A reciclagem de pavimentos com adição de cimento Portland é uma técnica que permite reutilizar estruturas degradadas de pavimentos flexíveis na conformação de uma nova camada estabilizada. Seu dimensionamento, no Brasil, tem sido abordado de forma empírica. Entretanto, os métodos racionais desenvolvidos para pavimentos semirrígidos estão baseados principalmente na previsão da vida de fadiga das camadas cimentadas, associada ao nível de deformação atuante na sua fibra inferior. Com o intuito de contribuir no desenvolvimento de um método de dimensionamento de pavimentos com camadas recicladas com adição de cimento, a pesquisa relatada nesta dissertação teve como objetivo principal o estudo laboratorial do comportamento a fadiga de misturas constituídas por fresado asfáltico (20%, 50% e 70%), brita graduada e cimento Portland (teores de 2% e 4%). O programa experimental foi baseado no protocolo para caraterização de materiais cimentados da Austroads (2008; 2012), para ensaios estáticos e de fadiga, além de recomendações para caracterização flexural da JCI (1984), procurando-se avaliar a sua aplicabilidade. Os ensaios de fadiga foram realizados em vigotas com dimensões 10 cm x 10 cm x 40 cm, curadas por pelo menos 28 dias. O modo dos ensaios foi o de tensão controlada como função da resistência à tração na flexão, previamente determinada. O sistema de carregamento é conhecido como fadiga a 4 pontos. Foram obtidos modelos de fadiga em função da tensão de tração atuante, da deformação inicial e da energia dissipada inicial. Os resultados dos ensaios estáticos indicam a predominante influência do teor cimento na resistência a tração na flexão das misturas (valores entre 0,21 MPa e 1,53 MPa), enquanto a porcentagem de fresado tem efeito significativo na deformação de ruptura, tornando as misturas mais dúcteis, e no Módulo de Elasticidade Flexural (que variou entre 1483 MPa e 12800 MPa). No caso dos ensaios de fadiga, os Módulos de Resiliência Flexural iniciais (valores entre 2913 MPa e 7725 MPa) mostraram-se mais dependentes do teor de cimento e independentes do nível de tensão. Nos modelos de fadiga obtidos, os valores dos exponentes de dano por deformação variaram entre 7 e 15, sendo próximos aos relatados pela Austroads para materiais cimentados. Esses modelos foram empregados na modelagem de estruturas de pavimento com camadas de base reciclada, de espessura de 18 cm a 40 cm, visando quantificar o efeito do teor de cimento e da porcentagem de fresado na vida de fadiga, bem como das espessuras da camada reciclada e da nova camada asfáltica sobrejacente. Observou-se que espessuras de camada reciclada inferiores a 30 cm terão curta vida de fadiga. Por outro lado, também ficou evidenciado que a vida de fadiga dessa camada depende significativamente da espessura da nova camada asfáltica sobrejacente, recomendando-se espessuras de no mínimo 10 cm. Finalmente, destaca-se que o volume de dados gerado durante os ensaios de fadiga, e seu processamento por meio de algoritmos desenvolvidos na pesquisa, permitiram abordar conceitos de energia dissipada, como aproximação à definição de critérios de micro e macrofissuração, o que mostrou a utilidade deste tipo de abordagem para futuras pesquisas. / Full-depth reclamation with Portland cement (FDR-C), is a technique allowing the reuse of flexible pavements damaged structures, in order to build a new stabilized layer. In Brazil, pavement design with FDR-C has been determined by empirical approaches. However, mechanistic approach developed for semi-rigid pavements mainly use fatigue relationships based on deformations occurring at the bottom of the cemented layer. In order to develop a pavement design method with FDR-C materials, this research work aimed to study, in laboratory, the fatigue behavior of FDR-C mixtures, for three cement grades (2 %, 4 % e 6 %) and three RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) percentages (20 %, 50 % e 70 %).The experimental program was based on the protocol for the characterization of cemented materials of the Austroads (2008; 2012), for static and dynamic tests, and on the recommendations for flexural characterization of concrete reinforced with steel fibers, of the JCI (1984), evaluating the availability of these procedures. Fatigue tests were executed using beams (10 cm x 10 cm x 40 cm), static compacted and with a minimum curing time of 28 days. Stress controlled mode was used, based on flexural strength, previously determined. Loading system was a four-point bending test. Were developed fatigue strain, stress and dissipated energy relationships. Static tests results show that cement is the principal influence on the flexural strength of the mixtures (0.21 MPa up to 1.53 MPa), while the RAP have a major effect in the increasing of the tensile strains making it more ductile (flexural elastic modulus were 1483 MPa up to 12800 MPa). In the case of fatigue tests, flexural modulus were more dependent on the degree of cementation (2913 MPa up to 7725 MPa), and not on the applied stress level. About the fatigue models of FDR-C mixtures, strain damage exponents (7 up to 15) were similar to those reported by Austroads. Laboratory models based on strain were used in modeling of pavement structures, with a FDR-C base layer. Results showed benefits of thickness in FDR-C mixtures and asphalt layers (18 cm up to 40 cm), in order to evaluate the effect of the cement and RAP content on fatigue life, and FDR-C new asphalt thickness as well. This model highlights that FDR-C with a thickness inferior than 30 cm will have a shorter fatigue life. On the other side, was showed that the fatigue life of this layer mainly depends on new hot mix asphalt thickness layer (thickness recommended up to 10 cm). Finally, the volume of data generated during the fatigue tests and his processing through algorithms developed in research allowed using dissipated energy criteria