Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-08-26T12:51:09Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 541670 bytes, checksum: da840eee1c7e01fbea793fd307481b63 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-26T12:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 541670 bytes, checksum: da840eee1c7e01fbea793fd307481b63 (MD5) Previous issue date: 1996-01-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Para determinar a composição química e os parâmetros cristalográficos da ilmenita, um óxido duplo de ferro e titânio, mineral normalmente descrito por meio de sua fórmula estequiométrica (FeTiO3), foi estudado um perfil de solo, desenvolvido de anfibolito. Neste trabalho, o mineral em questão, retirado da rocha fresca e alterada, bem como dos respectivos horizontes A, B e C do solo, foi estudado por difratometria de raios X, espectroscopia Mössbauer, medidas de magnetização espontânea e análise química. Procurando estabelecer relações entre a litologia de origem e a composição química e mineralógica das ilmenitas estudadas, foram também analisadas amostras provenientes de um Latossolo- Roxo, desenvolvido de basalto. Os resultados demonstram que em anfibolitos e solo dele derivado, a exemplo de outras rochas máficas, como o basalto e seus produtos de alteração, a espécie mineralógica, normalmente, relatada como ilmenita, com composição FeTiO3, é na verdade membro da série substitucional (1-x)Fe2O3(x)FeTiO3, com x variando de 0,79 a 0,91. Este mineral, quando no solo, é encontrado dentro de lamelas de espécies magnéticas (maghemita) e também na forma livre, na fração granulométrica do solo de tamanho do silte. Os resultados permitem ainda, verificar que, com o transcorrer do intemperismo, a solução sólida perde Fe3+, por mecanismos desconhecidos, tendendo sua composição para a da ilmenita estequiométrica. / To determine the chemical composition and crystallographic parameter of ilmenite, a double oxide of iron and titanium, mineral normally described by its stoichiometric formula (FeTiO3), a soil profile developed from amphibolite has been studied. In this dissertation, the mineral at hand, it has taken from fresh and altered rock, and A, B, and C soil horizons. It has been studied by diffraction X-ray, Mössbauer spectroscopy, measurements spontaneous magnetic, and chemical analysis. In order to correlate the pedosystem lithology to the chemical composition and the ilmenites properties, it was also studied samples from Dusk Red Oxisols, developed from basalt. The present results show that ilmenites from anphibolite and derived soils as well as that from mafic rock and its soils are better described as a solid solution lying in the series (1-x)Fe2O3(x)FeTiO3, with 0.79 ≤ x ≤ 0.91. This mineral was found either in lamellae of soil and rock maghemite or free in soil silt fraction. The result shows that the mineral somehow loses Fe3+ during weathering tending to a final composition of stoichiometric ilmenite.

O desempenho de materiais compósitos plástico-madeira ou ―wood plastic composites‖(WPC) requerem uma avaliação eficiente de sua resistência ao envelhecimento natural ao longo do tempo e contra sua biodeterioração por micro-organismos. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi investigar os mecanismos de degradação abiótica e biótica de compósitos termoplásticos com fibras vegetais, a fim de determinar seu comportamento, do ponto de vista da estabilidade, nas condições em que serão usados. A aplicação proposta para estes materiais é sua utilização em ambientes externos, com o propósito de substituir a madeira, em artefatos para construção civil, como portas, janelas, pisos, decks e divisórias. Além disso, a eficácia da utilização do agente de acoplamento (AC) na durabilidade dos compósitos envelhecidos foi investigada. Para a produção dos compósitos foi utilizada a proporção polímero-madeira de 70/30 m/m, sendo que a matriz polimérica foi constituída de uma blenda de polipropileno-copolímero de etileno acetato de vinila (PP-EVA) pós-consumo provenientes de tampas de garrafa, e as madeiras usadas na forma de serragem, utilizando as espécies de eucalipto e pinus. O polipropileno graftizado com anidrido maleico foi usado como AC na proporção de 3 % m/m. As misturas foram processadas por extrusão e os compósitos moldados por compressão térmica e injeção. No teste de degradação por fungos foram utilizados quatro espécies de fungos basidiomicetos, Trametes villosa, Trametes versicolor, Pycnoporus sanguineus e Fuscoporia ferrea, todos de podridão branca. Na degradação abiótica, foram avaliadas as propriedades físicas, mecânicas, térmicas, reológicas, químicas e morfológicas dos compósitos nos diferentes estágios e formas de degradação. Para a degradação biótica, foram realizados