Nos últimos anos, a pesquisa de materiais alternativos de pavimentação vem ganhando projeção no meio acadêmico. Estes materiais apresentam restrições quanto ao seu uso em rodovias de elevado volume de tráfego, mas geralmente atendem adequadamente às exigências de estradas de baixo volume de tráfego, às quais se destinam. Eles apresentam características muito importantes: baixo custo, proximidade com o trecho a ser pavimentado e disponibilidade. Alguns materiais alternativos estudados são as rochas vulcânicas alteradas, as lateritas e plintossolos, entre outros. Nesta dissertação, avalia-se o comportamento mecânico para emprego em pavimentação de dois basaltos alterados que são rejeitos de garimpo da extração de ametista. Os materiais foram recolhidos em fragmentos, resultado do desmonte para abertura das galerias para garimpo. Existem dois materiais disponíveis denominados de laje e cascalho, com graus de alteração e características bem diferenciados. No estudo, experimental analisaram-se a durabilidade e a deformabilidade. Foram realizados ensaios de abrasão Los Angeles, sanidade a sulfatos, equivalente de areia, lamelaridade, módulo de resiliência e deformações permanentes. Os agregados foram submetidos a uma britagem simples, de forma a obter-se uma granulometria denominada GU1 (objeto de estudos prévios realizados no Laboratório de Pavimentação da UFRGS) Os dois materiais apresentaram resultados satisfatórios em termos de resistência, deformabilidade e durabilidade, sendo recomendado o seu uso na pavimentação de rodovias de baixo volume de tráfego. O material designado como laje pode ser usado como sub-base, desde que se assegure uma boa drenagem que evite a degradação decorrente de constantes ciclos de molhagem e secagem. O cascalho pode ser usado tanto como sub-base ou base. Recomenda-se a aplicação de uma camada asfáltica impermeabilizante, quando não for possível a execução do revestimento em curto prazo. Apresenta-se, nos capítulos finais, uma análise mecanística e algumas estruturas que incluem os materiais estudados nas camadas de base e sub-base, bem como recomendações construtivas destinadas a otimizar o emprego desses materiais em pavimentos.

Ao observar-se os procedimentos de construção e manutenção de rodovias municipais não pavimentadas do município de Ijuí, na região noroeste do Rio Grande do Sul, percebeu-se a necessidade de fornecer orientação técnica para as pessoas que militam nesta tarefa. No entanto, também se notou o acerto da utilização de materiais alternativos, não usuais, na construção tradicional rodoviária. Nesta dissertação caracterizaram-se três tipos de materiais largamente utilizados neste município e, via de regra, nos municípios da região. De forma aleatória escolheram-se duas jazidas de lateritas e duas de basaltos alterados, que vinham sendo utilizadas pelo setor de conservação de estradas da Prefeitura Municipal de Ijuí. Para representar os subleitos da região escolheu-se uma argila vermelha semelhante às provenientes da intemperização e da atuação de processos pedogenéticos sobre o basalto, com características semelhantes a outras encontradas em cerca de 40 % do Estado. A caracterização destes materiais alternativos possibilitou o dimensionamento de estruturas para utilização em pavimentos de baixo volume de tráfego, com o emprego dos métodos do DNER e da Prefeitura de São Paulo. Com módulos de resiliência dos materiais obtidos em laboratório, realizou-se uma análise mecanística de algumas estruturas, possibilitando uma comparação entre os resultados dos dois métodos de dimensionamento e a proposição de espessuras e tipos de materiais para cada volume de tráfego.

