The repair of reinforced concrete structures attracts more and more attention of researchers and constructors who see an ever growing number of pathologic phenomenons on several constructions that make use of this widely accepted material. The wrong notion which claims the concrete is an eternal and unchangeable matter has been definitively substituted by the fact that it s a dynamic and complex substance, vulnerable to several aggressive compounds which modify and cause damage to its chemical and physical structure. The present work intended to gather data about the performance of silica fume as a chemical admixture to mortars under the marine atmosphere in the tidal zone, and also evaluate if the magnesium sulfate has any major role in the development of the mortar s properties. To achieve the objectives of the study two groups of mortar were made, one used silica in its composition, and the other didn t. The mortar was cast in cylindrical and prismatic molds to, later, be subjected to natural drying and wetting cycles in the sea coast of Maceió. The cylindrical specimens were 10 x 5 cm and the prismatic ones were 50 x 15 x 4 cm and had reinforcement inside. The tests were conducted in the ages of 14, 28, 91, 135 and 180 days and concerned measuring the compressive, tensile and elastic modulos of the samples and also determine the corrosion potential of the reinforced mortar using the ASTM C 876-91 method. As an addition, X-Ray diffraction tests were conducted to verify if the compounds within the mortars had change and help explain the results from the earlier experiments. Results show that the silica fume mortars developed lower compressive strength than ordinary Portland cement mortars. The tensile strength tests displayed more balanced values for both mortars, with the ordinary exhibiting less strength than its silica fume counterpart at 91 and 135 days, but catching up with it (even slightly surpassing it) at latter ages. X-ray diffraction indicates changes on the phases of the hydrated paste. The analysis of the results suggests that cement mortar with silica fume addition doesn t present the same behavior related to ordinary cement mortar / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O reparo de estruturas de concreto armado atrai cada vez mais a atenção de pesquisadores e construtores que vêem um número crescente de fenômenos patológicos em diversas construções com este material. A noção errônea de que o concreto é um material eterno e imutável foi substituída pelo fato de que ele é uma substância dinâmica e complexa, vulnerável a muitos compostos agressivos que modificam e causam dano à sua estrutura química e física. O presente trabalho propôs-se a coletar dados sobre o comportamento da sílica ativa como uma adição mineral a argamassas expostas ao ambiente marinho, na zona de variação da maré, e também avaliar se o sulfato de magnésio participa de alguma maneira no desenvolvimento das propriedades da argamassa. Para alcançar os objetivos do estudo dois grupos de argamassas foram feitos, um de argamassa convencional e o outro usando sílica em sua composição. Corpos de prova cilíndricos (10 x 5 cm) e prismáticos (50 x 15 x 4 cm com armadura de aço) foram sujeitos a ciclos naturais de molhagem e secagem no litoral de Maceió. Os testes foram feitos nas idades de 14, 28, 91, 135 e 180 dias e compreenderam medir a resistência à compressão, à tração e o módulo de elasticidade das amostras. Ensaios de potencial de corrosão foram conduzidos nas placas de argamassa armada de acordo com a ASTM C 876 91 e análise por difração de raios X foram efetuadas para verificar mudanças nos compostos das argamassas. Resultados mostram que, ao fim do período de testes, a argamassa com sílica desenvolveu resistência à compressão menor quando comparada à argamassa convencional. A resistência à tração mostrou resultados mais equilibrados, com alguma vantagem para a argamassa com sílica. Análise da difração de raios X sugere possíveis mudanças nas fases da argamassa com sílica. Os resultados apontam que o uso de sílica ativa em matriz cimenticia aplicada em ambiente marinho não apresenta o mesmo desempenho quando comparado a matriz cimenticia convencional.