ensaios de biodegradação em solo simulado (respirometria) e inoculação com fungos (deterioração fúngica). Os resultados mostraram que as condições climáticas afetaram diretamente as características dos compósitos avaliados, causando mudanças na cor e em sua viscosidade, com o aumento do índice de fluidez dos materiais e também alterações em suas estruturas químicas, com aumento do índice de carbonila, indicando a ocorrência de foto-oxidação das amostras. Em relação aos ensaios de biodegradabilidade, houve uma pequena perda de massa nas amostras avaliadas e formação de biofilmes nas superfícies dos compósitos, verificados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A deterioração fúngica ocorre especialmente na superfície das amostras. O fungo Fuscoporia ferrea foi o mais efetivo na deterioração dos compósitos, com maior perda de massa e até mesmo o surgimento de estruturas de reprodução após o período de incubação, porém não penetrou na parte interna dos materiais. Por respirometria também foi verificado um aumento na geração de CO2 ao longo do período avaliado, indicando que há um início de metabolização das amostras por micro-organismos incubadas no solo, principalmente nas amostras expostas a nove meses de intemperismo natural. A presença das fibras protegeu a matriz de PP-EVA da degradação na face não exposta diretamente ao sol, o que é interessante para aplicações que visam longa vida útil, porém a utilização de aditivos para preservação contra radiação UV, oxigênio e micro-organismos se tornam necessárias para otimização e maior durabilidade destes materiais em estudos futuros. / Performance tests on "wood plastic composites" (WPC) require efficient evaluation of their resistance to natural aging over time and against its biodegradation by microorganisms. In this sense, the objective of this study was to investigate the abiotic and biotic degradation mechanisms of thermoplastic composites with vegetable fibers, in order to determine its behavior from the point of view of stability under conditions that will be used. The proposed application for these materials is their use outdoors, in order to replace the wood, in building construction, such as doors, windows, floors, decks and bulkheads. In addition, the effective use of the coupling agent (CA) in durability of aged composites was investigated. For the production of composite was used wood-polymer ratio of 70/30 w/w, wherein the polymeric matrix is comprised of a blend of polypropylene and ethylene-vinyl acetate copolymer (PP-EVA) from post-consumer caps bottle, and the woods used in the form of sawdust, using the eucalyptus and pine species. The polypropylene grafted with maleic anhydride was used as coupling agent in the proportion of 3% w/w. The mixtures were processed by extrusion and composites molded by injection and thermal compression. In fungal degradation tests were used four species of basidiomycete fungi, Trametes villosa, Trametes versicolor, Pycnoporus sanguineus and Fuscoporia ferrea, all white rot fungi. In abiotic degradation, physical, thermal, mechanical, rheological, chemical and morphological properties of composites at different stages of degradation and shapes were evaluated. For biotic degradation, biodegradation tests were performed on soil (respirometry) and inoculated with fungi (fungal deterioration). The results showed that the climatic conditions directly affect the characteristics of the evaluated composites, causing changes in color and its viscosity with increasing melt flow index of the materials and also changes in their chemical structures with increased carbonyl index of samples exposed to natural weathering, thus indicating a photo-oxidation of the samples. Regarding the degradation tests, there was a small weight loss in the evaluated samples, and growth of microorganisms on the surface of composites, evidenced by scanning electron microscopy (SEM). The fungal deterioration occurs especially on the surface. The fungus Fuscoporia ferrea was the most effective in composites deterioration, with greater weight loss and even the emergence of reproductive structures after the incubation period, but did not penetrate inside the material. By respirometry also can be seen an increase in the generation of CO2 over the months, indicating a beginning of metabolism of the samples incubated by microorganisms in the soil, especially in samples exposed to 9 months of natural weathering. The presence of fibers protected the PP-EVA matrix of degradation in the face not exposed to direct sunlight, which is interesting for applications that aim to long life, but the use of additives for preservation against UV radiation, oxygen and microorganisms become necessary for optimization and durability of these materials in future studies.