Neste trabalho, estudou-se o efeito do N no comportamento de ruptura de arames durante o processo de trefilação de um aço equivalente ao ABNT 1013. Inicialmente, caracterizaram-se as propriedades mecânicas do mesmo após cada passe de trefilação, ou seja, da bitola inicial até o diâmetro final do produto. Após este estudo inicial, escolheu-se três aços com teores de nitrogênio de 96ppm, 122ppm e 166ppm para ensaios de tração à quente no intuito de verificar um possível envelhecimento, desempenho no ensaio de dobramento e também para avaliar a performance no processo produtivo, ou seja, a sua trefilabilidade. Estes aços foram ensaiados nas temperaturas ambiente, 50, 100 e 200°C. O resultado de trefilabilidade foi medido através do número de interrupções devido a quebra de arames dividido pela tonelada de material produzido. Os resultados obtidos no presente estudo nos apontam que, conforme aumenta o teor de N presente no aço, se tem um aumento nas propriedades mecânicas e também na susceptibilidade ao rompimento durante o teste de dobramento, além de um aumento no número de quebras por tonelada de material produzido, o que vai de acordo com a experiência operacional de perda na trefilabilidade. Já em relação ao envelhecimento, foi observado que as alterações nas propriedades mecânicas não foram significativas o bastante para caracterizá-lo, levando em conta as referidas temperaturas, aço estudado e as condições de ensaios propostas no trabalho.

Foram analisadas, na presente pesquisa, as características resilientes de um granito de Santa Catarina e de dois tipos de basaltos do Rio Grande do Sul, utilizados como base e sub-base em pavimentos na região sul do país. Os valores de Módulo de Resiliência foram obtidos em laboratório por ensaios triaxiais de carga repetida, com aplicação da norma americana de determinação do módulo de resiliência para materiais granulares (AASHTO TP46-94). Foi analisado seu comportamento resiliente através da variação da umidade de compactação e da variação do grau de compactação das amostras. A influência da umidade foi estudada variando-se a umidade de compactação em relação à umidade ótima relativa à energia modificada, num intervalo correspondente a 2% acima e abaixo da mesma. Apenas o granito foi ensaiado nas três umidades desejadas. Os dois tipos de basalto não foram ensaiados na umidade 2% acima da ótima, por apresentarem uma umidade ótima elevada, dificultando a moldagem. Outro fator estudado foi a influência da densidade no módulo de resiliência, onde o grau de compactação das amostras foi variado em 100%, 98%, 95% e 93%. Os resultados mostraram que a umidade exerce uma influência no módulo de resiliência, influência esta constatada nas amostras de granito. Para este material, o Módulo de Resiliência diminui com o aumento da umidade. Nos três materiais estudados, não foi obtida correlação entre o módulo de resiliência e o grau se compactação, de acordo com a variação considerada.

As argamassas simples ou mistas de cimento Portland são largamente empregadas na construção civil, para assentamento de alvenarias e revestimentos de paredes e tetos. No Brasil, já algum tempo, procura-se evoluir em métodos experimentais de dosagem dessas argamassas, face à diversidade de agregados e plastificantes minerais nas várias regiões. Para as argamassas mistas, embora existam traços já consagrados com base na normalização estrangeira, estes, em tese, devem ser corrigidos em função das características do agregado ou do tipo de cal. Mas é principalmente para as argamassas simples, plastificadas com solos finos “in natura” ou beneficiados, de que o meio técnico se ressente de um método experimental para dosagem, dado que se torna impraticável a definição de composições padrão, se a granulometria do solo plastificante pode variar até dentro da própria jazida. No âmbito deste trabalho, a ênfase foi uma análise da repetibilidade de uma metodologia experimental para a definição da trabalhabilidade de argamassas plásticas, baseada no teor total de finos menor do que 0,075 mm, presente no traço de argamassa. Foram avaliados seis diferentes traços de argamassa simples de cimento Portland, plastificados com saibro in natura