as an approximation of the definition of micro and macro-cracking limits which indicate the utility of this methodology for future research. / El reciclaje de pavimentos con adición de cemento Portland es una técnica que permite la reutilización de estructuras degradadas de pavimentos flexibles para la conformación de una nueva capa estabilizada. Su diseño, en Brasil, ha sido abordado de forma empírica. Sin embargo, métodos racionales desarrollados para pavimentos semirrígidos están basados en la vida de fatiga de las capas cementadas, asociada al estado de deformaciones actuante en su base. Con el objetivo de contribuir al desarrollo de un método de dimensionamiento de pavimentos con capas recicladas con adición de cemento, la investigación relatada en esta disertación tuvo como objetivo principal el estudio laboratorial del comportamiento de fatiga de mezclas constituidas por fresado asfáltico (20%, 50% y 70%), base granular y cemento Portland (2%, 4 % y 6 %). El programa experimental fue basado en protocolos de caracterización de materiales cementados de la Austroads (2008, 2012), para ensayos estáticos y de fatiga, además de recomendaciones para caracterización flexural de concreto reforzado con fibras de acero de la JCI (1984), procurando evaluar su aplicabilidad. Los ensayos de fatiga fueron realizados en vigotas con dimensiones de 10 cm x 10 x cm x 40 cm, moldadas estáticamente y curadas por lo menos 28 días. El modo de carga fue de esfuerzo controlado en función de la resistencia de tracción en la flexión, previamente determinada. El sistema de carga es conocido como fatiga 4 puntos. Los resultados de los ensayos estáticos mostraron una influencia predominante del contenido de cemento respecto a la resistencia flexural de las mezclas (valores entre 0,21 MPa y 1,53 MPa), mientras que el material fresado tiene un efecto significativo en la deformación de tracción al tonar más dúctiles las mezclas, afectando módulo de elasticidad flexural (valores entre 1483 MPa y 12800 MPa). En el caso de los ensayos de fatiga, los Módulos de Resiliencia Flexural iniciales (valores entre2913 MPa y 7725 MPa) mostraron ser más dependientes del grado de cementación e independientes del nivel de esfuerzo aplicado. Los valores de los exponentes de daño por deformación en los modelos de fatiga, que variaron entre 7 y 15, fueron próximos a los relatados por la Austroads. Estos modelos fueron usados en la modelación de estructuras de pavimento con capas de base reciclada, de espesor entre 18 cm y 40 cm, buscando cuantificar el efecto del contenido de cemento y de fresado en la vida de fatiga. Se observó que espesores de la capa reciclada inferiores a 30 cm tendrán corta vida de fatiga. Por otro lado, fue evidenciado que la vida de fatiga de esta capa depende significativamente del espesor del nuevo revestimiento asfáltico, recomendándose espesores superiores a 10 cm. Finamente, se destaca que el volumen de datos generados durante los ensayos de fatiga y su procesamiento por medio de algoritmos desarrollados en la investigación permitieron abordar conceptos de energía disipada, como aproximación a la definición de criterios de micro y macro fractura que mostraron la utilidad de este tipo de metodologías para estudios futuros.

To develop a project sizing concrete pavement is necessary to know the mechanical properties and the different treatment processes of material to be used. This study aimed to analyze the mechanical properties such as flexural strenght, compressive strength, indirect tensile strength and static modulus of concrete paving. The three types of concrete were studied: An actual reference (typically used in paving, one with the addition of polypropylene fibers (common practice for floors), and a high strength concrete used to rapidly release the traffic. Different methods of curing were applied: chemical cure with and without the use of wet burlap bags (widely applied in pavements) and curing in a moist chamber (as recommended by standard). This evaluation of the mechanical properties for the concrete studied in different curing methods applied, showed that the microstructure of concrete is significantly interfering with the results, especially in cured concrete to track conditions (chemical cure without and with the placement of burlap sacks). Where factors such as the absorption and reabsorption of water evaporation to cement hydration, cracking the interface folder / aggregate, ambient conditions related to temperature and humidity, are interfering with the tensile strength in bending, compressive strength, indirect tensile strength and particularly in the static modulus and still, from the results obtained in this study and those reported by other authors who studied a high-strength concrete, it is possible to verify that there are particularities still unknown about the behavior of high strength concrete. / Para o desenvolvimento de um projeto de dimensionamento de pavimentos de concreto é necessário conhecer as propriedades mecânicas e os diferentes processos de tratamento do material a ser utilizado. Este trabalho teve por objetivo analisar as propriedades mecânicas, tais como, resistência à tração na flexão, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade estático em concretos para pavimentação. Foram estudados os três tipos de concretos: um concreto referência, (tipicamente empregado em pavimentação, outro com a adição de fibras de polipropileno (prática comum em pavimentos) e um concreto de alta resistência, utilizado para rápida liberação ao tráfego. Diferentes métodos de cura foram aplicados: cura química com e sem a utilização de sacos de aniagem úmidos (largamente aplicados em pavimentos) e cura em câmara úmida (conforme preconizado por norma). A avalição das propriedades mecânicas para os concretos estudados, nos diferentes métodos de cura aplicados, mostrou que a microestrutura dos concretos, está interferindo de forma significativa nos resultados obtidos, principalmente nos concretos curados para condições de pista (cura química sem e com a colocação de sacos de aniagem), onde fatores como a absorção e reabsorção da água de evaporação para hidratação do cimento, a fissuração da interface pasta/agregado, as condições ambientes relacionadas à temperatura e umidade, estejam interferindo na resistência à tração na flexão, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e principalmente no módulo de elasticidade estático e ainda, a partir dos resultados obtidos na presente pesquisa e daqueles apresentados por outros autores que estudaram um concreto de alta resistência, é possível verificar que existem particularidades ainda desconhecidas sobre o comportamento do concreto de alta resistência.