Alguns materiais, constituídos quase que exclusivamente por sílica, são empregados, de forma suplementar ao cimento Portland, por promoverem melhorias ao concreto, devido aos seus efeitos físicos e pozolânicos, além de atenderem a questões ambientais. No entanto, essa sílica pode gerar produtos indesejados na presença de álcalis, sendo este fenômeno conhecido como reação álcali sílica (RAS). Na presença de água, esses produtos são capazes de expandir no interior da massa de concreto, provocando fissuras internas e externas e, em casos mais graves, a degradação do elemento estrutural. Com a finalidade de evitar essa manifestação patológica, o presente trabalho propõe-se avaliar o potencial reativo frente à RAS da sílica ativa e dois tipos de cinzas da casca do arroz (CCA), uma comercial e outra residual. Nessa investigação foram adotados os teores de 5 a 50 %, utilizados como substituição parcial ao cimento Portland padrão. Os métodos de ensaio adotados nesta pesquisa foram o método acelerado em barras de argamassa segundo a NBR 15577 - 4/5, e dois novos métodos acelerados (cubos de pasta e prismas). O métodos acelerado em cubos de pasta avaliou a resistência à compressão, enquanto o método em prismas de pasta avaliou a variação dimensional. Os resultados obtidos em barras de argamassa apontaram que ambas as CCA investigadas, foram reativos frente à RAS. No entanto, o teor de 50 %, em ambas as CCA, se mostrou inócuo para essa reação. A sílica ativa foi considerada inócua em todos os teores avaliados. O aditivo superplastificante empregado não foi eficiente em reduzir a expansão provocada pela CCA. Os ensaios que avaliaram a expansão em prismas de pasta apresentaram uma ótima correlação positiva com o método normalizado em barras de argamassa. Nos prismas de pasta com 25 % de CCA industrial foram identificados os compostos franzinite, chessexite e thaumasite. Estes compostos apresentaram morfologia de acículas ora tortuosas ora delgadas e retilíneas compondo todas as amostras coletadas dessa pasta. A análise termogravimétrica apontou o alto poder adsorvente de água dessa pasta. Em conclusão, o ensaio em prismas de pastas a 48°C com 1,25 % de Na2Oeq demonstrou ser um método prático laboratorialmente e apresentou um grande potencial para avaliar os materiais suplementares ao cimento Portland frente a RAS, além de facilitar identificação dos produtos que provocaram expansão. / Some materials, consisting almost exclusively for silica, are employed, supplementary form to Portland cement, for promoting improvements to concrete, due to their physical and pozzolanic effects and environmental issues. However, this silica may generate unwanted products in presence of alkalis. This phenomenon is known as alkali-silica reaction (ASR). In the presence of water, these products are able to expand inside concrete, generating internal and external cracks and, in severe cases, structural element degradation. In order to prevent this pathologic manifestation, the aim of the present study was to evaluate reactive potential in ASR of fume silica and two types of rice husk ash (RHA), a manufacturing and residual. Levels of 5 to 50 % were used as partial replacement to standard Portland cement. In the present study, accelerated method in mortar bars according to NBR 15577 - 4/5 and two new accelerated methods (pastes cubes and prisms) were used. Accelerated method in paste cubes evaluated compressive strength, while method in paste prims evaluated dimensional change. Results in mortar bars demonstrated, both RHA, were reactive to ASR. However, level of 50 %, both RHA, was innocuous to ASR. Fume silica was innocuous to ASR at all levels evaluated. Superplasticizer additive was not effective to reduce to expansion caused by RHA. In the cubes assay was possible to evaluate the reactive potential to ASR by analysis of variation coefficient. Results demonstrated a positive correlation between expansion in paste prism and standard method in mortar bars. In the paste prism with 25 % of RHA manufacturing were identified compounds of franzinite, chessexite and thaumasite. These compounds presented morphology of needles sometimes tortuous and sometimes thin and straight in all samples. Thermogravimetric analysis showed the high adsorbent power of water in this paste. In conclusion, paste prims assay at 48ºC with Na2Oeq 1.25 % demonstrated to be a practical laboratory method and presented a great potential to evaluate additional material to Portland cement in front of ARS, and this assay facilitates the identifications of products that cause expansion.