da região de Maceió/AL. O trabalho faz uma discussão sobre a trabalhabilidade dessas argamassas e quantifica algumas de suas propriedades através de ensaios de laboratório, no estado fresco e endurecido e em revestimentos executados sobre painéis de alvenaria, constando, por exemplo: retenção de água, teor de ar incorporado, resistência à compressão, resistência de aderência à tração e esclerometria. A partir dos experimentos, foi possível estabelecer correlações diretas entre o consumo de finos plastificantes e de água, em relação à fração de agregado maior do que 0,075 mm, sendo todos expressos em relação ao teor de cimento no traço. Pode-se, ainda, observar o comportamento dessas argamassas frente a algumas propriedades no estado fresco e endurecido. / Portland cement and lime mixtures are widely used in building constructions as mortars, plastering and renderings. For quite some time efforts have been made in Brazil to develop design mix procedures, due to the wide variety of aggregates and mineral plasticizing fillers in the various regions of the country. Although there are fixed proportions established by foreign standards for cement and lime mixtures, in theory these proportions should sometimes be corrected due to the wide characteristics of the aggregate or lime type. However, the technical community feels that it needs an experimental design mix procedure mainly for cement mortars plasticized with in natura for manufactured fillers because it is impossible to establish standard proportions when the filler granulometry can vary within the deposit itself. In this study, emphasis was placed on the analysis of an experimental procedure for defining the workability of mortars and plaster, based on a total material content of less than 0,075 mm of diameter in the mix proportioning. Six different mix proportions of cement mortars plasticized with in natura filler from Maceió (AL) were evaluated. The study also investigates the workability of these mortars through laboratory tests, measuring some of their properties in the fresh and hardened state and plasters applied to brick panels, properties such as: water retention, incorporated air, compression strength, tension strength and surface hardness. From the experiments it was possible to establish direct correlation’s between the consumption of mineral plasticizing filler and water in relation to an aggregate fraction with diameter of more than 0,075 mm with all them being divided by the amount of cement consumed in the mix. Even further, it was possible to analyze the behavior of these mortars in relation to some of the properties during the fresh and hardened state.

A reciclagem de pavimentos já foi executada em alguns trechos de rodovias brasileiras, contudo existem poucos estudos sobre o assunto. Com a finalidade de contribuir para a ampliação dos conhecimentos na área de reciclagem de pavimentos, a presente dissertação propõe um estudo laboratorial de misturas asfálticas recicladas a frio. O principal objetivo deste trabalho foi verificar o comportamento mecânico de misturas asfálticas recicladas a frio, através dos ensaios de módulo de resiliência e resistência à tração por compressão diametral, para fins de utilização como camada de base na restauração de pavimentos. As misturas asfálticas foram produzidas com material fresado proveniente de revestimentos asfálticos envelhecidos e com dois tipos de ligantes: emulsão asfáltica catiônica de ruptura lenta RL-1C e agente de reciclagem emulsionado ARE-75. Avaliou-se, também, o comportamento dessas misturas quando um agregado novo foi adicionado. Foram realizados ensaios de caracterização dos ligantes, do material fresado e do agregado virgem. As misturas foram estudadas através do método Marshall para misturas asfálticas a frio. Os resultados de módulo de resiliência e resistência à tração mostraram que as misturas asfálticas analisadas apresentam comportamento mecânico semelhante ao que se tem obtido para as misturas asfálticas recicladas a frio. Outros parâmetros, tais como massa específica máxima, estabilidade, fluência, massa específica aparente, volume de vazios e resistência à tração retida também foram avaliados. / Asphalt