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Cimentos de escória ativada com silicatos de sódio. / Sodium silicate activated blast furnance slag cements.

John, Vanderley Moacyr 18 May 1995 (has links)
Os cimentos de escória apresentam boas possibilidades de mercado, especialmente em aplicações em que o cimento Portland não possa ser utilizado ou onde o seu uso provoque uma elevação dos custos. A confecção de matrizes para fibras sensíveis aos álcalis e a produção de cimentos com baixo calor de hidratação são exemplos. Neste trabalho, a escória foi ativada com silicato de sódio e cal hidratada. O ativador foi formulado de maneira a proporcionar teores de Na2O de 2,5% e 5%, SiO2 de 0% a 14,8% e Ca(OH)2 de 0%, 2,5% e 5%. O aumento dos teores de Na2O e de SiO2, dentro de determinados limites, propicia um notável crescimento da resistência à compressão. Este crescimento da resistência está associado a uma diminuição da porosidade, para um mesmo fator/água aglomerante. Certamente a diminuição da porosidade é devida a um menor grau de organização cristalina dos produtos hidratados, decorrente do aumento da velocidade de precipitação de hidratados e de gel de N-C-S-H. A adição de Ca(OH)2 diminui a velocidade de perda da trabalhabilidade. Os cimentos de escória ativada com silicatos de sódio podem apresentar resistência à compressão de até 100 MPa, superior à dos cimentos Portland, com calor de hidratação da mesma ordem de grandeza. A velocidade de carbonatação destes cimentos é equivalente a dos cimentos Portland de mesma resistência. No entanto, estes cimentos apresentam maior retração hidráulica. / Binders based on ground granulated blast furnace slag (BFS) are suitable for the building industry, mainly if the use of Portland cement is expensive or may cause problems, such as: alkali sensitive fibre-reinforced cement and concretes and low heat-hydration concretes. BFS is activated by sodium silicates and hydrated lime. The compound\'s proportions are: Na2O - 2.5 and 5.0%; SiO2 from 0 to 14.8%; CaOH2 - 0, 2.5 and 5%. The increase of Na2O and SiO2 amounts allows a considerable improvement of binder strength, with values up to 100 MPa. This increase of the strength is related to the decrease of the porosity for a constant water-binder ratio. The porosity is affected certainly by the reduction of the degree of cristalynity of the hydrated compounds, due to the increase of the speed of precipitation of the hydrates or the N-C-S-H gel. It is possible to obtain BFS binders stronger than the Portland cement, with similar hydration heat. The carbonation rate of these new binders is equivalent to those of Portland cement specimens with similar strength. However these BFS binders have higher drying shrinkage.
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Cimentos de escória ativada com silicatos de sódio. / Sodium silicate activated blast furnance slag cements.

Vanderley Moacyr John 18 May 1995 (has links)
Os cimentos de escória apresentam boas possibilidades de mercado, especialmente em aplicações em que o cimento Portland não possa ser utilizado ou onde o seu uso provoque uma elevação dos custos. A confecção de matrizes para fibras sensíveis aos álcalis e a produção de cimentos com baixo calor de hidratação são exemplos. Neste trabalho, a escória foi ativada com silicato de sódio e cal hidratada. O ativador foi formulado de maneira a proporcionar teores de Na2O de 2,5% e 5%, SiO2 de 0% a 14,8% e Ca(OH)2 de 0%, 2,5% e 5%. O aumento dos teores de Na2O e de SiO2, dentro de determinados limites, propicia um notável crescimento da resistência à compressão. Este crescimento da resistência está associado a uma diminuição da porosidade, para um mesmo fator/água aglomerante. Certamente a diminuição da porosidade é devida a um menor grau de organização cristalina dos produtos hidratados, decorrente do aumento da velocidade de precipitação de hidratados e de gel de N-C-S-H. A adição de Ca(OH)2 diminui a velocidade de perda da trabalhabilidade. Os cimentos de escória ativada com silicatos de sódio podem apresentar resistência à compressão de até 100 MPa, superior à dos cimentos Portland, com calor de hidratação da mesma ordem de grandeza. A velocidade de carbonatação destes cimentos é equivalente a dos cimentos Portland de mesma resistência. No entanto, estes cimentos apresentam maior retração hidráulica. / Binders based on ground granulated blast furnace slag (BFS) are suitable for the building industry, mainly if the use of Portland cement is expensive or may cause problems, such as: alkali sensitive fibre-reinforced cement and concretes and low heat-hydration concretes. BFS is activated by sodium silicates and hydrated lime. The compound\'s proportions are: Na2O - 2.5 and 5.0%; SiO2 from 0 to 14.8%; CaOH2 - 0, 2.5 and 5%. The increase of Na2O and SiO2 amounts allows a considerable improvement of binder strength, with values up to 100 MPa. This increase of the strength is related to the decrease of the porosity for a constant water-binder ratio. The porosity is affected certainly by the reduction of the degree of cristalynity of the hydrated compounds, due to the increase of the speed of precipitation of the hydrates or the N-C-S-H gel. It is possible to obtain BFS binders stronger than the Portland cement, with similar hydration heat. The carbonation rate of these new binders is equivalent to those of Portland cement specimens with similar strength. However these BFS binders have higher drying shrinkage.