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate the flexural strength, elastic modulus, mass changes and surface roughness of two cobalt-chromium alloys, before and after immersions in four cleaning solutions and distilled water (as control). Co-Cr alloys (Co-Cr®, Dentsply-DeguDent Industria e Comércio, São Paulo, Brasil; and GM 800+®, Dentaurum GmbH & Co KG, Ispringen, Alemanha) were investigated. Fifty bar specimens (25 x 3 x 0,5 mm) for the flexural test, 50 quadrangular specimens (10 x 10 x 1 mm) for mass changes evaluation and 35 cylindrical specimens (10 x 1 mm) for surface roughness measurements were obtained by casting. They were polished by abrasive paper (#240 to #2500) and diamond polishing paste (3μm). Specimens were randomly divided into 5 groups according the following cleaning, solutions: pure white vinegar, 0.2% peracetic acid, sodium perborate - Corega Tabs®, 0.37% sodium hypochlorite and the control, distilled water. Surface roughness (Ra parameter) was analyzed using a profilometer (Mitutoyo SJ 410, Mitutoyo Corp, Kanagawa, Japan) before and after 5, 20 e 90 immersions (10 min each). Ra changes (ΔRa5, ΔRa20 e ΔRa90) were calculated for the different intervals. Qualitative surface analyses were performed by Scanning Electron Microscope (JSM 6360 SEM, JEOL). Both alloys, immersed in pure white vinegar, 0.2% peracetic acid, sodium perborate - Corega Tabs®, 0.37% sodium hypochlorite had similar roughness changes after 90 immersions (ΔRa from -0,012 to 0,022 μm). There was a significant surface roughening in hypochlorite (ΔRa90= 0,064 μm for CoCr®; and ΔRa90 = 0,592 μm for GM 800+). The number of immersions influenced on the roughness changes only in hypochlorite and there were greater changes in the GM 800+ alloy. After 90 immersions, GM 800+ alloy showed mass lost in the hypochlorite solution (-0,3%). This alloy presented higher flexural strength after 90 immersions in SH (σF= 1516 MPa in hypochlorite; 1366 MPa in control). However, there were no elastic modulus changes. CoCr® alloy did not present differences in the σF or in elastic modulus in any solution. The only solution that damaged the alloy surface was 0.37% sodium hypochlorite. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a rugosidade superficial,o percentual de variação de massa, a resistência flexural e o módulo de elasticidade de duas ligas de Cobalto-Cromo após submetidas à imersões em quatro soluções limpadoras e água (controle). Foram utilizadas as ligas Co-Cr® DeguDent (Dentsply-DeguDent Industria e Comércio, São Paulo, Brasil) e Remanium® GM 800+ (Dentaurum GmbH & Co KG, Ispringen, Alemanha). De cada liga fundiu-se cinquenta corpos de prova, 50 cilíndricos (10 x 1 mm) para a análise da rugosidade, 50 quadrangulares (10 x 10 x 1 mm) para avaliação da variação de massa e em formato retangular (25 x 2,5 x 0,75 mm) para o teste flexão 3 pontos. O polimento se deu por seqüencia de lixas (#400 a 2500) e pasta diamantada (3μm). A distribuição aleatória foi em 5 grupos, conforme os agentes de limpeza: vinagre branco puro, ácido peracético 0,2% , perborato de sódio (Corega Tabs®), hipoclorito de sódio 0,37% e o controle: água destilada. Foram realizadas avaliações da rugosidade superficial (Parâmetro Ra) através de rugosímetro (Mitutoyo SJ 410, Mitutoyo Corp, Kanagawa, Japan) antes e após 5, 20 e 90 ciclos de imersão de 10 minutos. As alterações de Ra (ΔRa5, ΔRa20 e ΔRa90) foram calculadas entre os diferentes interrupções. Análise complementar da superfície foi realizada em imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (JSM 6360 SEM, JEOL Ltd., Tokyo, Japan). A pesagens dos corpos de prova para cálculo da variação de massa se deu após 5 e 90 imersões, utilizando-se de balança eletrônica analítica com sensibilidade de 0,0001 g (FA 2004, Coleman E. P. L. Com. e Imp. Ltda. Santo André, São Paulo). Os ensaios de flexão a 3 pontos para determinação da resistência flexural (σF) e do módulo de elasticidade foram realizados após 90 imersões. Os dados obtitos foram analisados quanto a normalidade e testes de comparação entre médias foram aplicados conforme o tipo de distribuição. As duas ligas, imersas nas soluções vinagre puro, ácido peracético, corega tabs® apresentaram comportamento semelhante em relação as alterações de rugosidade superficial (Ra), quando comparadas ao controle, após 90 imersões (ΔRa entre -0,012 e 0,022 μm). Aumento da rugosidade significativo ocorreu na solução de hipoclorito (ΔRa90= 0,064 μm (CoCr®) e 0,592 μm (GM 800+). O número de imersões influenciou na variação de rugosidade, apenas para a solução de hipoclorito, sendo que as maiores variações ocorreram na liga GM 800+. Após 90 imersões a liga GM 800+ demonstrou perda de massa na solução de hipoclorito (-0,3%). Ocorrendo para essa liga aumento da resistência flexural (σF= 1516 MPa em hipoclorito; 1366 MPa no controle) após 90 imersões, sem modificação de seu módulo de elasticidade. A liga CoCr® não apresentou diferenças na σF ou no módulo de elasticidade nas diferentes soluções. A única solução que causou dano à superfície das ligas foi o hipoclorito de sódio 0,37%.