pavement recycling has already been carried out in some Brazilian highways although few studies are found on the subject. Aiming to contribute for a deeper view in the pavement recycling area the present work presents a study performed in laboratory on asphalt cold-mix recycling. The main objective was to investigate the mechanical behavior of asphalt cold-mix recycling through tensile strength and resilient modulus tests to use it as a layer base in pavement reclaiming. The asphalt mixtures were made from reclaimed asphalt pavement obtained from aged asphalt pavement and with two types of binders: cationic asphalt emulsion slow-setting RL-1C and an emulsified recycling agent ARE-75. It was also assessed the behavior of those mixtures when a new aggregate was added. Tests of characterization of binder, reclaimed asphalt pavement and new aggregate were performed. The mixtures were studied using Marshall method for asphalt cold mixture. The results of resilient modulus and tensile strength indicated that the asphalt mixtures analised showed similar mechanical behavior to the recycled cold asphalt mixtures. Maximum specific gravity, stability, flow, density, air voids content and retained tensile strength were assessed as well

O objetivo do trabalho é criar uma metodologia de caracterização para analisar a origem de defeitos superficiais tipo escama, procurando definir sua origem, de forma a estabelecer medidas para sua minimização. Para o desenvolvimento desta metodologia de caracterização do defeito superficial tipo escama foram analisadas 104 barras trefiladas (total de barras) das qualidades de aços ABNT 9254 (88 barras) e ABNT 1045 (16 barras), que não obtiveram aprovação na etapa de inspeção realizada na empresa Aços Especiais Piratini. Foram adquiridas amostras de 9 corridas de produção, sendo que 8 da qualidade de aço ABNT 9254 e 1 corrida da qualidade de aço ABNT 1045. Neste trabalho são revisadas as metodologias para estudar a origem dos defeitos superficias tipo escama, os diferentes reagentes metalográficos que podem ser utilizados e a informação que é capaz de ser obtida das observações das amostras polidas e atacadas com esses reagentes. Além disso, são discutidas as suas prováveis origens. A determinação da origem de defeitos superficias tipo escama inclui a observação dos aspectos gerais, tais como, a freqüência, localização e preferência por algum posicionamento na barra. Também a realização de um estudo detalhado através da análise utilizando o microscópio eletrônico de varredura com microssonda por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) acoplado a ele para a determinação da composição química de inclusões encontradas próximo ou afastadas ao defeito superficial. Como resultado, determinou-se que o defeito superficial tipo escama na sua maior parte é oriundo do tarugo e em menor parte devido a práticas inadequadas de laminação. / This work aims the development of a methodology for the determination of the root cause of the slivers type defect in hot rolled bars in order to determine actions for its mitigation. During this work 104 steel bars produced from ABNT 9254 (88 bars) and ABNT 1045 (16 bar), which were not approved during the non destructive testing at Aços Especiais Piratini were analyzed. Those samples were taken from 9 different production heat being 8 from ABNT 9254 and 1 from ABNT 1045. In this work different methodologies proposed in the literature for the evaluation of slivers defect were tested. The different metallographic etchants and the information that can be obtained from the optical metallographic examination are discussed. Besides that, the probable origin of those defects is presented. The determination of the origin of the superficial slivers type defects included the observation of the frequency, and positioning of the defect in the bars. A scanning electron microscope with EDS capabilities were also used for the chemical analysis of the inclusion observed at and close to the defects. The results of this work indicated that the majority of the slivers type defect analyzed originated from the slab with only a minor part being introduced during the hot rolling of the bars.