O desempenho de materiais compósitos plástico-madeira ou ―wood plastic composites‖(WPC) requerem uma avaliação eficiente de sua resistência ao envelhecimento natural ao longo do tempo e contra sua biodeterioração por micro-organismos. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi investigar os mecanismos de degradação abiótica e biótica de compósitos termoplásticos com fibras vegetais, a fim de determinar seu comportamento, do ponto de vista da estabilidade, nas condições em que serão usados. A aplicação proposta para estes materiais é sua utilização em ambientes externos, com o propósito de substituir a madeira, em artefatos para construção civil, como portas, janelas, pisos, decks e divisórias. Além disso, a eficácia da utilização do agente de acoplamento (AC) na durabilidade dos compósitos envelhecidos foi investigada. Para a produção dos compósitos foi utilizada a proporção polímero-madeira de 70/30 m/m, sendo que a matriz polimérica foi constituída de uma blenda de polipropileno-copolímero de etileno acetato de vinila (PP-EVA) pós-consumo provenientes de tampas de garrafa, e as madeiras usadas na forma de serragem, utilizando as espécies de eucalipto e pinus. O polipropileno graftizado com anidrido maleico foi usado como AC na proporção de 3 % m/m. As misturas foram processadas por extrusão e os compósitos moldados por compressão térmica e injeção. No teste de degradação por fungos foram utilizados quatro espécies de fungos basidiomicetos, Trametes villosa, Trametes versicolor, Pycnoporus sanguineus e Fuscoporia ferrea, todos de podridão branca. Na degradação abiótica, foram avaliadas as propriedades físicas, mecânicas, térmicas, reológicas, químicas e morfológicas dos compósitos nos diferentes estágios e formas de degradação. Para a degradação biótica, foram realizados ensaios de biodegradação em solo simulado (respirometria) e inoculação com fungos (deterioração fúngica). Os resultados mostraram que as condições climáticas afetaram diretamente as características dos compósitos avaliados, causando mudanças na cor e em sua viscosidade, com o aumento do índice de fluidez dos materiais e também alterações em suas estruturas químicas, com aumento do índice de carbonila, indicando a ocorrência de foto-oxidação das amostras. Em relação aos ensaios de biodegradabilidade, houve uma pequena perda de massa nas amostras avaliadas e formação de biofilmes nas superfícies dos compósitos, verificados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A deterioração fúngica ocorre especialmente na superfície das amostras. O fungo Fuscoporia ferrea foi o mais efetivo na deterioração dos compósitos, com maior perda de massa e até mesmo o surgimento de estruturas de reprodução após o período de incubação, porém não penetrou na parte interna dos materiais. Por respirometria também foi verificado um aumento na geração de CO2 ao longo do período avaliado, indicando que há um início de metabolização das amostras por micro-organismos incubadas no solo, principalmente nas amostras expostas a nove meses de intemperismo natural. A presença das fibras protegeu a matriz de PP-EVA da degradação na face não exposta diretamente ao sol, o que é interessante para aplicações que visam longa vida útil, porém a utilização de aditivos para preservação contra radiação UV, oxigênio e micro-organismos se tornam necessárias para otimização e maior durabilidade destes materiais em estudos futuros. / Performance tests on "wood plastic composites" (WPC) require efficient evaluation of their resistance to natural aging over time and against its biodegradation by microorganisms. In this sense, the objective of this study was to investigate the abiotic and biotic degradation mechanisms of thermoplastic composites with vegetable fibers, in order to determine its behavior from the point of view of stability under conditions that will be used. The proposed application for these materials is their use outdoors, in order to replace the wood, in building construction, such as doors, windows, floors, decks and bulkheads. In addition, the effective use of the coupling agent (CA) in durability of aged composites was investigated. For the production of composite was used wood-polymer ratio of 70/30 w/w, wherein the polymeric matrix is comprised of a blend of polypropylene and ethylene-vinyl acetate copolymer (PP-EVA) from post-consumer caps bottle, and the woods used in the form of sawdust, using the eucalyptus and pine species. The polypropylene grafted with maleic anhydride was used as coupling agent in the proportion of 3% w/w. The mixtures were processed by extrusion and composites molded by injection and thermal compression. In fungal degradation tests were used four species of basidiomycete fungi, Trametes villosa, Trametes versicolor, Pycnoporus sanguineus and Fuscoporia ferrea, all white rot fungi. In abiotic degradation, physical, thermal, mechanical, rheological, chemical and morphological properties of composites at different stages of degradation and shapes were evaluated. For biotic degradation, biodegradation tests were performed on soil (respirometry) and inoculated with fungi (fungal deterioration). The results showed that the climatic conditions directly affect the characteristics of the evaluated composites, causing changes in color and its viscosity with increasing melt flow index of the materials and also changes in their chemical structures with increased carbonyl index of samples exposed to natural weathering, thus indicating a photo-oxidation of the samples. Regarding the degradation tests, there was a small weight loss in the evaluated samples, and growth of microorganisms on the surface of composites, evidenced by scanning electron microscopy (SEM). The fungal deterioration occurs especially on the surface. The fungus Fuscoporia ferrea was the most effective in composites deterioration, with greater weight loss and even the emergence of reproductive structures after the incubation period, but did not penetrate inside the material. By respirometry also can be seen an increase in the generation of CO2 over the months, indicating a beginning of metabolism of the samples incubated by microorganisms in the soil, especially in samples exposed to 9 months of natural weathering. The presence of fibers protected the PP-EVA matrix of degradation in the face not exposed to direct sunlight, which is interesting for applications that aim to long life, but the use of additives for preservation against UV radiation, oxygen and microorganisms become necessary for optimization and durability of these materials in future studies.