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Caracterização tecnológica de misturas solo – escória de alto-forno granulada moída para fins rodoviários / Technological characterization of mixtures of soil with ground granulated blast furnace slag for pavement design

Sant’ana, Alexandre Pelissari 29 July 2003 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-02T18:21:29Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1160630 bytes, checksum: aaac7e0d8061e1bdb4147f3bde8d1657 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-02T18:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1160630 bytes, checksum: aaac7e0d8061e1bdb4147f3bde8d1657 (MD5) Previous issue date: 2003-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem por objetivo caracterizar tecnologicamente, em laboratório, misturas de escória de alto forno granulada moída e solos, considerando-se parâmetros de resistência mecânica, com maior ênfase, e de durabilidade para fins de aplicações em estradas. Os solos estudados são um Latossolo Vermelho Amarelo que apresenta textura argilo-areno-siltosa, de classificação TRB A-7-5(20) e um solo Saprolítico de textura areno-silto-argilosa, de classificação TRB A-2-4(0). A escória de alto forno utilizada é de procedência da Açominas (Aço Minas Gerais S/A). Um outro produto utilizado na mistura foi a cal hidratada, adicionada em pequena quantidade com a finalidade de ativar a escória de alto forno granulada moída. As misturas estudadas resultaram da combinação de três teores de escória (5, 10 e 15% em relação à massa de solo seco ao ar) e de três teores de cal hidratada (5, 10 e 20% em relação à massa de escória). Os ensaios de laboratório realizados foram: caracterização da escória e dos solos, compactação, compressão não-confinada, durabilidade e resistência à tração. Os resultados obtidos permitiram concluir que os solos se mostraram reativos a escória gerando ganhos significativos de resistência e durabilidade, contudo, os mecanismos de reação são diferentes para cada tipo de solo. / This work was intended to carry out a detailed laboratory investigation of soil mixtures with addition of granulated blast furnace slag. Emphasis was given to technological characterization of theses mixtures considering the engineering properties of interest for pavement design, i.e., mechanical strength and durability. The soils studied were a silty-sandy clay Red-Yellow Latosoil, presenting a fine texture, classified as TRB A-7-5 (20), and a clayey-silty sand Saprolitic soil, a residual granular soil, classified as TRB A-2-4 (0). The blast furnace slag used was sponsored by Açominas (Aço Minas Gerais S/A). It was also added small amounts of hydrated lime for the activation of chemical reactions of granulated slag in the soil mixtures. The investigation was carried out by combinations of three contents of slag (5, 10 and 15 % of dry soil mass in air) and three contents of lime (5, 10 and 20 % of slag mass). The laboratory tests performed were: index properties of slag and soils, compaction at different compaction efforts, unconfined compressive strength, durability and splitting or indirect tensile strength. Test results shown that these soils reacted with the slag with increase in the strength and durability, though chemical reactions were affected by distinct factors associated with each soil type.
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Caracterização da estrutura de curto alcance em sólidos inorgânicos através da espectroscopia por ressonância magnética nuclear de alta resolução. / Short-range structure characterization of inorganic solids by high resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy.