O objetivo deste presente estudo foi comparar duas marcas comerciais diferentes de Dissilicato de Lítio para o sistema CAD / CAM (IPS e.max CAD e Rosetta SM CAD / CAM), avaliando suas propriedades estruturais, morfológicas e mecânicas. Para avaliar as propriedades estruturais foram necessárias duas amostras de cada grupo, para serem analisadas por meio do DRX (difração de raios X). As propriedades morfológicas foram analisadas utilizando o MEV (Microscopia eletrônica de Varredura) antes e depois do tratamento térmico, e o teste de porosidade, realizado através de uma tomografia computadorizada em 3D (micro-CT). Para avaliar as propriedades mecânicas foi realizado o teste flexural de três pontos e o teste de microcisalhamento, e para isto foram selecionados dez espécimes de cada grupo para cada teste. Os valores médios de porosidade e da resistência flexural de três pontos foram analisados pelo teste t e a resistência de união obtida através do microcisalhamento foi analisada pelo teste Anova Two-way. Todos os testes usaram um nível de significância de α = 0,05. Os resultados obtidos pela análise estrutural realizada pelo DRX apresentaram picos no difractograma correspondentes ao Metassilicato de Lítio e o Dissilicato de Lítio, com intensidades semelhantes para ambos os grupos testados. Após realizar a microscopia eletrônica de varredura, não foi encontrado diferenças na morfologia dos cristais, em ambas as cerâmicas testadas, antes e depois do tratamento térmico. O teste de porosidade não mostrou diferença estatisticamente significativa entre o valor total de poros encontrados. Ambos os resultados dos testes mecânicos não apresentaram diferenças estatísticas significativas entre os grupos avaliados. Baseado nos resultados encontrados, não houve diferença entre as duas marcas comerciais testadas, em relação as suas propriedades estruturais, morfológicas e mecânicas. / The aim of the present study was to compare two different brands of lithium disilicate CAD/CAM blocks (IPS e.max CAD and Rosetta SM CAD/CAM), evaluated by structural, morphological and mechanical properties. Two specimens of each group were analyzed using x-ray diffraction (XRD) to evaluate the structures of the ceramic material. Morphologic properties were analyzed using the Scanning Electron Microscopy (SEM) before and after the heat treatment; and porosity test was performed using a 3D micro-computed tomography analyses (micro-CT). Ten specimens of each group were submitted to three-point flexure strength and microshear bond strength tests, to analyze the mechanical properties of both brands. Mean values of porosity test and three-axial flexural strength were analyzed by t Test, and the microshear bond strength was analyzed by Anova two-way. All tests used a significance level of α=0.05. The structure results performed by XDR, presented high peak positions corresponding to the standard lithium metasilicate and lithium disilicate, with similar intensities for both tested groups. The morphologic results demonstrated similar patterns of crystalline structure, before and after the heat treatment and the porosity test showed no difference between the number and size of the pores found. Both mechanical tests results did not present statistically significant differences between the samples. Based on the results, there was no difference in relation to their structural, morphological and mechanical properties, between the two commercial brands tested. / Dissertação (Mestrado)

A reciclagem de pavimentos com adição de cimento Portland é uma técnica que permite reutilizar estruturas degradadas de pavimentos flexíveis na conformação de uma nova camada estabilizada. Seu dimensionamento, no Brasil, tem sido abordado de forma empírica. Entretanto, os métodos racionais desenvolvidos para pavimentos semirrígidos estão baseados principalmente na previsão da vida de fadiga das camadas cimentadas, associada ao nível de deformação atuante na sua fibra inferior. Com o intuito de contribuir no desenvolvimento de um método de dimensionamento de pavimentos com camadas recicladas com adição de cimento, a pesquisa relatada nesta dissertação teve como objetivo principal o estudo laboratorial do comportamento a fadiga de misturas constituídas por fresado asfáltico (20%, 50% e 70%), brita graduada e cimento Portland (teores de 2% e 4%). O programa experimental foi baseado no protocolo para caraterização de materiais cimentados da Austroads (2008; 2012), para ensaios estáticos e de fadiga, além de recomendações para caracterização flexural da JCI (1984), procurando-se avaliar a sua aplicabilidade. Os ensaios de fadiga foram realizados em vigotas com dimensões 10 cm x 10 cm x 40 cm, curadas por pelo menos 28 dias. O modo dos ensaios foi o de tensão controlada como função da resistência à tração na flexão, previamente determinada. O sistema de carregamento é conhecido como fadiga a 4 pontos. Foram obtidos modelos de fadiga em função da tensão de tração atuante, da deformação inicial e da energia dissipada inicial. Os resultados dos ensaios estáticos indicam a predominante influência do teor cimento na resistência a tração na flexão das misturas (valores entre 0,21 MPa e 1,53 MPa), enquanto a porcentagem de fresado tem efeito significativo na deformação de ruptura, tornando as misturas mais dúcteis, e no Módulo de Elasticidade Flexural (que variou entre 1483 MPa e 12800 MPa). No caso dos ensaios de fadiga, os Módulos de Resiliência Flexural iniciais (valores entre 2913 MPa e 7725 MPa) mostraram-se mais dependentes do teor de cimento e independentes do nível de tensão. Nos modelos de fadiga obtidos, os valores dos exponentes de dano por deformação variaram entre 7 e 15, sendo próximos aos relatados pela Austroads para materiais cimentados. Esses modelos foram empregados na modelagem de estruturas de pavimento com camadas de base reciclada, de espessura de 18 cm a 40 cm, visando quantificar o efeito do teor de cimento e da porcentagem de fresado na vida de fadiga, bem como das espessuras da camada reciclada e da nova camada asfáltica sobrejacente. Observou-se que espessuras de camada reciclada inferiores a 30 cm terão curta vida de fadiga. Por outro lado, também ficou evidenciado que a vida de fadiga dessa camada depende significativamente da espessura da nova camada asfáltica sobrejacente, recomendando-se