Este trabalho apresenta um estudo sobre a técnica de dopagem em agregados química e mineralogicamente deficientes e tem como objetivo demonstrar que se houver a dopagem de agregados, ainda que haja o limitante das respectivas resistências destes materiais, eles poderão vir a ser utilizados em grandes obras com pleno êxito. A técnica apresenta-se como uma solução para a problemática de disponibilidade de bens minerais, atualmente em declínio em virtude de problemas de sustentabilidade ambiental, de zoneamentos restritivos e de usos competitivos do solo, tornando preocupantes as perspectivas de garantia de suprimento futuro. Por meio da impregnação inicial do agregado com aglomerantes de alto desempenho foi possível modificar sua textura, estabelecer ponte de ligação entre ele e a matriz do concreto e criar carapaça de proteção e reforço, atingindo-se fc28 = 60 MPa nos concretos lateríticos dopados. A eficiência da técnica foi avaliada comparando-se propriedades mecânicas e microestruturais de concretos não dopados (referência) e dopados. Para tanto, foram realizados ensaios de resistências à compressão, à tração por compressão diametral e à tração na flexão, absorção de água por imersão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstraram ser possível melhorar agregados graúdos deficientes por meio da dopagem e obter concretos de comportamento comparável ou até superior a concretos usualmente considerados como de bom desempenho. Ainda que seja um estudo inicial, a técnica de dopagem revela-se promissora, com expectativa de uso em agregados normalmente considerados inadequados para concretos estruturais. / This thesis presents a study on the doping technique in aggregates disabled chemical and mineralogical and aims to demonstrate that with the technique, although there is a resistances limitation, these aggregates could be used with success in large projects. The doping technique is presented as a solution to the minerals availability problem, currently declining due to environmental sustainability problems, restrictive zoning and land competing uses, fact that worries the future supply security. By impregnating initial of the aggregate with high performance binders was possible to modify its texture, to establish a bridge between it and the concrete matrix and create shell protection and enhancement, reaching fc28 = 60 MPa in lateritic doped concrete. Mechanical and microstructural properties of reference concretes and doped concretes were compared to evaluate the doping efficiency. Testing of compressive strength, tensile strength by diametrical compression and tensile strength in bending, water absorption by immersion and scanning electron microscopy were performed. The results indicate that deficient coarse aggregates can be improved by the doping technique and it is possible to obtain specific behavior comparable or even superior to concrete usually considered to be of good performance. Although it is an initial study, the doping technique seems to be promising, with expected use in aggregates considered unsuitable for structural concrete.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a técnica de dopagem em agregados química e mineralogicamente deficientes e tem como objetivo demonstrar que se houver a dopagem de agregados, ainda que haja o limitante das respectivas resistências destes materiais, eles poderão vir a ser utilizados em grandes obras com pleno êxito. A técnica apresenta-se como uma solução para a problemática de disponibilidade de bens minerais, atualmente em declínio em virtude de problemas de sustentabilidade ambiental, de zoneamentos restritivos e de usos competitivos do solo, tornando preocupantes as perspectivas de garantia de suprimento futuro. Por meio da impregnação inicial do agregado com aglomerantes de alto desempenho foi possível modificar sua textura, estabelecer ponte de ligação entre ele e a matriz do concreto e criar carapaça de proteção e reforço, atingindo-se fc28 = 60 MPa nos concretos lateríticos dopados. A eficiência da técnica foi avaliada comparando-se propriedades mecânicas e microestruturais de concretos não dopados (referência) e dopados. Para tanto, foram realizados ensaios de resistências à compressão, à tração por compressão diametral e à tração na flexão, absorção de água por imersão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstraram ser possível melhorar agregados graúdos deficientes por meio da dopagem e obter concretos de comportamento comparável ou até superior a concretos usualmente considerados como de bom desempenho. Ainda que seja um estudo inicial, a técnica de dopagem revela-se promissora, com expectativa de uso em agregados normalmente considerados inadequados para concretos estruturais. / This thesis presents a study on the doping technique in aggregates disabled chemical and mineralogical and aims to demonstrate that with the technique, although there is a resistances limitation, these aggregates could be used with success in large projects. The doping technique is presented as a solution to the minerals availability problem, currently declining due to environmental sustainability problems, restrictive zoning and land competing uses, fact that worries the future supply security. By impregnating initial of the aggregate with high performance binders was possible to modify its texture, to establish a bridge between it and the concrete matrix and create shell protection and enhancement, reaching fc28 = 60 MPa in lateritic doped concrete. Mechanical and microstructural properties of reference concretes and doped concretes were compared to evaluate the doping efficiency. Testing of compressive strength, tensile strength by diametrical compression and tensile strength in bending, water absorption by immersion and scanning electron microscopy were performed. The results indicate that deficient coarse aggregates can be improved by the doping technique and it is possible to obtain specific behavior comparable or even superior to concrete usually considered to be of good performance. Although it is an initial study, the doping technique seems to be promising, with expected use in aggregates considered unsuitable for structural concrete.