Bonk, Fábio Aurélio 16 November 2001 (has links)
O silicato de cálcio hidratado (C-S-H) é o componente responsável pela resistência mecânica dos cimentos usados na construção civil. Neste trabalho foi caracterizada a evolução da reação de hidratação e as propriedades estruturais das fases resultantes da hidratação da escória de alto forno granulada (EAF). Este tipo de cimento é um potencial candidato para substituir os materiais convencionais, apresentando vantagens relativas ao menor custo energético de produção e a redução do impacto ambiental. Devido à menor reatividade da EAF com água, é necessário a adição de substâncias ativadoras alcalinas de modo geral em baixa concentração. Neste trabalho foi caracterizado o efeito sobre a sua reatividade e as propriedades estruturais dos produtos da reação (C-S-H e aluminatos de cálcio hidratados) de quatro tipos de misturas ativadoras contendo hidróxido de sódio, silicato de sódio e/ou hidróxido de cálcio (CH). As quantidades alcalinas resultantes das misturas usadas nas pastas foram: 5%Na2O, 5% Na2O-2,5%CH, 5% Na2O -7,5%SiO2 e 5% Na2O -2,5%CH- 7,5% SiO2. A técnica experimental utilizada foi a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de alta resolução no estado sólido de 29Si, 27Al e 23Na. Os resultados indicaram diferenças na cinética da reação no estágio tardio (tempos na faixa de 3 dias até 120 dias), na quantidade e nas características estruturais das fases aluminatos de cálcio e do C-S-H, dependentes da presença de SiO2 na mistura ativadora. A inclusão de Ca(OH)2 tem efeitos de magnitude consideravelmente menor sobre estes parâmetros. Foi observada uma correspondência excelente entre as diferenças estruturais observadas por RMN e o comportamento da resistência mecânica do material. / Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) is the component responsible for mechanical resistance of cementitious materials. In this work, a characterization of the evolution of the hydration reaction in granulated blast-furnace slag (bfs) is presented. Also, the structural properties of the reaction products is studied as a function of time, during the late period of the process. This kind of cement is a potential material to replace the conventional Portland in several applications, having several relative advantages regarding to energetic cost and impact on the environment. To overcome the less hydraulic reactivity of gbs respect to Portland, it is generally necessary the addition of small amount of alkaline compounds, called activators, to improve the speed and extension of the reaction. The behavior of four different activator mixtures containing sodium hydroxide, sodium silicate and/or calcium hydroxide (CH) were considered, at fixed amount alkali 5% Na2O, 5% Na2O -2,5% Ca(OH)2, 5% Na2O -7,5% SiO2 and Na2O -2,5% Ca(OH)2- 7,5% SiO2. The hydration kinetics and structural properties of the hydration products, C-S-H and calcium aluminate hydrates, were probed by means of solid-state high resolution Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of 29Si, 27Al and 23Na nuclei. Results showed differences in hydration evolution and structural properties depending strongly on the presence of SiO2 in the mixture. On the other hand, Ca(OH)2 produced only marginal effects on the reaction. An excellent correlation was observed between the structural differences and the mechanical response of the material as a function of the hydration time.
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Estudo da retração em argamassa com cimento de escória ativada. / Shrinkage of alkali-activated slag.

Melo Neto, Antonio Acácio de 19 November 2002 (has links)
O uso de escória de alto forno como aglomerante alternativo ao cimento portland tem sido objeto de vários estudos no Brasil e no exterior. Além de representar vantagens ao meio ambiente por ser um resíduo, a escória apresenta boas possibilidades de emprego, principalmente pelo baixo custo e por suas vantagens técnicas das quais se destacam a elevada resistência mecânica, a boa durabilidade em meios agressivos, o baixo calor de hidratação. No entanto, o emprego deste material carece de estudos detalhados da retração, muito superior à do cimento portland. Este trabalho teve como objetivo estudar a cinética das retrações autógena e por secagem não restringidas do cimento de escória ativada em função, principalmente, do tipo e teor de ativadores empregados. Para a retração autógena, o corpo-de-prova foi selado com papel alumínio protegido internamente com plástico. As medidas estenderam-se de 6 horas até 112 dias. O fenômeno da retração também foi analisado com base nos resultados dos ensaios de porosimetria, calorimetria, termogravimetria e difração de raios X. Foram empregados como ativadores: silicato de sódio, cal hidratada + gipsita, cal hidratada e hidróxido de sódio. Como referência foi adotado o cimento portland da alta resistência inicial CPV-ARI. De acordo com os resultados obtidos, a ativação da escória com silicato de sódio apresentou retração por secagem e autógena superior à apresentada pelos demais ativadores e pelo cimento portland. A maior parte dessa retração medida ocorre até os 7 dias. A retração por secagem ocorre em dois estágios: o primeiro logo após a desmoldagem e o segundo a partir do início da formação dos produtos hidratados. O início da retração autógena coincide com o segundo estágio da retração por secagem. Com base nos ensaios de microestrutura, são determinantes para a elevada retração do cimento de escória ativada com silicato de sódio: a baixa porosidade, caracterizada pela predominância quase total de mesoporos; o elevado grau de hidratação e natureza