O desempenho de materiais compósitos plástico-madeira ou ―wood plastic composites‖(WPC) requerem uma avaliação eficiente de sua resistência ao envelhecimento natural ao longo do tempo e contra sua biodeterioração por micro-organismos. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi investigar os mecanismos de degradação abiótica e biótica de compósitos termoplásticos com fibras vegetais, a fim de determinar seu comportamento, do ponto de vista da estabilidade, nas condições em que serão usados. A aplicação proposta para estes materiais é sua utilização em ambientes externos, com o propósito de substituir a madeira, em artefatos para construção civil, como portas, janelas, pisos, decks e divisórias. Além disso, a eficácia da utilização do agente de acoplamento (AC) na durabilidade dos compósitos envelhecidos foi investigada. Para a produção dos compósitos foi utilizada a proporção polímero-madeira de 70/30 m/m, sendo que a matriz polimérica foi constituída de uma blenda de polipropileno-copolímero de etileno acetato de vinila (PP-EVA) pós-consumo provenientes de tampas de garrafa, e as madeiras usadas na forma de serragem, utilizando as espécies de eucalipto e pinus. O polipropileno graftizado com anidrido maleico foi usado como AC na proporção de 3 % m/m. As misturas foram processadas por extrusão e os compósitos moldados por compressão térmica e injeção. No teste de degradação por fungos foram utilizados quatro espécies de fungos basidiomicetos, Trametes villosa, Trametes versicolor, Pycnoporus sanguineus e Fuscoporia ferrea, todos de podridão branca. Na degradação abiótica, foram avaliadas as propriedades físicas, mecânicas, térmicas, reológicas, químicas e morfológicas dos compósitos nos diferentes estágios e formas de degradação. Para a degradação biótica, foram realizados ensaios de biodegradação em solo simulado (respirometria) e inoculação com fungos (deterioração fúngica). Os resultados mostraram que as condições climáticas afetaram diretamente as características dos compósitos avaliados, causando mudanças na cor e em sua viscosidade, com o aumento do índice de fluidez dos materiais e também alterações em suas estruturas químicas, com aumento do índice de carbonila, indicando a ocorrência de foto-oxidação das amostras. Em relação aos ensaios de biodegradabilidade, houve uma pequena perda de massa nas amostras avaliadas e formação de biofilmes nas superfícies dos compósitos, verificados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A deterioração fúngica ocorre especialmente na superfície das amostras. O fungo Fuscoporia ferrea foi o mais efetivo na deterioração dos compósitos, com maior perda de massa e até mesmo o surgimento de estruturas de reprodução após o período de incubação, porém não penetrou na parte interna dos materiais. Por respirometria também foi verificado um aumento na geração de CO2 ao longo do período avaliado, indicando que há um início de metabolização das amostras por micro-organismos incubadas no solo, principalmente nas amostras expostas a nove meses de intemperismo natural. A presença das fibras protegeu a matriz de PP-EVA da degradação na face não exposta diretamente ao sol, o que é interessante para aplicações que visam longa vida útil, porém a utilização de aditivos para preservação contra radiação UV, oxigênio e micro-organismos se tornam necessárias para otimização e maior durabilidade destes materiais em estudos futuros. / Performance tests on "wood plastic composites" (WPC) require efficient evaluation of their resistance to natural aging over time and against its biodegradation by microorganisms. In this sense, the objective of this study was to investigate the abiotic and biotic degradation mechanisms of thermoplastic composites with vegetable fibers, in order to determine its behavior from the point of view of stability under conditions that will be used. The proposed application for these materials is their use outdoors, in order to replace the wood, in building construction, such as doors, windows, floors, decks and bulkheads. In addition, the effective use of the coupling agent (CA) in durability of aged composites was investigated. For the production of composite was used wood-polymer ratio of 70/30 w/w, wherein the polymeric matrix is comprised of a blend of polypropylene and ethylene-vinyl acetate copolymer (PP-EVA) from post-consumer caps bottle, and the woods used in the form of sawdust, using the eucalyptus and pine species. The polypropylene grafted with maleic anhydride was used as coupling agent in the proportion of 3% w/w. The mixtures were processed by extrusion and composites molded by injection and thermal compression. In fungal degradation tests were used four species of basidiomycete fungi, Trametes villosa, Trametes versicolor, Pycnoporus sanguineus and Fuscoporia ferrea, all white rot fungi. In abiotic degradation, physical, thermal, mechanical, rheological, chemical and morphological properties of composites at different stages of degradation and shapes were evaluated. For biotic degradation, biodegradation tests were performed on soil (respirometry) and inoculated with fungi (fungal deterioration). The results showed that the climatic conditions directly affect the characteristics of the evaluated composites, causing changes in color and its viscosity with increasing melt flow index of the materials and also changes in their chemical structures with increased carbonyl index of samples exposed to natural weathering, thus indicating a photo-oxidation of the samples. Regarding the degradation tests, there was a small weight loss in the evaluated samples, and growth of microorganisms on the surface of composites, evidenced by scanning electron microscopy (SEM). The fungal deterioration occurs especially on the surface. The fungus Fuscoporia ferrea was the most effective in composites deterioration, with greater weight loss and even the emergence of reproductive structures after the incubation period, but did not penetrate inside the material. By respirometry also can be seen an increase in the generation of CO2 over the months, indicating a beginning of metabolism of the samples incubated by microorganisms in the soil, especially in samples exposed to 9 months of natural weathering. The presence of fibers protected the PP-EVA matrix of degradation in the face not exposed to direct sunlight, which is interesting for applications that aim to long life, but the use of additives for preservation against UV radiation, oxygen and microorganisms become necessary for optimization and durability of these materials in future studies.