Uma metodologia é apresentada no presente trabalho para a investigação das propriedades de solos cimentados, cujo objetivo é estudar a adequabilidade do ensaio pressiométrico Ménard na previsão de parâmetros geotécnicos em solos coesivo-friccionais, através de formulações analíticas baseadas na Teoria de Expansão de Cavidade. O método proposto consiste na simulação teórica da curva pressiométrica experimental, mediante a seleção racional dos parâmetros de solo empregados pelo modelo elasto-plástico utilizado na descrição do comportamento do material. Dois métodos analíticos foram empregados na análise. Estes métodos foram implementados em planilhas eletrônicas, disponíveis comercialmente para aplicação em microcomputador. Os aplicativos executam os cálculos correspondentes ao ajuste das curvas e apresentam graficamente os resultados. A graficação do ajuste na tela do computador permite uma avaliação visual da comparação entre as curvas experimental e teórica. Os parâmetros adotados na obtenção de uma curva analítica que se ajusta satisfatoriamente aos resultados experimentais correspondem em teoria àqueles representativos do comportamento do solo a níveis compatíveis de deformações cisalhantes. A validação do método proposto foi obtida a partir da interpretação de ensaios pressiométricos em um solo decomposto de granito na região de Porto Alegre. Os parâmetros obtidos na simulação teórica são comparados com os resultados dados pelos métodos tradicionais de interpretação do ensaio e com parâmetros obtidos em ensaios de laboratório. Os resultados indicam que o pressiômetro pode constituir-se em ferramenta adequada à previsão de propriedades de solos coesivo-friccionais. / A methodology has been developed in this research programme to predict soil properties from cemented soils on the basis of Ménard pressuremeter test results. Analytical solutions based on Cavity Expansion Theory are used to derive realistic soil parameters from elasto-perfectly plastic formulations. Two methods have been used in the analysis. Both were implemented on spreadsheets available for commercial application on micro-computers. All calculations are carried out in the computer, aliowing a visual comparison between experimental and theoretical results. The parameters obtained on a perfect curve fitting analysis will correspond to those that describe soil behaviour satisfactorily. Validation of proposed methodology is based on a field programme designed to test gravite weathered soils from the Porto Alegre area. Parameters obtained from the pressuremeter cavity expansion analysis have been compared to parameters derived from a conventional pressuremeter interpretation, as well as from the laboratory test results. The comparison shows a good agreement between measured and predicted data, which suggest that the pressuremeter is a useful tool to assess soil properties from cohesive-frictional materiais.

Devido às altas tensões envolvidas nos mecanismos de fadiga por contato, o uso de aços de alta dureza é uma exigência na fabricação de mancais de rolamento. Se a dureza de uma das partes em contato é baixa (sendo menor que 58 HRC), a ocorrência da descamação de camadas superficiais torna-se iminente no material menos duro. Estes defeitos superficiais podem, eventualmente, levar o componente a fraturar na direção radial se as tensões circunferenciais trativas forem relativamente elevadas. Os rolamentos que apresentam estes tipos de falhas são fabricados com o aço SAE 52100 temperado e revenido, com têmpera total. Recentemente tem sido sugerida a utilização do aço SAE 52100 processado por tratamento isotérmico para a obtenção de bainita inferior já que esta microestrutura apresenta boa tenacidade e resistência à fadiga associadas a uma alta dureza. Neste trabalho, foram realizados tratamentos térmicos utilizando o aço SAE 52100 a fim de obter microestruturas cujas matrizes fossem, predominantemente, martensita revenida ou bainita inferior. Para a condição martensítica, utilizou-se o tratamento térmico convencional de têmpera e revenido com três temperaturas de revenido para a obtenção de diferentes quantidades de austenita retida na matriz martensítica. Para a condição bainítica, utilizou-se o tratamento de austêmpera para a obtenção de bainita inferior com alto nível de dureza O comportamento mecânico do aço SAE 52100, tratado termicamente nas quatro condições, foi avaliado através de ensaio de tração e ensaio de impacto Charpy. O comportamento em fadiga, por sua vez, foi avaliado através de ensaios de propagação de trinca por fadiga realizados em corpos de prova tensão compacto. Para a determinação da influência da razão de carregamento (R=Kmin/Kmax) sobre o comportamento em fadiga este parâmetro foi variado entre 0,1 e 0,5. Foram realizadas análises fractográficas em todas as superfícies de fratura e de fadiga. Os resultados dos testes indicaram um melhor comportamento em fadiga para o aço SAE 52100 com microestrutura bainítica. No entanto para um R = 0,5, este material apresentou comportamento semelhante ao martensítico de mesmo nível de dureza na região limiar de fadiga. Observou-se o fenômeno de fechamento de trinca nos testes realizados com R de 0,1 e 0,3, sendo este efeito mais pronunciado para o menor valor de R.