espessuras de no mínimo 10 cm. Finalmente, destaca-se que o volume de dados gerado durante os ensaios de fadiga, e seu processamento por meio de algoritmos desenvolvidos na pesquisa, permitiram abordar conceitos de energia dissipada, como aproximação à definição de critérios de micro e macrofissuração, o que mostrou a utilidade deste tipo de abordagem para futuras pesquisas. / Full-depth reclamation with Portland cement (FDR-C), is a technique allowing the reuse of flexible pavements damaged structures, in order to build a new stabilized layer. In Brazil, pavement design with FDR-C has been determined by empirical approaches. However, mechanistic approach developed for semi-rigid pavements mainly use fatigue relationships based on deformations occurring at the bottom of the cemented layer. In order to develop a pavement design method with FDR-C materials, this research work aimed to study, in laboratory, the fatigue behavior of FDR-C mixtures, for three cement grades (2 %, 4 % e 6 %) and three RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) percentages (20 %, 50 % e 70 %).The experimental program was based on the protocol for the characterization of cemented materials of the Austroads (2008; 2012), for static and dynamic tests, and on the recommendations for flexural characterization of concrete reinforced with steel fibers, of the JCI (1984), evaluating the availability of these procedures. Fatigue tests were executed using beams (10 cm x 10 cm x 40 cm), static compacted and with a minimum curing time of 28 days. Stress controlled mode was used, based on flexural strength, previously determined. Loading system was a four-point bending test. Were developed fatigue strain, stress and dissipated energy relationships. Static tests results show that cement is the principal influence on the flexural strength of the mixtures (0.21 MPa up to 1.53 MPa), while the RAP have a major effect in the increasing of the tensile strains making it more ductile (flexural elastic modulus were 1483 MPa up to 12800 MPa). In the case of fatigue tests, flexural modulus were more dependent on the degree of cementation (2913 MPa up to 7725 MPa), and not on the applied stress level. About the fatigue models of FDR-C mixtures, strain damage exponents (7 up to 15) were similar to those reported by Austroads. Laboratory models based on strain were used in modeling of pavement structures, with a FDR-C base layer. Results showed benefits of thickness in FDR-C mixtures and asphalt layers (18 cm up to 40 cm), in order to evaluate the effect of the cement and RAP content on fatigue life, and FDR-C new asphalt thickness as well. This model highlights that FDR-C with a thickness inferior than 30 cm will have a shorter fatigue life. On the other side, was showed that the fatigue life of this layer mainly depends on new hot mix asphalt thickness layer (thickness recommended up to 10 cm). Finally, the volume of data generated during the fatigue tests and his processing through algorithms developed in research allowed using dissipated energy criteria as an approximation of the definition of micro and macro-cracking limits which indicate the utility of this methodology for future research. / El reciclaje de pavimentos con adición de cemento Portland es una técnica que permite la reutilización de estructuras degradadas de pavimentos flexibles para la conformación de una nueva capa estabilizada. Su diseño, en Brasil, ha sido abordado de forma empírica. Sin embargo, métodos racionales desarrollados para pavimentos semirrígidos están basados en la vida de fatiga de las capas cementadas, asociada al estado de deformaciones actuante en su base. Con el objetivo de contribuir al desarrollo de un método de dimensionamiento de pavimentos con capas recicladas con adición de cemento, la investigación relatada en esta disertación tuvo como objetivo principal el estudio laboratorial del comportamiento de fatiga de mezclas constituidas por fresado asfáltico (20%, 50% y 70%), base granular y cemento Portland (2%, 4 % y 6 %). El programa experimental fue basado en protocolos de caracterización de materiales cementados de la Austroads (2008, 2012), para ensayos estáticos y de fatiga, además de recomendaciones para caracterización flexural de concreto reforzado con fibras de acero de la JCI (1984), procurando evaluar su aplicabilidad. Los ensayos de fatiga fueron realizados en vigotas con dimensiones de 10 cm x 10 x cm x 40 cm, moldadas estáticamente y curadas por lo menos 28 días. El modo de carga fue de esfuerzo controlado en función de la resistencia de tracción en la flexión, previamente determinada. El sistema de carga es conocido como fatiga 4 puntos. Los resultados de los ensayos estáticos mostraron una influencia predominante del contenido de cemento respecto a la resistencia flexural de las mezclas (valores entre 0,21 MPa y 1,53 MPa), mientras que el material fresado tiene un efecto significativo en la deformación de tracción al tonar más dúctiles las mezclas, afectando módulo de elasticidad flexural (valores entre 1483 MPa y 12800 MPa). En el caso de los ensayos de fatiga, los Módulos de Resiliencia Flexural iniciales (valores entre2913 MPa y 7725 MPa) mostraron ser más dependientes del grado de cementación e independientes del nivel de esfuerzo aplicado. Los valores de los exponentes de daño por deformación en los modelos de fatiga, que variaron entre 7 y 15, fueron próximos a los relatados por la Austroads. Estos modelos fueron usados en la modelación de estructuras de pavimento con capas de base reciclada, de espesor entre 18 cm y 40 cm, buscando cuantificar el efecto del contenido de cemento y de fresado en la vida de fatiga. Se observó que espesores de la capa reciclada inferiores a 30 cm tendrán corta vida de fatiga. Por otro lado, fue evidenciado que la vida de fatiga de esta capa depende significativamente del espesor del nuevo revestimiento asfáltico, recomendándose espesores superiores a 10 cm. Finamente, se destaca que el volumen de datos generados durante los ensayos de fatiga y su procesamiento por medio de algoritmos desarrollados en la investigación permitieron abordar conceptos de energía disipada, como aproximación a la definición de criterios de micro y macro fractura que mostraron la utilidad de este tipo de metodologías para estudios futuros.