O papel da litologia e da organização tectônica Proterozóica para entendimento da gênese do relevo, em termos de erosão diferencial, tem sido relativamente negligenciado nos últimos decênios em favor de linhas de explicação baseadas nas mudanças paleoclimáticas, tectônica moderna, e geoquímica de superfície. Fato que tem permitido a formação de modelos explicativos fechados sobre a gênese e dinâmica do relevo. Entretanto, em áreas de embasamento cristalino a organização tectônica e a diversidade composicional químico-mineralógica das rochas auxilia fortemente o entendimento do papel da erosão diferencial, na explicação da diversidade de compartimentos geomórficos. A organização tectônica das rochas, através de sistemas de falhas e dobras de fundo (estudados na década de 1950 por Francis Ruellan), tem papel fundamental no entendimento dos processos de erosão diferencial responsável pela diversidade de compartimentos geomórficos. Neste sentido, este trabalho procura provar, através do método da Associação e Indeterminação Geomorfológica de Leopold e Langbein (1970), que a Região Serrana do Espírito Santo, e, em especial, a da bacia hidrográfica do Rio Benevente é resultante da erosão diferencial sobre rochas de rica diversidade químico-mineralógica, organizada por meio de dobras de fundo e sistemas de falhas transcorrentes conjugadas. Para realização desta investigação foi elaborado uma proposta de cartografia hidrogeomorfológica para pesquisa de bacias hidrográficas, estudando-se a evolução dos perfis fluviais longitudinais, perfis morfogeológicos, estruturas tectônicas e composição químico-mineralógica das unidades litológicas associado a compartimentação morfológica do relevo. Tudo fundamentado no método escolhido. O que certamente parece ser uma coisa óbvia, no entanto, evidencia a atuação de um verdadeiro sistema de dissecação fluvial, associado ao rebaixamento de níveis de base (knickzonas) que evoluem conforme o mergulho da foliação metamórfica dos flancos das dobras e da zona de dano associado às falhas. A conclusão que se chega é a de que o relevo da bacia do Rio Benevente, e por sua vez da Região Serrana do Estado, configura-se como compartimentos geomórficos residuais resultantes da evolução de knickzonas fluviais associadas à organização tectônica das dobras de fundo responsáveis pela gênese de níveis diferenciais de resistência litológica e de distribuição espacial das falhas e fraturas. A composição das unidades litológicas também influencia, fortemente, a compartimentação do relevo, estando o nível de convexização dos relevos e a dissecação na forte dependência do grau de participação dos minerais do grupo dos plagioclásios, anfibólios e piroxênios na constituição litológica das litoestruturas / The role of lithology and Proterozoic tectonic organization for understanding the genesis of relief in terms of differential erosion, has been relatively neglected in recent decades in boon of lines of explanation based on paleoclimatic changes, modern tectonics, and geochemistry. This fact has allowed the formation of \"closed\" on the genesis and dynamics of relief explanatory models. However, in sites of crystalline basement tectonics organization and compositional diversity chemical-mineralogical Rocks strongly supports the understanding of the role of differential erosion, in explaining the diversity of geomorphic compartments. The tectonic organization of the rocks through system failure and bottom folds (studied in the 1950s by Francis Ruellan) plays a fundamental role in understanding the processes of differential erosion responsible for the diversity of geomorphic compartments. In this sense, this work seeks to prove, by the method of the Association and Indeterminacy Geomorphological Leopold and Langbein (1970), the mountainous region of the Espírito Santo, and in special the river basin Benevente is the result of differential erosion of rocks rich chemical-mineralogical diversity, organized by folds background and strike-slip fault systems combined. To carry out this research hydrogeomorphological a proposed mapping is designed to survey watershed studying the evolution of longitudinal river profiles, profiles morphogeologicals, tectonic structures and chemical-mineralogical composition of rock units associated with morphological partitioning of relief. All based on the method chosen. This certainly seems like an obvious thing, however, highlights the work of a true system of river dissection, associated with the lowering of baseline levels (knickzones) that evolve according to