dos produtos hidratados, com predominância quase total de silicato cálcio hidratado (C-S-H). Na ativação com cal e com cal mais gipsita, a composição diferente dos produtos hidratados (baixa formação de C-S-H e presença significativa de fases aluminato e sulfoluminato, respectivamente) altera a porosidade e a retração, principalmente a autógena que apresenta valores inferiores à do cimento portland. A ativação com hidróxido sódio é caracterizada pela elevada retração autógena e baixa formação de C-S-H, com presença significativa de fases aluminato. / The use of ground granulated blast furnace slag (BFS) as an alternative binder to portland cement has been the subject of numerous studies in Brazil and other countries. Because BFS is a residue, its use benefits the environment. Furthermore, BFS cement is less costly and shows technical advantages if compared with normal portland cement, namely the higher strength, good durability in aggressive environments, and low heat of hydration. On the other hand, the high shrinkage of BSF cement is often indicated as one of the major limiting aspects for its use. The objective of this research was to study the development of unrestrained autogenous and drying shrinkage of BSF cement as function, mainly, of the chemical activator types and dosages. Autogenous shrinkage was measured in fully aluminum foil and plastic sheet wrapped specimens. Measurements were taken from 6 hours up to 112 days. Shrinkage was also analyzed in conjunction with mercury posorimetry, conduction calorimetry, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction tests. Activators used were sodium silicate, hydrated lime + gypsite, hydrated lime and sodium hydroxide. High early strength portland cement was used as reference. The results showed that autogenous and drying shrinkage were larger when BFS was activated with sodium silicate. Most of the shrinkage occurs before 7 days of hydration. Drying shrinkage occurs in two phases: the first phase immediately after demolding, and the second phase concurrently with the formation of the hydrated products. Autogenous shrinkage coincides with the second phase of the drying shrinkage. Based on microstructure analysis, determining factors could be identified that respond for the high shrinkage of sodium silicate activated BFS cement: low porosity, mostly mesopores; high degree of hydration and chemical nature of the hydrated products, essentially calcium silicate hydrate - C-S-H. Activation with hydrated lime and hydrated lime plus dehydrated calcium results low amounts of C-S-H and significant quantities of aluminate and sulphoaluminate phases, respectively. Porosity and shrinkage, mainly autogenous, are lower than that verified for portland cement mixtures. Activation with sodium hydroxide causes high autogenous shrinkage, small amounts of C-S-H and significant quantities of aluminate phases.
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Efeito da substituição parcial do agregado graúdo por escória de alto-forno nas propriedades mecânicas de concretos / Partial replacement of the effect aggregate for blast furnace slag on mechanical properties of concrete

VASCONCELOS, Adriano Luiz Roma 08 April 2016 (has links)
Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T12:07:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitoSubstituicaoParcial.pdf: 2618799 bytes, checksum: 18cd992cf1f642f2343230b6744167b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-17T13:11:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitoSubstituicaoParcial.pdf: 2618799 bytes, checksum: 18cd992cf1f642f2343230b6744167b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T13:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EfeitoSubstituicaoParcial.pdf: 2618799 bytes, checksum: 18cd992cf1f642f2343230b6744167b6 (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A escória de alto-forno a carvão vegetal é um resíduo gerado a partir da produção do ferro gusa em alto-forno. Nas siderúrgicas que operam em alto-forno a geração de resíduo é de aproximadamente 250 kg para cada tonelada de ferro gusa produzido. Nesse sentido, o estado do Pará figura como o segundo maior produtor nacional de ferro gusa, reforçando a importância de se ter uma investigação científica mais detalhada, visando minimizar o impacto ambiental provocado pelo acúmulo deste resíduo, através do desenvolvimento de aplicações apropriadas. Nesse contexto o presente trabalho de pesquisa tem como objetivo verificar as propriedades mecânicas de concretos produzidos com a substituição parcial do agregado graúdo natural (AGN) pela escória de alto-forno (EAF). Para isso realizou-se um processo de beneficiamento da EAF através da britagem em um britador de mandíbulas e peneiramento, em seguida foi realizado um estudo de dosagem em concreto com 100% de AGN, logo foi realizado a substituição (em massa) do agregado natural por agregado de escória de alto forno (0% - referência, 20%, 30% e 40%). Foram realizados ensaios no estado fresco (consistência) e no estado endurecido (resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade) dos concretos produzidos com substituição parcial de AGN por EAF nas idades de 28 e 63 dias, bem como microestrutura eletrônica de varredura (MEV) dos concretos. Os resultados mostraram que a incorporação da EAF na mistura ocasionou uma queda progressiva de trabalhabilidade nos concretos. Assim como, o desempenho mecânico aumentou significativamente em relação ao concreto convencional a partir da incorporação de 30 % de EAF. Desta forma, a incorporação deste resíduo na produção de concretos especiais induz melhoras nas respostas em todas as propriedades