Materiais odontológicos inovadores que apresentem propriedades antimicrobianas são altamente desejáveis na cavidade oral. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antimicrobiana do vanadato de prata nanoestruturado (&beta;-AgVO3) incorporado em duas resinas acrílicas frente a Candida albicans, Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, além de examinar as propriedades mecânicas e o padrão de incorporação do nanomaterial nas resinas. O nanomaterial foi caracterizado por difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIV), análise elementar por energia dispersiva (EDS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As propriedades antimicrobianas das resinas acrílicas incorporadas com diferentes porcentagens de &beta;-AgVO3 foram investigadas pelo método de redução do XTT, unidades formadoras de colônias (UFC) e microscopia confocal à laser e o comportamento mecânico por meio de ensaios de dureza e rugosidade superficial, resistência à flexão, à compressão e ao impacto. O padrão de incorporação do &beta;-AgVO3 nas resinas foi analisado por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise elementar por energia dispersiva (EDS). Os dados foram analisados por ANOVA, Tukey e pelo teste Generalized Linear Models (&alpha;=0,05). Para ambas as resinas, em relação ao grupo controle, a incorporação de 5% e 10% de &beta;-AgVO3 reduziram significantemente a atividade metabólica de C. albicans e P. aeruginosa (p<0,05), enquanto que para S. mutans houve redução significante apenas com a incorporação de 10% (p<0,05). Não houve diferença na atividade metabólica pelo método do XTT frente a S. aureus (p> 0,05). Para ambas as resinas, observou-se uma redução significativa no número de UFC/mL de C. albicans para o grupo incorporado com 10% de &beta;-AgVO3 e de S. mutans para os grupos com 2,5%, 5% e 10% do nanomaterial (p<0,05). Para S. aureus e P. aeruginosa, houve redução significante com a incorporação de 5% e 10% (p<0,05). A dureza superficial da resina termopolimerizável permaneceu inalterada pela incorporação do nanomaterial (p>0,05) e da autopolimerizável aumentou com 0,5% (p<0,05). Concentrações maiores que 1% promoveram redução na resistência flexural das resinas (p<0,05) enquanto que a rugosidade superficial permaneceu inalterada (p>0,05). A resistência à compressão da resina autopolimerizável permaneceu inalterada (p>0,05) e da termopolimerizável reduziu com a incorporação de 0,5% e 10% (p<0,05). As concentrações de 5% e 10% promoveram redução significante na resistência ao impacto das resinas, em relação ao controle (p<0,05). A caracterização das resinas quanto a dispersão da carga utilizada mostrou a presença de domínios de &beta;-AgVO3 ao longo da matriz polimérica seguindo um padrão circular. Conclui-se que o método proposto foi capaz de promover atividade antimicrobiana às resinas acrílicas frente aos micro-organismos avaliados, sendo a mesma dependente da concentração do nanomaterial. Porém, alterações na dispersão do &beta;-AgVO3 na matriz dos polímeros são necessárias para não sacrificar as propriedades mecânicas e para potencializar o efeito antimicrobiano / Innovative dental materials that have antimicrobial properties are highly desirable in the oral cavity. The aim of this study was to evaluate the antimicrobial activity of nanostructured silver vanadate (&beta;-AgVO3) incorporated into two acrylic resins against Candida albicans, Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, while examining the mechanical properties and the pattern of nanomaterial incorporation into resins. The nanomaterial was characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy Fourier transform (FTIR), elemental analysis by energy dispersive (EDS) and scanning electron microscopy (SEM). The antimicrobial properties of acrylic resins incorporated with different percentages of &beta;-AgVO3 were investigated by the reduction of XTT method, colony forming units (CFU) and confocal laser microscopy and the mechanical behavior through hardness, surface roughness, flexural, compression and impact tests. The pattern of incorporation of &beta;-AgVO3 resins was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and elemental analysis by energy dispersive (EDS). Data were analyzed by ANOVA, Tukey test and the Generalized Linear Models (&alpha; = 0.05). For both resins, compared to the control group, the incorporation of 5% and 10% &beta;-AgVO3 caused a significantly reduced in the metabolic activity of C. albicans and P. aeruginosa (p <0.05), while for S. mutans significant reduction was observed only with the incorporation of 10% (p <0.05). There was no difference in metabolic activity by XTT method against S. aureus (p> 0.05). For both resins, there was a significant reduction in the number of CFU / mL for C. albicans incorporated group with 10% &beta;-AgVO3 and S. mutans in groups with 2.5%, 5% and 10% of nanomaterial (p <0.05). For P. aeruginosa and S. aureus, there was a significant decrease with the incorporation of 5% to 10% (p <0.05). The surface hardness of the heat-cured resin was unchanged by the incorporation of the nanomaterial (p <0.05) and increased self-cured with 0.5% (p <0.05). Concentrations above 1% promote the reduction in flexural strength of the resins (p <0.05) while the surface roughness remained unchanged (P> 0.05). The compressive strength of the self-cured resin remained unchanged (P> 0.05) and heat-cured reduced with the incorporation of 0.5% and 10% (p <0.05). Concentrations of 5% and 10% caused a significant reduction in impact strength of resins, compared to control (p <0.05). The characterization of the resins as the dispersion of the filler used showed the presence of &beta;-AgVO3 domains along the polymer matrix following a circular pattern. It was concluded that the proposed method was able to promote antimicrobial activity to acrylic resins against microorganisms evaluated, with the same concentration dependent of the nanomaterial. However, changes in the &beta;-AgVO3 dispersion in the polymer matrix are necessary to do not sacrifice the mechanical properties and to enhance the antimicrobial effect

