dos painéis e permitiu identificar a deterioração gradativa do ambos os materiais após os ensaios de envelhecimento. A intepretação mediante a analise de componentes principais (ACP) na aplicação do NIR comportou a classificação das características relacionadas a cada ensaio de deterioração de ambos os materiais sem revestimento superficial. Com base nos resultados deste trabalho, foram propostas contribuições para ajustes de metodologias para a avaliação da durabilidade e do desempenho físico e mecânico dos painéis particulados, tendo em vista a sua viabilidade técnica, em sistemas construtivos da construção civil. / This work aimed to evaluate the physical-mechanical support and durability of sugarcane bagasse particle boards with a castor oil based bicomponent resin (BCP), and compare them to commercial wood particle boards (Medium Density Particleboard - MDP). The sugarcane bagasse boards were produced with a 15% castor oil based polyurethane resin. The physical and mechanical performance of the particle boards were analyzed based on the requirements of existing standardization documents. Both materials were superficially coated with castor oil based bicomponent polyurethane resin. The influence of treated edges on the decay and performance of the boards were evaluated. Monitoring the physical and mechanical properties was carried out before and after the aging tests by natural exposure during 3, 6, and 12 months, accelerated aging, e artificial weathering. An evaluation was made of the susceptibility to growth generated by the attack of moldy and rotting fungi in materials during the natural aging and accelerated tests. A colorimetric analysis was performed to identify the changes in color and brightness in the materials after the deterioration tests. X-rays densitometry and infra-red spectroscopy (NIR) techniques were used. The results obtained indicated that the lateral sealing allowed for an evaluation of the material surface exposed, permitting the entrance of water by the evaluating the effect of the deterioration agents. The retention percentage for the Module of rupture after the aging test by immersion in water and drying (APA D1) was 87% and 3% for BCP and MDP without coating, respectively, and 90% and 3% for BCP and MDP with coating. The retention percentage of the mechanical properties in both samples submitted to natural exposure decreased in relation to time. Meanwhile, the retention percentage for the BCP and MDP with a superficial coating was 76% and 60% MOR. Natural exposure showed that mold were predominant in both materials. Both of the materials with superficial coatings presented between 1-10% colonization with a 70% probability. Castor oil based resin decreased mold in both materials. The densitometry profile to analyze the production of the boards and allowed the identification of the gradual degradation of both materials after the aging tests. The interpretation through Principal component analysis (PCA) in the NIR application permitted the classification of characteristics related to each deterioration test for both materials without superficial coating. Based on the results of this work, contributions were proposed to adjust methodologies for the evaluation of durability and physical and mechanical performance of the particle boards, having in view its technical viability, in structural systems of construction.