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of agro-industrial by-products with pozzolanic properties has become an alternative in the cement industry because of the increasing consumption of cement, aiming at the rational use and sustainability of the mines that produce raw materials for the production of clinker and longer life of concrete structures. This research investigates the influence of the curing period and of the use of rice husk ash with different contents of graphitic carbon on the compressive strength, total shrinkage and chloride penetration of concretes with high early age strength cement. The levels of replacement of Portland cement adopted were 0%, 5%, 10%, 20% and 30%, the water/binder ratios of 0.35, 0.50 e 0.65 and the wet curing periods of 3 and 7 days. A mixture containing 10% of silica fume to replace Portland cement was used as benchmark. Compressive strength was obtained by a compressive test using cylindrical specimens (Ø 100 mm x 200 mm) according to NBR 5738 and 5739 standards for the ages of 28 and 91 days. The determination of shrinkage was made according to the recommendations of ASTM C-157 (ASTM, 2006) and ASTM C-490 (ASTM, 2004) in test specimens with 100 mm x 100 mm x 285 mm evaluated at the ages of 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 and 182 days. Before being immersed in saline, the test specimens were dried for 91 days. Based on the findings, it has been found, for all mixtures investigated, that the increase in the wet cure period led to higher compressive strength values, lower shrinkage values and reduced chloride penetration for the investigated mixtures. The opposite behavior was observed with the increase of w/b ratio. The mixtures containing rice husk ash of lower contents of graphitic carbon (light-colored) showed the highest values of compressive strength. However, analysis at equal content of replacement shows that this behavior varies according to the a/agl ratio, age at test and curing period, not indicating a general tendency. This behavior is also valid for analysis of mixtures with rice husk ash and silica fume. In the test of shrinkage and chloride penetration following shrinkage, the mixtures of rice husk ash of lower contents of graphitic carbon have shown, in general, better performance, with lower shrinkage values and reduced chloride penetration. / A utilização de subprodutos agroindustriais com características pozolânicas tem sido uma das alternativas encontradas diante do crescente consumo de cimento, visando à racionalidade e à sustentabilidade das jazidas fornecedoras de matérias-primas para produção do clínquer e à maior vida útil das estruturas de concreto. Nesta pesquisa, investiga-se a influência do período de cura e da utilização de cinza de casca de arroz com diferentes teores de carbono grafítico na resistência à compressão axial, retração total e penetração de íons cloreto de concretos com cimento Portland de alta resistência inicial. Os teores de substituição ao cimento Portland adotados foram de 0%, 5%, 10%, 20% e 30%, as relações água/aglomerante de 0.35, 0.50 e 0.65 e os períodos de cura úmida de 3 e 7 dias. Uma mistura com 10% de sílica ativa em substituição ao cimento Portland foi empregada como parâmetro de comparação. A resistência à compressão axial foi avaliada em corpos de prova cilíndricos (Ø 100 mm x 200 mm) segundo as normas NBR 5738 e 5739, para as idades de 28 e 91 dias. A determinação da retração foi feita conforme recomendações da ASTM C-157 (ASTM, 2006) e ASTM C-490 (ASTM, 2004) em corpos de prova de dimensões 100 mm x 100 mm x 285 mm avaliados nas idades de 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 e 182 dias. A avaliação de penetração de íons cloreto (imersão em solução salina) foi realizada nas idades de 7, 14, 28, 56 e 91 dias. Antes de serem imersos em solução salina, os corpos de prova foram submetidos a um período de secagem de 91 dias. Dos resultados obtidos, constatou-se, para todas as misturas investigadas, que o aumento do período de cura úmida resultou em maiores valores de resistência à compressão, menores valores de retração e menor penetração de íons cloreto para as misturas investigadas. Comportamento contrário foi observado com o aumento da relação a/ag. As misturas compostas com CCA de menor teor de carbono grafítico (clara) apresentaram os maiores valores de resistência à compressão, contudo, quando se analisa em igualdade de teor de substituição, esse comportamento varia em função da relação a/agl, idade de ensaio e prazo de cura, não apresentando uma tendência geral. Esse comportamento também é válido quando se analisa as misturas com CCA e SA. No ensaio de retração e de penetração de cloretos após retração, as misturas compostas com CCA de menor teor de carbono grafítico apresentaram, no geral, melhor desempenho com menores valores de retração e de penetração de cloretos.