mecânicas analisadas quando comparadas ao concreto convencional. / The blast furnace slag charcoal is waste generated from the production of pig iron in blast furnaces. In the steel mills operating in blast furnace waste generation is approximately 250 kg per ton of pig iron produced. In this sense, the state of Pará figure as the second largest domestic producer of pig iron, reinforcing the importance of having a more detailed scientific research in order to minimize the environmental impact caused by the accumulation of this waste through the development of appropriate applications. In this context the present research aims to determine the mechanical properties of concrete produced with the partial replacement of natural coarse aggregate (AGN) for blast furnace slag (EAF). For this we performed a beneficiation process of the EAF by crushing in a jaw crusher and screening, then it performed a dose of study concrete with 100% AGN was performed immediately replacing (by mass) of natural aggregate by aggregate of blast furnace slag (0% - reference, 20%, 30% and 40%). tests were carried out in the fresh state (consistency) and in the hardened state (compressive strength, tensile strength and modulus of elasticity) of concrete produced with partial replacement of AGN by EAF at the ages of 28 and 63 days as well as scanning electron microstructure (SEM) of concrete. The results showed that the incorporation of the EAF in the mixture caused a gradual decrease in concrete workability. As well as the mechanical performance increased significantly compared to conventional concrete from the incorporation of 30% of EAF. Thus, incorporation of this waste in special concrete production improvements induced responses in all the analyzed mechanical properties when compared to conventional concrete.
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Estudo de fibra alternativa de escória de alto-forno como reforço em matrizes cimentícias / Study of alternative blast furnace slag fiber as reinforcement in cementitious matrices

Bassi, Mara da Rocha January 2010 (has links)
Resíduos gerados em diversas indústrias têm sido aproveitados na produção de materiais buscando reduzir o impacto ambiental. No campo das fibras, materiais alternativos vem sendo produzidos em maior quantidade e ganhando destaque na fabricação de compósitos mais adequados ambientalmente. Entre estes produtos está a fibra de escória de alto-forno, microfibra cuja matéria-prima é originária da produção do ferro-gusa, que apresenta vantagens em seu processo produtivo citando-se custo reduzido e ganho ambiental ao proporcionar a ampliação da aplicabilidade de um subproduto gerado em elevada quantidade, tem despertado o interesse no seu uso como reforço de matrizes cimentícias. Neste sentido, a presente pesquisa visa avaliar se, além do beneficio ambiental proporcionado pela utilização da fibra de escória em substituição a outras fibras convencionais, a aplicação deste produto pode proporcionar também benefícios técnicos ao incrementar o desempenho de matrizes cimentícias. Para tanto o programa experimental foi dividido em quatro etapas, sendo a etapa inicial de caracterização dos materiais empregados e da fibra de escória por meio de ensaios de Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A segunda etapa foi proposta buscando avaliar a afinidade existente entre fibra e matriz cimentícia através do ensaio de Le Chatelier. Destinou-se a terceira parte do programa experimental ao preparo dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios e a última para avaliação dos compósitos com relação à: Trabalhabilidade; Resistência à Tração na Flexão; Resistência à Compressão; Módulo de Elasticidade Dinâmico; Retração Restringida e Resistência ao Impacto. Os resultados não confirmaram a hipótese levantada, indicando que o desempenho da adição da fibra de escória em matrizes cimentícias foi insatisfatório, sendo constatada falha na distribuição da fibra através da produção de compósitos heterogêneos, com presença de aglomeração da fibra e incorporação de ar. Mesmo com o problema na dispersão da fibra, considerou-se com potencial promissor o resultado obtido no ensaio de retração restringida, onde foi possível verificar a atuação da microfibra de escória na distribuição das tensões permitindo o retardamento da fissuração nos anéis de argamassa reforçada. Estudos adicionais buscando melhorar a dispersão da fibra também não obtiveram bons resultados. Acredita-se que para fins de reforço em matrizes cimentícias a presença de resina adicionada à fibra de escória no seu processo de fabricação compromete a dispersão do material e, consequentemente, seu uso neste tipo de reforço. / Waste generated in various industries have been utilized in the production of materials seeking to reduce the environmental impact. In the field of fibers, alternative materials have been produced in greater quantity and gaining prominence in the manufacture of composites more environmentally appropriate. Among these products is of blast furnace slag fiber, microfiber whose raw material is sourced from the production of pig iron, which has advantages in its production process by citing the cost savings and environmental gains by providing expansion of the applicability of a byproduct generated in large amounts, has stimulated interest in its use as reinforcement in cementitious matrices. In this sense, this research aims to assess whether, in addition to environmental benefits provided by the use of slag fiber as a substitute for other conventional fibers, application of this product may also offer technical benefits to increase the performance of cementitious