the metamorphic foliation dipping flanks of the folds and the damage zone associated with the fault. The conclusion reached is that the relief Benevente River basin, and in turn the mountainous region of the state, appears as residual geomorphic compartments resulting from the evolution of river knickzonas associated with the organization of tectonic folds background responsible for the genesis of differential levels of lithologic resistance and spatial distribution of faults and fractures. The composition of the lithological units also influences strongly the partitioning of relief, being the level of reliefs and round dissecting the strong dependence of the degree of participation of the group of the minerals plagioclase amphibole and pyroxene in the lithological constitution of lithostructurals

[pt] Esta tese apresenta um estudo sobre os efeitos do grau de intemperismo de um solo residual de gnaisse facoidal, em suas características física, química, mineralógica, microestrutural e de resistência. O objetivo da presente pesquisa é contribuir, por meio da avaliação de suas características, para o desenvolvimento de um Modelo Conceitual de Comportamento de Solos Residuais, considerando efeitos do grau de intemperismo no comportamento destes. Para tal foram realizados ensaios em três amostras de solos com diferentes graus de alteração, provenientes da mesma rocha de origem. Foram realizados, entre outros, ensaios de caracterização, ensaios de resistividade elétrica, calculados índices de intemperismo químico, analisada a composição mineralógica por meio de lupa binocular e equipamentos de difração de raio-x, realizada avaliação microestrutural por meio de microtomografia computadorizada, ensaios de resistência utilizando-se equipamento triaxial servo-controlado com instrumentação interna de bender elements, e análise da quebra de grãos após os ensaios de resistência. Os ensaios de resistência, realizados na prensa triaxial, com diferentes caminhos de tensões, foram interpretados utilizando-se a Teoria dos Estados Críticos. Observou-se que alguns ensaios de caracterização não se mostraram adequados para a avaliação do grau de intemperismo, para o solo estudado. Este fato pode estar associado à heterogeneidade do material, solo desenvolvido de rochas metamórficas gnáissicas quartzo-feldspáticas, e à dificuldade da coleta dos mesmos. Observou-se que, conforme menor o grau de alteração do solo, maior a resistividade do mesmo De modo geral, os solos estudados apresentaram uma envoltória de resistência única. Observou-se, ainda, que, conforme menor o grau de alteração do solo, maior a curva de plastificação do mesmo. Por meio dos resultados obtidos, verificou-se que a Teoria dos Estados Críticos pode ser aplicada no solo residual estudado. / [en] This thesis presents a study about the effects of the weathering degree of a phacoidal gneiss residual soil, in its physical, chemical, mineralogical, microstructural and resistance characteristics. The objective of the present research is to contribute, through the evaluation of its characteristics, to the development of a Conceptual Model of Residual Soil Behavior, considering the effects of the weathering degree on its behavior. For this, tests were carried out on three samples of soils with different weathering degrees, originating from the same rock. Some executed test were characterization tests, electrical resistivity tests, chemical weathering indexes calculation, mineralogical analysis using binocular magnifying glass and X-ray diffraction, microstructural evaluation by microtomography, resistance tests using triaxial servo-controlled equipment with internal instrumentation of bender elements, and grain break analysis after resistance tests. The resistance tests, realized in the triaxial press, with different stress path, were also interpreted using the Critical States Theory. It was observed that some characterization tests were not adequate for the weathering degree evaluation, for the studied soil. This fact may be associated with the soil heterogeneity, soil developed from metamorphic gneissic quartz feldspathic rocks, and the difficulty of collecting them. It was also observed that, the lower the soil weathering degree, the greater the resistivity of the soil. In general, the studied soils presented a unique resistance envelope. It was also observed that, the lower the soil weathering degree, the greater the soil yield curve. Through the obtained results, it was verified that the Critical States Theory can be applied in the residual soil studied.