Alguns materiais, constituídos quase que exclusivamente por sílica, são empregados, de forma suplementar ao cimento Portland, por promoverem melhorias ao concreto, devido aos seus efeitos físicos e pozolânicos, além de atenderem a questões ambientais. No entanto, essa sílica pode gerar produtos indesejados na presença de álcalis, sendo este fenômeno conhecido como reação álcali sílica (RAS). Na presença de água, esses produtos são capazes de expandir no interior da massa de concreto, provocando fissuras internas e externas e, em casos mais graves, a degradação do elemento estrutural. Com a finalidade de evitar essa manifestação patológica, o presente trabalho propõe-se avaliar o potencial reativo frente à RAS da sílica ativa e dois tipos de cinzas da casca do arroz (CCA), uma comercial e outra residual. Nessa investigação foram adotados os teores de 5 a 50 %, utilizados como substituição parcial ao cimento Portland padrão. Os métodos de ensaio adotados nesta pesquisa foram o método acelerado em barras de argamassa segundo a NBR 15577 - 4/5, e dois novos métodos acelerados (cubos de pasta e prismas). O métodos acelerado em cubos de pasta avaliou a resistência à compressão, enquanto o método em prismas de pasta avaliou a variação dimensional. Os resultados obtidos em barras de argamassa apontaram que ambas as CCA investigadas, foram reativos frente à RAS. No entanto, o teor de 50 %, em ambas as CCA, se mostrou inócuo para essa reação. A sílica ativa foi considerada inócua em todos os teores avaliados. O aditivo superplastificante empregado não foi eficiente em reduzir a expansão provocada pela CCA. Os ensaios que avaliaram a expansão em prismas de pasta apresentaram uma ótima correlação positiva com o método normalizado em barras de argamassa. Nos prismas de pasta com 25 % de CCA industrial foram identificados os compostos franzinite, chessexite e thaumasite. Estes compostos apresentaram morfologia de acículas ora tortuosas ora delgadas e retilíneas compondo todas as amostras coletadas dessa pasta. A análise termogravimétrica apontou o alto poder adsorvente de água dessa pasta. Em conclusão, o ensaio em prismas de pastas a 48°C com 1,25 % de Na2Oeq demonstrou ser um método prático laboratorialmente e apresentou um grande potencial para avaliar os materiais suplementares ao cimento Portland frente a RAS, além de facilitar identificação dos produtos que provocaram expansão. / Some materials, consisting almost exclusively for silica, are employed, supplementary form to Portland cement, for promoting improvements to concrete, due to their physical and pozzolanic effects and environmental issues. However, this silica may generate unwanted products in presence of alkalis. This phenomenon is known as alkali-silica reaction (ASR). In the presence of water, these products are able to expand inside concrete, generating internal and external cracks and, in severe cases, structural element degradation. In order to prevent this pathologic manifestation, the aim of the present study was to evaluate reactive potential in ASR of fume silica and two types of rice husk ash (RHA), a manufacturing and residual. Levels of 5 to 50 % were used as partial replacement to standard Portland cement. In the present study, accelerated method in mortar bars according to NBR 15577 - 4/5 and two new accelerated methods (pastes cubes and prisms) were used. Accelerated method in paste cubes evaluated compressive strength, while method in paste prims evaluated dimensional change. Results in mortar bars demonstrated, both RHA, were reactive to ASR. However, level of 50 %, both RHA, was innocuous to ASR. Fume silica was innocuous to ASR at all levels evaluated. Superplasticizer additive was not effective to reduce to expansion caused by RHA. In the cubes assay was possible to evaluate the reactive potential to ASR by analysis of variation coefficient. Results demonstrated a positive correlation between expansion in paste prism and standard method in mortar bars. In the paste prism with 25 % of RHA manufacturing were identified compounds of franzinite, chessexite and thaumasite. These compounds presented morphology of needles sometimes tortuous and sometimes thin and straight in all samples. Thermogravimetric analysis showed the high adsorbent power of water in this paste. In conclusion, paste prims assay at 48ºC with Na2Oeq 1.25 % demonstrated to be a practical laboratory method and presented a great potential to evaluate additional material to Portland cement in front of ARS, and this assay facilitates the identifications of products that cause expansion.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-18T11:59:04Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-18T12:00:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T12:00:09Z (GMT). 