matrices. For both the experimental program was divided into four phases, the initial step of characterization of materials used and the slag fiber by tests of X-ray Fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The second step was proposed by assessing the affinity between fiber and cement matrix by testing of Le Chatelier. Allocated to third part of the experimental program to prepare the bodies of the test piece used in the tests and the final assessment for the composites with respect to: Workability; Tensile strength in bending, compressive strength, dynamic modulus of elasticity; Restrained and Retraction Impact Resistance. The results did not confirm the hypothesis, indicating that the performance of slag addition of fiber in cementitious matrices was unsatisfactory, and found fault in the distribution of fiber through the production of composite heterogeneous with the presence of fiber clustering and incorporation of air. Even with the problem in dispersion of fiber, it was considered a promising potential with test result of restrained shrinkage, where it was possible to verify the performance of micro stress distribution in the slag allowing delayed cracking in mortar reinforced rings. Additional studies seeking to improve the dispersion of the fiber also did not obtain good results. It is believed that for purposes of reinforcement in cementitious matrices the presence of resin added to the slag fiber in its manufacturing process compromises the dispersal of the material and hence its use in this type of reinforcement.
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RESISTIVIDADE ELÉTRICA DE CONCRETOS COM DIFERENTES TEORES DE ESCÓRIA DE ALTO FORNO E ATIVADOR QUIMICO / ELECTRICAL RESISTIVITY IN CONCRETE WITH DIFFERENT CONCENTRATIONS OF BLAST FURNACE SLAG AND A CHEMICAL ACTIVATOR

Rosa, Dalton Wegner da 15 December 2005 (has links)
The integrity of the rebars in reinforced concrete structures is related to the chemical and physical protection provided by the concrete layer that covers the steel. The destruction of the passivation layer precedes the onset of corrosion. Once the corrosion process starts, its rate of propagation will depend on the electrical resistivity between cathode and anode and the amount of oxygen available on the cathode. Concrete resistivity is a property linked both to the chemical and physical properties of the concrete. This study investigated the effect of the addition of blast furnace slag (BFS) on the electrical resistivity of concrete and correlated the effects of this addition on the concrete compressive strength as well as on changes in the chemical composition of aqueous phase and pore structure. Test specimens were prepared using different water/binder ratios (0.35, 0.50 and 0.65) and substitutions of 50 and 70% of BFS for cement by weight. A control sample (no BFS) was also prepared. Additionally, the effect of 4% sodium sulfate (Na2SO4) in samples with 50% BFS was also investigated. The electrical resistivity of concrete was determined using the fourelectrode method (Wenner s method adapted for use in concrete). Tests of compressive strength, porosimetry, electrical conductivity in the pore solution and the concentration of ions in the aqueous phase were performed. The tests showed there is an increase in the electrical resistivity of concrete as the degree of hydration and the concentration of BFS increase. This is related to the lower specific conductivity of the pore solution and the reduction in concrete pore size, which is shown by the good correlation between these two factors. The binary mixture with 50% BFS (50E) showed the best cost/benefit ratio for strength levels of 30MPa and 50MPa at 28 days and also for the strength level of 50MPa at 91 days. / A manutenção da integridade das armaduras nas estruturas de concreto é uma conseqüência da proteção física e química do concreto sobre o aço. A destruição da camada passivadora antecede o processo corrosivo. Uma vez iniciada a corrosão, a velocidade desta dependerá da resistividade elétrica existente entre o ânodo e o cátodo e também pela quantia de oxigênio presentes junto ao cátodo. A resistividade do concreto caracteriza-se por ser uma propriedade ligada tanto a características físicas como químicas do mesmo. Neste trabalho objetivou-se estudar o comportamento da adição de escória de alto forno na resistividade elétrica aparente dos concretos, assim como correlacionar com a resistência à compressão e as alterações químicas na fase aquosa bem como na estrutura dos poros. Foram realizadas investigações em misturas com relação a/agl 0,35, 0,50 e 0,65 com teores de substituição em massa de 0, 50 e 70% de EAF. Investigou-se também os efeitos produzidos pela incorporação de 4% de sulfato de sódio (Na2SO4) em misturas contendo 50% de EAF. A resistividade elétrica do concreto foi determinada utilizando o método dos quatro eletrodos (método de Wenner adaptado para uso em concreto). Foram também realizados ensaios de resistência à compressão axial, porosimetria, concentração de íons da fase aquosa e determinada a condutividade elétrica específica da solução dos poros. Constatou-se aumento na resistividade elétrica do concreto com o aumento no grau de hidratação e do teor de escória. Este comportamento está relacionado a menor condutividade elétrica específica da solução dos poros e ao refinamento dos poros comprovado pela boa correlação entre esses dois fatores. A mistura binária composta por 50% de escória (50E) apresentou a melhor relação custo/benefício para os níveis de resistência de 30MPa e 50MPa aos 28 dias e também para o nível de resistência de 50MPa aos 91 dias.