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-22T16:34:05Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-22T16:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A reciclagem de refugos é um processo estratégico que viabiliza a expansão do mercado de plásticos, podendo gerar novos produtos. A obtenção de blendas poliméricas é uma alternativa nesse processo, já que é conhecida a perda de propriedades mecânicas dos termoplásticos nas etapas de reprocessamento. Neste trabalho, o polietileno de alta densidade (PEAD) reciclado teve adições de borracha do monômero etileno-propileno-dieno (EPDM) puro em baixos teores (1 %, 5 % e 10 %), cujo objetivo foi formar blendas miscíveis e um produto final mais resistente ao impacto. O PEAD foi submetido a quatro ciclos de moagem, extrusão e injeção (reprocessamento) e misturado ao EPDM puro por extrusão sem o uso de qualquer aditivo. Os grânulos da blenda formada foram usados para confeccionar os corpos-de-prova por injeção para seu uso nas distintas metodologias analíticas. O processo de irradiação gama foi aplicado nas doses de 50 kGy e 100 kGy e os parâmetros físico-químicos e mecânicos dessas amostras foram comparados aos das não irradiadas. Tanto as blendas irradiadas como as não irradiadas mostraramse visualmente e microscopicamente homogêneas, indicando a compatibilidade da mistura, que também é verificada por seu comportamento térmico. Os parâmetros mecânicos provenientes dos ensaios de tração e flexão, foram semelhantes nas amostras do termoplástico virgem e do reciclado; o processo de irradiação nas blendas gerou sua reticulação, sendo esta verificada não só pelo aumento dos valores desses parâmetros como também pelo aumento da fração gel. A resistência ao impacto aumentou cerca de duas vezes e meia nas amostras com maior teor de EPDM e cerca de 6 a 7 vezes nestas mesmas amostras irradiadas a 50 kGy e 100 kGy respectivamente. O novo material obtido tem fortes indicativos para a sua utilização na pequena e média indústria de plástico, uma vez que já com 1 % de EPDM apresentam melhores características mecânicas em relação ao termoplástico reciclado quatro vezes e essas características foram incrementadas após o processo de irradiação gama. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The aim of this study was to evaluate the effect of hard machining, thermal cycle for glazing and acid etching on the surface roughness and flexural strength of a leucite glass-ceramic. Additionally, it was investigated whether the roughness after machining would be influenced by the machining order and by the pair of burs employed. Six pair of burs were used to produce 144 discs by automated machining, which were divided into groups (n=24): 1) machining (M); 2) machining and heat treatment (MH); 3) machining and acid etching (MA); 4) machining, heat treatment and acid etching (MHA); 5) machining and polishing (MP); 6) machining, polishing and acid etching (MPA). The roughness after each treatment was measured using a contact profilometer. The discs were submitted to a piston-on-three ball flexure test (ISO 6872/2008). Weibull analysis was used to compare the characteristic strength (σ0) and Weibull modulus (m) of the groups. The effect of the treatments, machining order and pair of burs on the surface roughness of the specimens was analyzed. Machining reduced the σ0 when compared to polishing. The polishing protocol was able to eliminate the defects introduced by machining, which was observed by means of scanning electron microscopy. The heat treatment did not alter the roughness, but reduced the σ0 and created amorphous material on the ceramic surface, as shown by the x-ray diffraction. Acid etching increased roughness, without reduce σ0. The Weibull modulus did not differ significantly among the groups, which means that all the treatments resulted in similar defects distribution. Spearman s coefficient (rs) indicated strong and significant correlation between machining order and roughness (rsRa = -0,66; rsRz = -0,73). The roughness after machining differed significantly according to the pair of burs employed (p<0,05). Thus, hard machining and thermal cycle for glaze demonstrated a negative effect on the ceramic strength, as opposed to acid etching, which does not appear to affect the flexural strength of the material. Variability in the roughness data could be expected after machining, since the Ra and Rz values seem to be influenced by the machining order and the pair of burs employed. / O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da usinagem de corte duro, do ciclo térmico de glazeamento e do condicionamento ácido na rugosidade superficial e na resistência flexural de uma cerâmica vítrea reforçada por leucita. Adicionalmente, buscou-se investigar se a rugosidade após usinagem seria influenciada pela ordem de usinagem e pelo par de brocas utilizado. Seis pares de brocas foram empregados na confecção de 144 discos por usinagem automatizada, os quais foram divididos nos grupos (n=24): 1) usinagem (U); 2) usinagem e tratamento térmico (UT); 3) usinagem e condicionamento ácido (UCA); 4) usinagem, tratamento térmico e condicionamento ácido (UTCA); 5) usinagem e polimento (UP); 6) usinagem, polimento e condicionamento ácido (UPCA). A rugosidade (Ra e Rz) após os tratamentos foi mensurada em perfilômetro de contato. Os discos foram submetidos ao ensaio de flexão biaxial piston-on-three ball (ISO 6872/2008). Análise de Weibull foi utilizada para comparar-se os grupos quanto à resistência característica (σ0) e ao módulo de Weibull (m). Os efeitos dos tratamentos, da ordem de usinagem e dos diferentes pares de brocas sobre a rugosidade superficial dos corpos de prova foi estudado. A usinagem reduziu a σ0, quando comparada ao grupo UP. O protocolo de polimento adotado foi capaz de eliminar os defeitos oriundos da usinagem, o que foi verificado por meio de imagens em microscopia eletrônica de varredura. O tratamento térmico não alterou a rugosidade, mas reduziu a σ0 e ocasionou a formação de material amorfo na superfície da cerâmica, como mostrado pela difração de raios-x. O condicionamento ácido aumentou a rugosidade, sem alterar a σ0. O valor de m não diferiu significativamente entre os grupos, o que significa dizer que os tratamentos aplicados na cerâmica resultaram em distribuição similar de defeitos. Coeficiente de Spearman (rs) indicou correlação forte e significativa entre ordem de usinagem e rugosidade (rsRa = -0,66; rsRz = -0,73), a qual diferiu significativamente conforme o par de broca empregado para a usinagem (p<0,05). Sendo assim, a usinagem de corte duro e o ciclo térmico usado no glazeamento demostraram efeito negativo na resistência da cerâmica, em oposição ao condicionamento ácido, o qual parece não afetar a resistência do material. Variabilidade dos dados de rugosidade pode ser esperada após usinagem, uma vez que os valores de Ra e Rz parecem ser influenciados pela ordem de usinagem e pelo par de brocas utilizado.

Three-dimensional graphene foam (3D GrF) is an interconnected, porous structure of graphene sheets with excellent mechanical, electrical and thermal properties, making it a candidate reinforcement for polymer matrices. GrF’s 3D structure eliminates nanoparticle agglomeration and provides seamless pathways for electron travel. The objective of this work is to fabricate low density GrF reinforced epoxy composites with superior mechanical and electrical properties and study the underlying deformation mechanisms. Dip coating and mold casting fabrication methods are employed in order to tailor the microstructure and properties. The composite’s microstructure revealed good interfacial interaction. By adding mere 0.63 wt.% GrF, flexural strength was improved by 56%. The addition of 2 wt.% GrF showed a surge in glass transition temperature (56oC), improvement in damping behavior (150%), and electrical conductivity 11 orders of magnitude higher than pure epoxy. Dip coated and mold casted composites showed a gauge factor of ~2.4 indicating electromechanically robust composite materials.