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In this sense, the present work evaluates the mechanical properties, the mechanisms of transport of chlorides and the performance in relation to the corrosion of the reinforcement, in concretes that contain high performance pozolanic mineral additions, in order to evaluate the influence of the presence of these additions in these properties. Three different study mixes were developed containing respectively, 9% of silica fume in composition with 1% of nanosilica, 5% of a high fineness metakaolin in composition with 5% of a slightly less fine metakaolin, both with high pozzolanic activity and a mix containing only 10% of the finest metakaolin, in addition to a reference mix. Analyzes related to the chloride transport are presented: penetrability and diffusion; analyzes related to the corrosion of reinforcement: induction of corrosion by aggressive solution wetting cycles and air drying, surface electrical resistivity of concrete and corrosion potential, besides the mechanical characterization. The concretes with incorporation of pozzolanic addition showed, in general, improvements in the mechanical properties. In the chloride transport properties and corrosion performance of the reinforcements, the improvements from the mineral additions were significant. Thus, it was concluded that the incorporation of the different mineral additions studied in the present work significantly altered the properties of the concrete, with a positive highlight for the properties associated with durability, in which the benefits of using mineral addition are more pronounced. / A introdução da energia eólica na matriz energética brasileira é de suma importância para a política energética nacional. Nesse contexto, a viabilidade das torres eólicas é questão fundamental. No Brasil essas torres são construídas, principalmente, em concreto armado em regiões de alta agressividade (regiões litorâneas, por terem maior potencial eólico) e, portanto, faz-se necessário o desenvolvimento de concretos de alto desempenho que sejam capazes de resistir às ações ambientais às quais são submetidos, principalmente à ação dos cloretos, de maneira que essasestruturas atinjam a vida útil de projeto previamente definida, garantindo assim a viabilidade das torres. Nesse sentido, o presente trabalho avalia as propriedades mecânicas, os mecanismos de transporte de cloretos e o desempenho em relação à corrosão das armaduras, de concretos que contêm adições minerais pozolânicas de alto desempenho, a fim de avaliar a influência dessas adições nessas propriedades. Foram elaborados três diferentes proporcionamentos de estudo contendo respectivamente, 9% de sílica ativa em composição com 1% de nanossílica, 5% de um metacaulim de elevada finura em composição com 5% de um metacaulim um pouco menos fino, ambos de elevada pozolanicidade e um proporcionamento contendo exclusivamente 10% do metacaulim de maior finura, além de um proporcionamento de referência. São apresentadas análises relacionadas ao transporte de cloretos: penetrabilidade e difusão; análises relacionadas à corrosão das armaduras: indução da corrosão por meio de ciclos de molhagem em solução agressiva contendo cloretos, medidas de resistividade elétrica superficial do concreto e potencial de corrosão, além da caracterização mecânica. Os concretos com incorporação de adição pozolânica apresentaram, em geral, melhorias em suas propriedades mecânicas. Já nas propriedades de transporte de cloretos, as melhorias advindas das adições minerais foram mais significativas, assim como no desempenho em relação à corrosão das armaduras. Desse modo, concluiu-se que a incorporação das diferentes adições minerais estudadas no presente trabalho alterou significativamente as propriedades do concreto, com destaque positivo para as propriedades associadas à durabilidade, nas quais os benefícios do uso da adição mineral são mais pronunciados.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-05-04T19:01:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marina Augusta Malagoni de Almeida - 2016.pdf: 12520522 bytes, checksum: 853486dc2fbdd4513ff1c2cf33d112b0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-05T12:57:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marina Augusta Malagoni de Almeida - 2016.pdf: 12520522 bytes, checksum: 853486dc2fbdd4513ff1c2cf33d112b0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T12:57:04Z (GMT). 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In this sense, the present study evaluates the mass transport mechanisms (permeability and absorption) that takes place inside the concrete containing mineral pozzolanic admixtures of high performance, in order to evaluate the influence of the presence of these additions in these properties. Three different study mixes were prepared containing, respectively, 9% of silica fume in composition with 1% of nanossílica, 5% of a metakaolin with high fineness in composition with 5% of a metakaolin slightly less fine, both with high pozzolanic activity, a mix containing only 10% of the metakaolin with higher fineness, and a reference proportioning. The analysis presented in this work involve the scanning electron microscope (SEM) to characterize the