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Estudo de fibra alternativa de escória de alto-forno como reforço em matrizes cimentícias / Study of alternative blast furnace slag fiber as reinforcement in cementitious matrices

Bassi, Mara da Rocha January 2010 (has links)
Resíduos gerados em diversas indústrias têm sido aproveitados na produção de materiais buscando reduzir o impacto ambiental. No campo das fibras, materiais alternativos vem sendo produzidos em maior quantidade e ganhando destaque na fabricação de compósitos mais adequados ambientalmente. Entre estes produtos está a fibra de escória de alto-forno, microfibra cuja matéria-prima é originária da produção do ferro-gusa, que apresenta vantagens em seu processo produtivo citando-se custo reduzido e ganho ambiental ao proporcionar a ampliação da aplicabilidade de um subproduto gerado em elevada quantidade, tem despertado o interesse no seu uso como reforço de matrizes cimentícias. Neste sentido, a presente pesquisa visa avaliar se, além do beneficio ambiental proporcionado pela utilização da fibra de escória em substituição a outras fibras convencionais, a aplicação deste produto pode proporcionar também benefícios técnicos ao incrementar o desempenho de matrizes cimentícias. Para tanto o programa experimental foi dividido em quatro etapas, sendo a etapa inicial de caracterização dos materiais empregados e da fibra de escória por meio de ensaios de Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A segunda etapa foi proposta buscando avaliar a afinidade existente entre fibra e matriz cimentícia através do ensaio de Le Chatelier. Destinou-se a terceira parte do programa experimental ao preparo dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios e a última para avaliação dos compósitos com relação à: Trabalhabilidade; Resistência à Tração na Flexão; Resistência à Compressão; Módulo de Elasticidade Dinâmico; Retração Restringida e Resistência ao Impacto. Os resultados não confirmaram a hipótese levantada, indicando que o desempenho da adição da fibra de escória em matrizes cimentícias foi insatisfatório, sendo constatada falha na distribuição da fibra através da produção de compósitos heterogêneos, com presença de aglomeração da fibra e incorporação de ar. Mesmo com o problema na dispersão da fibra, considerou-se com potencial promissor o resultado obtido no ensaio de retração restringida, onde foi possível verificar a atuação da microfibra de escória na distribuição das tensões permitindo o retardamento da fissuração nos anéis de argamassa reforçada. Estudos adicionais buscando melhorar a dispersão da fibra também não obtiveram bons resultados. Acredita-se que para fins de reforço em matrizes cimentícias a presença de resina adicionada à fibra de escória no seu processo de fabricação compromete a dispersão do material e, consequentemente, seu uso neste tipo de reforço. / Waste generated in various industries have been utilized in the production of materials seeking to reduce the environmental impact. In the field of fibers, alternative materials have been produced in greater quantity and gaining prominence in the manufacture of composites more environmentally appropriate. Among these products is of blast furnace slag fiber, microfiber whose raw material is sourced from the production of pig iron, which has advantages in its production process by citing the cost savings and environmental gains by providing expansion of the applicability of a byproduct generated in large amounts, has stimulated interest in its use as reinforcement in cementitious matrices. In this sense, this research aims to assess whether, in addition to environmental benefits provided by the use of slag fiber as a substitute for other conventional fibers, application of this product may also offer technical benefits to increase the performance of cementitious matrices. For both the experimental program was divided into four phases, the initial step of characterization of materials used and the slag fiber by tests of X-ray Fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The second step was proposed by assessing the affinity between fiber and cement matrix by testing of Le Chatelier. Allocated to third part of the experimental program to prepare the bodies of the test piece used in the tests and the final assessment for the composites with respect to: Workability; Tensile strength in bending, compressive strength, dynamic modulus of elasticity; Restrained and Retraction Impact Resistance. The results did not confirm the hypothesis, indicating that the performance of slag addition of fiber in cementitious matrices was unsatisfactory, and found fault in the distribution of fiber through the production of composite heterogeneous with the presence of fiber clustering and incorporation of air. Even with the problem in dispersion of fiber, it was considered a promising potential with test result of restrained shrinkage, where it was possible to verify the performance of micro stress distribution in the slag allowing delayed cracking in mortar reinforced rings. Additional studies seeking to improve the dispersion of the fiber also did not obtain good results. It is believed that for purposes of reinforcement in cementitious matrices the presence of resin added to the slag fiber in its manufacturing process compromises the dispersal of the material and hence its use in this type of reinforcement.