This study refers to a qualitative and quantitative weathering characterization of a gneiss rock mass (weathering profile, intact rock and discontinuity) in a tropical region. The rock mass was excavated for a construction of an unlined railway tunnel, which during its useful life began to present block instability problems linked to the weathering and the time of exposure of the rock. The weathering of the rock mass and its weathering grades are approached in the geological and geotechnical points of view, covering bibliographical review on the subject, field inspection, direct and indirect investigations, and laboratory tests: petrographic analysis, X-ray diffraction, physical properties and durability index, sclerometry, ultrasonic test, uniaxial and diametral compression. / Este estudo se refere à caracterização qualitativa e quantitativa do intemperismo de um maciço rochoso gnáissico (perfil de intemperismo, rocha intacta e descontinuidades) em uma região tropical. O maciço foi escavado para a construção de um túnel ferroviário não revestido, que ao longo da vida útil começou a apresentar problemas de instabilidade de blocos vinculados ao intemperismo e ao tempo de exposição da rocha. O intemperismo do maciço rochoso e os seus graus de alteração foram abordados do ponto de vista geológico e geotécnico, levando-se em consideração uma ampla revisão bibliográfica sobre o tema, inspeção de campo, investigações diretas e indiretas, e os seguintes ensaios laboratoriais: análise petrográfica, difratometria de raios X, índices físicos e de durabilidade, esclerometria, ultrassom, compressão uniaxial e diametral.

Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a suscetibilidade a ensaios de intemperismo acelerado de cinco rochas usadas no patrimônio histórico e cultural das cidades do Rio de Janeiro e São Paulo, para determinar suas resistências frente a: ambientes quimicamente agressivos por meio de exposições em câmaras saturadas de SO2 e NaCl; imersão parcial em soluções ácidas e alcalina (H2SO4, HCl, HNO3 e NaOH); e ciclagens de choque térmico. As rochas abordadas no estudo foram: Granito Itaquera, Granito Cinza Mauá e Monzonito Preto Piracaia, de São Paulo; Gnaisse Facoidal do Rio de Janeiro e um mármore branco do Espírito Santo. Com exceção do mármore, incluído no estudo devido aos diversos monumentos históricos feitos em mármores dos mais variados, todas as rochas tiveram larga utilização na construção de edifícios e monumentos das duas cidades. Nas rochas submetidas às alterações foram feitas determinações, previamente e posteriormente aos ensaios, de suas características físicas: densidade, porosidade, absorção de água, absorção de água por capilaridade, absorção de água por tubo de Karsten, índice de resistência ao carregamento pontual, velocidade de propagação de ondas ultrassônicas, resistência superficial por martelo de rebote (martelo de Schmidt) e cor por espectrofotometria. Foram efetuadas também análises petrográficas das rochas e difratometria de raios X em sais gerados nos corpos parcialmente imersos em soluções. A caracterização das rochas sãs foi catalogada com o intuito de contribuir com estudos de conservação-restauração futuros, considerando que o acesso a pedreiras e disponibilidade das mesmas tendem a diminuir, devido à urbanização e exaustão de pedreiras. Dentre as alterações impostas, a que mais impactou as rochas foi a do choque térmico. As alterações de caráter químico foram mais agressivas sobre o mármore, gerando alterações mais sutis nos outros litotipos, conforme era esperado. Os métodos de velocidade de propagação de ondas ultrassônicas e a resistência superficial por martelo de rebote permitiram inferir que as alterações ocorridas foram predominantemente superficiais, uma vez que ocorreu maior perda de resistência superficial do que redução de velocidade. A rocha que apresenta maior perda de resistência superficial é o Monzonito Preto Piracaia, que em contrapartida apresenta baixa alteração de velocidade ultrassônica. A alteração de cor foi expressiva em todas as rochas, sendo o procedimento de imersão parcial em soluções ácidas o mais agressivo. / The purpose of this research was to evaluate the susceptibility to accelerated weathering tests of five rocks used in the historical and cultural patrimony of the cities of Rio de Janeiro and São Paulo in order to determine their resistance to: chemically aggressive environments through exposure to SO2 and NaCl in saturated chambers; partial immersion in acidic and alkaline solutions (H2SO4, HCl, HNO3 and NaOH); and thermal shock cycling. The rocks covered in the study were: Itaquera Granite, Gray Mauá Granite and Black Piracaia Monzonite, from São Paulo; Augen Gneiss from Rio de Janeiro and a white marble from Espirito Santo. All the rocks have been widely used in the construction of buildings and monuments of the two cities, except for the marble, which was included in the study due to its use in various historical monuments. To the rocks subjected to the artificial weathering, determinations of their physical characteristics were made, before and after the tests: density, porosity, water absorption, water absorption by capillarity, water absorption by Karsten tube, point load strength index, ultrasound pulse velocity, surface resistance by rebound hammer (Schmidt\'s hammer) and color by spectrophotometry. Also, petrographic analyses of the rocks and X - ray diffraction in salts generated in the bodies partially immersed in solutions were carried out. The characterization of unaltered rocks was cataloged with the intention of contributing to future studies of conservation and restoration, considering that the access to quarries and their availability tend to decrease due to the urbanization and exhaustion of quarries. Among the alterations imposed, thermal shock was the one that most affected the rocks. While chemical alterations were more aggressive on the marble, more subtle alterations were observed in the other lithotypes, as expected. The ultrasonic wave propagation velocity methods and the surface resistance by rebound hammer allowed to infer that the alterations occurred were predominantly superficial, since there was a greater loss of surface resistance than reduction of velocity. The rock that presented the greatest loss of surface resistance is the Black Piracaia Monzonite, which in turn has a low ultrasonic velocity change. The color change was significant in all rocks, with the partial immersions in acidic solutions being the most forceful procedure for this characteristic.