internal structure of the material, the trace reconstruction test to analyze the aggregate/binder ratio in the regions of the cover and the interior of concrete, and the analyzes related to the mass transport: water absorption by immersion and capillarity and the air permeability obtained by the Figg’s method, in addition to the mechanical characterization. The concrete with addition of pozzolanic admixtures showed significant improvements in compressive strength, in the modulus of elasticity, in the air permeability and in the refinement of pores. Furthermore, the evaluation of the microstructure by scanning electron microscope showed that the use of mineral admixtures may cause an improvement in the adhesion and in the densification of the transition zone between aggregate and cement paste. The trace reconstitution test showed that the concrete cover has lower ratio aggregate/binder, which corroborates the results of the capillary absorption test in which it was found that the cover of concrete presents a mean capillarity absorption lower than the interior region. Thus, it was concluded that the incorporation of the different mineral admixtures studied in this work significantly alter the properties of concrete, with positive emphasis on the properties related to the durability, in which the benefits of using mineral admixtures is more pronounced and, in addition, it was also concluded that the concrete cover presents itself more favorable to the durability than the interior region. / A atual crise hídrica brasileira, gerada pelo baixo nível dos reservatórios, tem ameaçado a produção energética nacional. Frente a esse problema, as torres eólicas se apresentam como uma solução viável. Sabe-se que essas torres são construídas em regiões de alta agressividade e, portanto, faz-se necessário o desenvolvimento de concretos de alto desempenho que sejam capazes de resistir às ações ambientais às quais são submetidos de maneira que essas estruturas atinjam a vida útil de projeto previamente definida, garantindo a viabilidade das torres. Nesse sentido, o presente trabalho avalia as propriedades mecânicas e os mecanismos de transporte de massa (permeabilidade e absorção) que ocorrem no interior dos concretos que contêm adições minerais pozolânicas de alto desempenho, com o intuito de avaliar a influência da presença dessas adições nessas propriedades. Foram elaborados três diferentes proporcionamentos de estudo contendo respectivamente, 9% de sílica ativa em composição com 1% de nanossílica, 5% de um metacaulim de elevada finura em composição com 5% de um metacaulim um pouco menos fino, ambos de elevada pozolanicidade e um proporcionamento contendo exclusivamente 10% do metacaulim de maior finura, além de um proporcionamento de referência. São apresentadas análises em microscópio eletrônico de varredura (MEV) visando à caracterização da estrutura interna do material, reconstituição de traço com vistas à análise do teor de agregado/ligante nas regiões do cobrimento e do interior do concreto, análises relacionadas ao transporte de massa: absorção de água por imersão e por capilaridade e permeabilidade ao ar pelo método de Figg, além da caracterização mecânica. Os concretos com incorporação de adição pozolânica apresentaram melhorias significativas na resistência à compressão, no módulo de elasticidade, na permeabilidade ao ar e no refinamento dos poros. Além disso, a avaliação da microestrutura por meio de microscopia eletrônica de varredura mostrou que o uso das adições minerais pode ter causado densificação e melhoria na aderência da zona de transição entre os agregados e a pasta de cimento. O ensaio de reconstituição de traço mostrou que a região do cobrimento apresenta menor relação agregado/ligante, o que corrobora o resultado do ensaio de absorção capilar, em que se constatou que a região do cobrimento apresentou absorção capilar média inferior à região do interior. Assim, se concluiu que a incorporação das diferentes adições minerais estudadas no presente trabalho alterou significativamente as propriedades do concreto, com destaque positivo para as propriedades associadas à durabilidade, nas quais os benefícios do uso da adição mineral são mais pronunciados e, além disso, também se concluiu que a região do cobrimento se apresenta mais favorável à durabilidade que a região interna.

This work is devoted to describe the possibilities of mechanical activations of admixtures used in concrete. Then, the verification options of grind fly ash, both from brown and black coal, from the classical as well as fluidized combustion and examination their impact on physical and mechanical properties of concrete, especially on long-term development to old age 180 days. Further attention is paid to assessing the impact of the use of mechanically activated fly ash on hydration heat evolution and the associated volume changes in the age of 1 to 90 days. In this work are presented the results of basic technological tests on concretes using admixtures, especially fly ash.