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Caracterização da estrutura de curto alcance em sólidos inorgânicos através da espectroscopia por ressonância magnética nuclear de alta resolução. / Short-range structure characterization of inorganic solids by high resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy.

Fábio Aurélio Bonk 16 November 2001 (has links)
O silicato de cálcio hidratado (C-S-H) é o componente responsável pela resistência mecânica dos cimentos usados na construção civil. Neste trabalho foi caracterizada a evolução da reação de hidratação e as propriedades estruturais das fases resultantes da hidratação da escória de alto forno granulada (EAF). Este tipo de cimento é um potencial candidato para substituir os materiais convencionais, apresentando vantagens relativas ao menor custo energético de produção e a redução do impacto ambiental. Devido à menor reatividade da EAF com água, é necessário a adição de substâncias ativadoras alcalinas de modo geral em baixa concentração. Neste trabalho foi caracterizado o efeito sobre a sua reatividade e as propriedades estruturais dos produtos da reação (C-S-H e aluminatos de cálcio hidratados) de quatro tipos de misturas ativadoras contendo hidróxido de sódio, silicato de sódio e/ou hidróxido de cálcio (CH). As quantidades alcalinas resultantes das misturas usadas nas pastas foram: 5%Na2O, 5% Na2O-2,5%CH, 5% Na2O -7,5%SiO2 e 5% Na2O -2,5%CH- 7,5% SiO2. A técnica experimental utilizada foi a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de alta resolução no estado sólido de 29Si, 27Al e 23Na. Os resultados indicaram diferenças na cinética da reação no estágio tardio (tempos na faixa de 3 dias até 120 dias), na quantidade e nas características estruturais das fases aluminatos de cálcio e do C-S-H, dependentes da presença de SiO2 na mistura ativadora. A inclusão de Ca(OH)2 tem efeitos de magnitude consideravelmente menor sobre estes parâmetros. Foi observada uma correspondência excelente entre as diferenças estruturais observadas por RMN e o comportamento da resistência mecânica do material. / Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) is the component responsible for mechanical resistance of cementitious materials. In this work, a characterization of the evolution of the hydration reaction in granulated blast-furnace slag (bfs) is presented. Also, the structural properties of the reaction products is studied as a function of time, during the late period of the process. This kind of cement is a potential material to replace the conventional Portland in several applications, having several relative advantages regarding to energetic cost and impact on the environment. To overcome the less hydraulic reactivity of gbs respect to Portland, it is generally necessary the addition of small amount of alkaline compounds, called activators, to improve the speed and extension of the reaction. The behavior of four different activator mixtures containing sodium hydroxide, sodium silicate and/or calcium hydroxide (CH) were considered, at fixed amount alkali 5% Na2O, 5% Na2O -2,5% Ca(OH)2, 5% Na2O -7,5% SiO2 and Na2O -2,5% Ca(OH)2- 7,5% SiO2. The hydration kinetics and structural properties of the hydration products, C-S-H and calcium aluminate hydrates, were probed by means of solid-state high resolution Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of 29Si, 27Al and 23Na nuclei. Results showed differences in hydration evolution and structural properties depending strongly on the presence of SiO2 in the mixture. On the other hand, Ca(OH)2 produced only marginal effects on the reaction. An excellent correlation was observed between the structural differences and the mechanical response of the material as a function of the hydration time.

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