El hormigón armado compuesto de cemento Portland fue inventado hace algo más de un siglo aproximadamente y se ha convertido en el material más utilizado en la construcción. La durabilidad de este hormigón es una de las consideraciones más importantes a ser tenidas en cuenta en el diseño de nuevas estructuras y en la evaluación estructural de las ya existentes. Cuando un hormigón sujeto a un ambientes o cargas que puede degradarlo, como puede ser su uso en puentes y ambientes marinos o si contiene grandes cantidades de alúmina o áridos reciclados, el conocimiento o predicción de su durabilidad es una aspecto crítico para su comportamiento en servicio. Los ensayos no destructivos se han mostrado como unos de los ensayos preceptivos con una importancia económica y social más relevante desde que se han aplicado para la auscultación de la durabilidad de las estructuras de hormigón pertenecientes a la ingeniería civil, donde estos materiales son ampliamente utilizados. En cualquier caso, el uso de las técnicas no destructivas en estos materiales no está suficientemente implementado, hecho este motivado por las características heterogéneas de su microestructura. De todos los métodos no destructivos aplicables para el hormigón, el uso de pulsos ultrasónicos es de gran interés para la caracterización de la microestructura y las propiedades de materiales heterogéneos. El objetivo del presente trabajo es obtener un procedimiento de evaluación del ciclo de vida del hormigón preparado y puesto en servicio para ambientes marinos. Además, será estudiado y analizado la incorporación de varias metodologías (destructivas y non destructivas) para caracterizar el proceso de degradación de morteros y hormigones expuestos a disolución de sulfato de sodio y a exposición en disolución de nitrato amónico. Con esta finalidad, una integración adecuada de diferentes técnicas será usada para la caracterización de propiedades y el seguimiento del proceso de degradación que afectan al hormigón. Como objetivos adicionales, destaca que fueron estudiadas las relaciones entre los parámetros destructivos y no destructivos, así como la relación entre los distintos parámetros no destructivos entre sí. Muchos de los estudios anteriores que han usado la inspección ultrasónica las cuáles fueron utilizadas para determinar la relación agua/cemento del mortero, de la pasta de cemento y del hormigón, o para monitorizar los cambios estructurales, para diferentes relaciones a/c, en el proceso de curado. En este trabajo de investigación fue analizado el efecto que tiene para diferentes relaciones a/c en los parámetros ultrasónicos durante el proceso de degradación. Para este objetivo, se utilizaron un Cemento Portland tipo II A L 42.5 (LPC), y otro sulforresistente tipo I 42.5R/SR (SRPC) que fueron usados en la fabricación de dos marcos de hormigón, los cuales fueron utilizados como hormigón en servicio (caso real). Para el estudio del efecto de la variación de a/c en los parámetros ultrasónicos durante la degradación se utilizaron muestras de mortero con deferentes relaciones agua cemento 0.525- 0.45- 0.375 and 0.30 a partir de LPC para obtener diferentes niveles de degradación. Para monitorizar el proceso de degradación se utilizó la inspección por pulso/eco (1 y 3.5 MHz) para la obtención del parámetro del área del perfil de atenuaciones (APA) el cual fue estimado por L Vergara et al., 2003 y usado por Fuente et al, 2004. Para seguir el proceso de curado de pasta de cemento y morteros, este parámetro ha demostrado una alta sensibilidad para caracterizar los cambios microestructurales de materiales derivados del cemento a lo largo de su curado. El método de transmisión se ha utilizado para la determinación de las velocidades de ondas longitudinales con la frecuencia de 1MHz y transversales con la frecuencia de 500 kHz. La velocidad ultrasónica también ha demostrado la capacidad para seguir los cambios microestructurales de un modo sencillo porque dicho parámetro está relacionado con la variación de las propiedades mecánicas, y bajo ciertas premisas, con la variación de la porosidad. El análisis con la imagen ultrasónica con 2 MHz fue también usada para la consecución de los mismos objetivos. Como métodos destructivos, los ensayos de resistencia a la compresión y flexión fueron los utilizados para determinar la pérdida de actividad resistente de morteros y hormigones, y la porosidad conectada al agua para analizar los cambios en la matriz porosa por el efecto de la difusión de elementos agresivos que penetran en el material provocando su degradación. La porosimetría de mercurio (MIP) fue usada para observar las variaciones del volumen y tamaño de poro y, por último, la microscopía electrónica de barrido (MEB) que fue utilizada para cuantificar y detectar los cambios en la microestructura por el ataque de elementos agresivos. Los resultados obtenidos muestran que, la degradación producida por exposición a sulfato de sodio, tiene dos etapas, en la primera etapa se forma la etringita que llena los poros pero que no produce microfisuración. En esta etapa se observó una variación en los parámetros obtenidos por ejemplo, incremento de la velocidad de la onda ultrasónica, de las resistencias a compresión y a la flexión o la disminución de la porosidad. Esta variación en los parámetros podría indicar una mejora en las prestaciones mecánicas del material objeto de la investigación, pero en realidad esto no es cierto porque los poros están llenos de etringita, provocando una expansión, que es la causa de la degradación en la segunda etapa. En dicha segunda etapa, se produce una microfisuración generalizada por la expansión de la etringita e incrementando su volumen dentro de los poros. Este hecho produjo un cambio en los parámetros medidos que contrastan con la evolución en la primera etapa, disminución de la velocidad de las ondas ultrasónicas, y de las resistencias mecánicas y consecuentemente un aumento de la porosidad. Por otro lado, la degradación por ataque de nitrato amonio tiene una única etapa debida al proceso de descalificación que comienza desde el principio del proceso de exposición y es lineal durante todo el periodo de exposición. Para ambos casos, la integración de las diversas técnicas se revela como satisfactoria para el seguimiento del proceso de degradación, encontrando buenas correlaciones entre los parámetros no destructivos y los parámetros destructivos de técnicas de análisis físico-químico. / Mahmoud, TI. (2013). Evaluation of the degradation process of cement-based materials exposed to aggressive environment by using ultrasonic techniques and physical characterisation [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27550 / TESIS