Les travaux de thèse ont permis de quantifier l'efficacité de confinement de deux dispositifs distincts (un poste de sécurité microbiologique et une sorbonne classique) lors de la production simultanée de nanoaérosols et d'un gaz traceur (SF6). Deux techniques de mesure différentes ont été exploitées : la première basée sur la mesure de la distribution granulométrique de l'aérosol s'échappant (SMPS-C), l'autre reposant sur la détection de fluorescence d'échantillons prélevés (fluorescéine sodée utilisée comme marqueur des nanoparticules). Les résultats ont permis d'établir une forte corrélation entre le comportement d'un nanoaérosol et celui d'un gaz traceur lorsqu'ils sont émis simultanément dans une enceinte ventilée. Plus encore, on a observé une rétrodiffusion gazeuse quasiment deux fois plus importante pour le gaz traceur que pour les nanoparticules testées dans différentes configurations. Le dépôt ainsi que l'agglomération présents dans le cas du transport d'un nuage de nanoparticules peuvent expliquer ces écarts dans le niveau global de confinement obtenu. Cependant, ce constat n'est pas un gage de protection suffisante dans la mesure où il n'existe pas de valeur spécifique de référence lors de l'exposition à des nanoparticules. Il est alors utile de respecter les règles de bonne conduite qui ont été définies dans de nombreux guides INRS ou au travers de multiples études de l'IRSN. En plus de ces études expérimentales, le banc d'essai développé à l'INRS a fait l'objet d'une simulation numérique permettant de valider un modèle eulérien de transport et de dépôt implémenté dans un code de CFD destiné à modéliser le comportement d'un nanoaérosol. Les résultats numériques/expérimentaux sont concordants ; les ordres de grandeur des niveaux de confinement atteints sont comparables / The thesis works have enabled us to quantify the containment efficiency of two devices (a microbiological safety cabinet and classical fume hood) during the simultaneous production of nanoaerosols and a tracer gas (SF6). Two different measurement techniques were used: the first based on the measurement of particle size distribution of the escaping aerosol (SMPS-C), the other based on the detection of fluorescence of samples (sodium fluorescein used as marker of nanoparticles). The results have established a strong correlation between the behavior of a nanoaerosols and the tracer gas when they are emitted simultaneously in a ventilated enclosure. More, we observed that tracer gas back diffusion was almost twice greater than for nanoparticles back diffusion in all the tested configurations. The deposit and the agglomeration present in the case of transport of a cloud of nanoparticles can explain these differences in the overall level of containment. However, this observation does not guarantee sufficient protection since there is no specific reference value for nanoparticle exposure. It is useful to observe the guidelines that have been defined in many INRS publications or through IRSN studies. In addition to these experimental studies, the test-rig developed at INRS has been numerically simulated to validate an eulerian transport and deposition model implemented in a CFD code for modeling the behavior of a nanoaerosol. Numerical and experimental results are concordant; orders of magnitude for the achieved containment levels are comparable

Doctor of Philosophy / Department of Mechanical Engineering / Steven J. Eckels / Byron W. Jones / Poor air quality in commercial aircraft cabins can be caused by volatile organophosphorus (OP) compounds emitted from the jet engine bleed air system during smoke/fume incidents. Tri-cresyl phosphate (TCP), a common anti-wear additive in turbine engine oils, is an important component in today’s global aircraft operations. However, exposure to TCP increases risks of certain adverse health effects. This research analyzed used aircraft cabin air filters for jet engine oil contaminants and designed a jet engine bleed air simulator (BAS) to replicate smoke/fume incidents caused by pyrolysis of jet engine oil. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) with X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS) and neutron activation analysis (NAA) were used for elemental analysis of filters, and gas chromatography interfaced with mass spectrometry (GC/MS) was used to analyze used filters to determine TCP isomers. The filter analysis study involved 110 used and 74 incident filters. Clean air filter samples exposed to different bleed air conditions simulating cabin air contamination incidents were also analyzed by FESEM/EDS, NAA, and GC/MS. Experiments were conducted on a BAS at various bleed air conditions typical of an operating jet engine so that the effects of temperature and pressure variations on jet engine oil aerosol formation could be determined. The GC/MS analysis of both used and incident filters characterized tri-m-cresyl phosphate (TmCP) and tri-p-cresyl phosphate (TpCP) by a base peak of an m/z = 368, with corresponding retention times of 21.9 and 23.4 minutes. The hydrocarbons in jet oil were characterized in the filters by a base peak pattern of an m/z = 85, 113. Using retention times and hydrocarbon thermal conductivity peak (TCP) pattern obtained from jet engine oil standards, five out of 110 used filters tested had oil markers. Meanwhile 22 out of 74 incident filters tested positive for oil fingerprints. Probit analysis of jet engine oil aerosols obtained from BAS tests by optical particle counter (OPC) revealed lognormal distributions with the mean (range) of geometric mass mean diameter (GMMD) = 0.41 (0.39, 0.45) [mu]m and geometric standard deviation (GSD), [sigma][subscript]g = 1.92 (1.87, 1.98). FESEM/EDS and NAA techniques found a wide range of elements on filters, and further investigations of used filters are recommended using these techniques. The protocols for air and filter sampling and GC/MS analysis used in this study will increase the options available for detecting jet engine oil on cabin air filters. Such criteria could support policy development for compliance with cabin air quality standards during incidents.