A crescente preocupação ambiental despertou grande interesse na reutilização e reciclagem de materiais. Este fato impulsionou novas pesquisas relacionadas à porcelana de ossos, pois esta utiliza em sua composição aproximadamente 50% de matéria-prima renovável, os ossos bovinos. A ampla produção de rebanho de corte torna o Brasil um país com alta oferta de ossos bovinos. Atualmente, esta matéria-prima é utilizada em rações para animais e na produção de artefatos. No entanto, ela poderia ser utilizada de forma mais valorizada como, por exemplo, na fabricação da porcelana de ossos. Este fato foi um grande incentivo ao presente estudo. O comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos, nas quais o fundente feldspato foi parcialmente substituído por um fundente alternativo (espodumênio, wollastonita ou vidro reciclado), foi estudado de forma criteriosa. Esses fundentes foram escolhidos como forma de otimizar a queima da referida porcelana. A escolha do vidro reciclado torna a porcelana de ossos ainda mais interessante sob o ponto de vista ambiental. Avaliou-se também o efeito da temperatura de calcinação sobre a reologia de uma suspensão contendo somente pó de ossos. O desenvolvimento da presente pesquisa foi realizado em duas etapas. Na primeira parte, foi realizada a caracterização físico-química do pó de ossos calcinados, nas temperaturas de 800 e 1000°C, e da influência do tipo de dispersante e da concentração de sólidos sobre a viscosidade aparente de uma suspensão de ossos. Na segunda etapa, avaliou-se o comportamento reológico de formulações de porcelana de ossos com os diferentes fundentes. Este estudo foi realizado utilizando-se um viscosímetro Brookfield. As peças coladas foram avaliadas em relação à resistência mecânica, espessura de parede e qualidade visual do colado. Os resultados obtidos mostram que a temperatura de calcinação dos ossos afeta diretamente a área específica das partículas, influenciando a viscosidade aparente das suspensões. As propriedades reológicas das diferentes formulações da porcelana de ossos foram avaliadas em relação à substituição parcial do fundente feldspato, e os resultados mostraram que a reologia das massas de porcelana é afetada mais pelo tamanho, formato, área específica e distribuição granulométrica das partículas, do que pelo tipo de fundente. No entanto, o fundente vidro foi o que mais alterou as propriedades reológicas, devido liberação de seus íons constituintes. / The great concern about the environment showed in last years has brought a great interest to recycle materials. This issue has made the researches with bone china increase because this material has about 50% of renewable material in its composition, bovine bones. Brazil has a high supply of cattle bone due to high herd of cattle around the country. Nowadays, this material has been used to make handcraft and as part of food to animals. However, it could be used to produce bone china adding value in the final product. In this work, it was carefully studied the rheological behavior of porcelain bodies, which the traditional flux (feldspar) was partly replaced by an alternative flux (spodumene, wollastonite, or waste glass). These fluxes were chosen to optimize the porcelain sintering. From the environment point of view, waste glass being a recycled material is the most interest flux to be used in this research. It was also evaluated the effect of the calcination temperature in the rheological behavior of a bone ash suspension. This work was developed in two steps. Firstly, it was made the physic-chemical characterization of the bone ash calcined at 800°C and 1000°C. It was also evaluated the influence of the type of dispersant and the solid concentration on the apparent viscosity of the bones suspension. Then, the rheological behavior of the bodies of bone china formulated with the different fluxes was evaluated using Brookfield viscometer. Pieces made by slip casting and evaluated by mechanical resistance, wall thickness, and visual quality of the material produced. The calcination temperature of the bones affects directly the specific surface area of the particles and the apparent viscosity of the suspensions. It was conclude that the rheological properties of the porcelain bodies are more affected by the size, shape, specific area, and particle size distribution than by the type of flux, except the waste glass which has changed greatly the rheological properties due to release of constituent ions.