[pt] Esta tese descreve a síntese de um óxido misto de Zn e Zr (ZnxZr1-xOy), mediante uma técnica ainda não reportada e a utilização deste material na síntese de acetona a partir de etanol. O objetivo foi desenhar um catalisador com propriedades óxido-redutoras e capacidade de se autorregenerar após cada ciclo. A zircônia monoclínica (m-ZrO2) é um óxido já usado em catálise devido às suas propriedades ácido-básicas, mas com fracas propriedades óxido-redutoras. Estas últimas poderiam ser promovidas mediante dopagem substitucional deste material. A inserção de pequeníssimas quantidades de Zn na rede da m-ZrO2, mostraram um incremento apreciável na sua redutibilidade. O material obtido foi caracterizado por diversas técnicas e testado na obtenção de acetona a partir de etanol. O resultado indicou que a dopagem permitiu a formação de vacâncias de oxigênio, as quais promoveram a mobilidade do oxigênio até a superfície e, com isso, aumentaram redutibilidade do material. A seletividade da reação de conversão de etanol teve como produto maioritário a acetona. Foi demostrado que a regeneração do catalisador se deve a espécies oxidantes provenientes da dissociação da água presente no médio reacional; esta dissociação ocorreu nas vacâncias superficiais. Assim, demonstrou-se que a técnica desenvolvida no presente estudo, além de simples, resultou efetiva na síntese do óxido misto de Zn e Zr, um catalisador de composição simples, capaz de conduzir os diferentes passos do mecanismo na síntese de acetona. Considera-se que esta é a primeira etapa na sua viabilização comercial. / [en] This thesis describes the synthesis process of a mixed oxide with Zn and Zr (ZnxZr1-xOy), through a not yet published technique, as well as the utilization of this material in the acetone synthesis from ethanol. The mean goal was to design a catalyst with enhanced oxy-reduction properties and capability for selfregeneration after each cycle. Monoclinic zirconia (m-ZrO2) is already used in catalysis due to its acidic-basic properties, although its oxy-reduction properties are negligible. The enhancement of the oxy-reduction properties can be reached by substitutional doping of this material with a lower oxidation state metal. The insertion of very small quantities of Zn in the m-ZrO2 lattice, showed a high increment of its reducibility. The mixed oxides obtained were characterized by several techniques and catalytically tested in the acetone synthesis from ethanol. The results showed that doping allows the formation of oxygen vacancies, which allow oxygen mobility and therefore, the enhancement of reducibility. The reaction selectivity had acetone as majority product. It was shown that water is also produced and that it is dissociated in the oxygen vacancies generating oxidant species. The catalysts regeneration occurs due to those oxidant species. Therefore, it was demonstrated that the technique developed in this study was easy and effective in the synthesis of the mixed oxide with Zn and Zr, a catalyst with simple composition able to conduct every step of the acetone synthesis. This is considered the first step in the commercial feasibility of this material.