Atualmente, um dos principais problemas ligados às estruturas de concreto armado é a corrosão da armadura, especialmente devido à ação dos íons cloreto. Sua incidência no contexto das principais manifestações patológicas encontradas nas construções é bastante significativa, chegando a atingir índices de 50% em algumas regiões brasileiras. Além disso, o custo do reparo ou da reabilitação das estruturas deterioradas, em alguns casos, pode ser superior ao de uma estrutura nova. Com o objetivo de aumentar a vida útil das estruturas de concreto e diminuir o índice de ocorrência da corrosão de armaduras, esta pesquisa verifica o comportamento de concretos com adições minerais quanto à eficiência na proteção do aço contra a corrosão induzida por íons cloreto, em relação ao concreto sem adição. Para a produção dos concretos de alto desempenho (CAD), foram utilizados dois tipos de adições: a sílica de Fe-Si ou silício metálico (SFS), já comercialmente disponível, e a sílica extraída da casca de arroz (SCA), produzida em laboratório. Assim, além de proporcionar uma barreira física à entrada de agentes agressivos na camada de cobrimento, a utilização desses concretos contribui para a diminuição da poluição ambiental, uma vez que as adições estudadas são resíduos. Para tanto, foram realizados ensaios mecânicos e relacionados à durabilidade, tais como: absorção de água, resistência à penetração de cloretos, frente de penetração, teor total de cloretos e resistividade elétrica dos concretos. Na análise do processo de corrosão, duas técnicas foram empregadas: potencial de corrosão e espectroscopia por impedância eletroquímica. Em relação à microestrutura, foram realizados ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, difratometria de raios X, termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos no controle da corrosão pelo ataque de íons cloreto foram favoráveis ao uso das adições em substituição ao cimento Portland, uma vez que os concretos com adições superam os resultados obtidos nos concretos sem sílica (ainda que a SFS tenha proporcionado melhor desempenho em algumas propriedades), indicando alta capacidade dos CAD em proteger o aço frente à ação de íons cloreto. Dentre os tipos de cimento utilizados, o CP V ARI RS mostrou-se mais eficiente que o CP V ARI Plus, bem como apresentou melhor sinergia com a SCA. A técnica de espectroscopia eletroquímica pode ser utilizada em CAD, porém deve-se minimizar os efeitos da alta resistividade do material, especialmente quando se utiliza a SFS. / Nowadays, one of the main problems in reinforced concrete structures is steel corrosion, especially due to the action of chloride ions. Its incidence among the main pathologies is quite significant, reaching indexes of 50% in some Brazilian areas. Besides, the cost of repair or rehabilitation of deteriorated structures, in some cases, can be higher than a new structure. To increase the service life of concrete structures and reduce the occurrence of steel corrosion, this work verifies the behavior of concretes with mineral additions in protecting the steel against the corrosion induced by chloride ions, in comparison to concretes without addition. For the production of high performance concretes (HPC), two addition types were used: silica fume (SF), already commercially available, and silica extracted from rice husk (SRH), produced in laboratory. Thus, besides providing a physical barrier to the aggressive agents in the concrete cover, the use of such concretes contribute to decrease the environmental pollution, since the additions studied are residues. Mechanical and durability tests were accomplished, such as water absorption, chloride penetration resistance, chloride penetration depth and concentration and electric resistivity of concretes. In the analysis of corrosion process, two techniques were used: open circuit potential and electrochemical impedance spectroscopy. Regarding the microstructure, tests of mercury intrusion porosimetry, X-ray diffraction, termogravimetry and scanning electron microscopy were conducted. The results obtained in the control of steel corrosion by chloride ions were favorable to the use of the additions in substitution to the portland cement. Both concretes with additions showed better performances than the concretes without silica, indicating high capacity of HPC to protect against the steel corrosion in reinforced concrete structures. Concerning the types of cement used, CP V ARI RS showed to be more efficient than CP V ARI Plus and presented better synergy with SRH. The electrochemical impedance spectroscopy technique can be used in HPC, however the effects of the high resistivity of the material should be minimized, especially when silica fume is used.