Le Sud du Brésil est une région où l'agriculture est très intensive et la pression sur les sols est beaucoup plus importante que dans la région amazonienne. Ainsi, il est important d'étudier les processus d'altération des roches qui constituent des étapes clés du développement des sols et de leurs fonctions environnementales.Dans ce contexte, ce travail vise à : (i) caractériser la morphologie, les propriétés physiques et chimiques de profils d'altération développés en l'absence ou avec une intervention humaine minimale : (ii) établir les évolutions géochimiques et minéralogiques des sols dans un environnement subtropical ; et (iii) évaluer l'impact des actions anthropiques sur la minéralogie des horizons de surface. Cette étude concerne des sols du Rio Grande do Sul dont le climat subtropical (T ~17°C et P ~1800 mm/an) favorise l'accumulation de matière organique ainsi que la formation de minéraux argileux 2:1 en faible proportion. Les indices d'altération (Weathering Intensity Scale – WIS, Chemical Index of Alteration - CIA) permettent de classer les profils selon leur degré d'altération et de leur composition minéralogique différente (smectite, smectite + kaolinite, kaolinite). Dans la dernière partie les résultats montrent qu'après 12 ans de culture des sols avec un système intégré culture-élevage les surfaces non pâturées présentent une proportion moins importante de minéraux 2:1. Les surfaces sous pâturage intensif et modéré présentent une aluminisation plus élevée de la couche interfoliaire des minéraux 2:1. La fixation d'une partie de l'aluminium dans la phase solide du sol, ce qui pourrait le rendre moins disponible pour les plantes et diminuer sa phytotoxicité. / Southern Brazil is a region with a very intensive agriculture and the pressure on soil is considerably more intense than in the Amazonian region. Thus, it is necessary to study weathering processes as they control soil development and their environmental functions.In this context, this work aims to: (i) characterize the morphological, physical and chemical properties of weathering profiles developed in the absence, or with minimal human action; (ii) establish the geochemical and mineralogical evolution of soils in a subtropical environment; and (iii) assess the impact of anthropogenic actions on on the mineralogy of surface horizons. This study concerns soils of Rio Grande do Sul where the subtropical climate (T ~17°C and P ~1800mm/yr) favored the accumulation of organic matter and occurrence of 2:1 clay minerals in low proportion. The weathering indices (Weathering Intensity Scale - WIS and Chemical Index of Alteration - CIA) make it possible to classify the profiles according to their weathering intensity and their different mineralogical compositions (smectite, smectite + kaolinite, kaolinite).In the last chapter, the results show that after 12 years of cultivation under an integrated soybean–beef cattle production system, the ungrazed areas presented lower proportion of 2:1 minerals. The areas under intensive grazing and moderate grazing presented higher aluminization of the interlayer of 2:1 minerals. The higher aluminization under intensive and moderate grazing managements may be a drain of aluminum in the soil solid phase and possibly making it less available to plants and decreasing its phytotoxicity. / O sul do Brasil é uma região com uma agricultura muito intensa e com grande pressão de uso do solo, consideravelmente mais intenso do que na região da Amazônia. Assim, é necessário desenvolver estudos que relacionem o desenvolvimento do solo com seu respectivo material de origem, detalhando as transformações na zona de transição solo-rocha e suas implicações para as atividades ambientais e humanas. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo: (i) caracterizar os aspectos mineralógicos, pedoquimicos e geoquimicos dos perfis de alteração desenvolvidos na ausência ou mínima ação humana; (ii) caracterizar qualitativa e semi-quantitativamente os minerais primários e os minerais pedogênicos em solos inseridos em regiões ecossistêmicas importantes do Rio Grande do Sul; e (iii) avaliar o impacto de diferentes intensidades de pastejo na mineralogia de um Latossolo, sob sistema de produção integrada soja-bovinos de corte no sul do Brasil. Este estudo foi realizado em solos do Rio Grande do Sul, onde o clima subtropical (temperatura média anual ~ 17°C, precipitação anual média de 1800mm/ano) favorece o acúmulo de matéria orgânica ea ocorrência de argilominerais 2:1.Os índices de intemperismo (Weathering Intensity Scale - WIS e Chemical Index of Alteration - CIA), considerando a composição mineralógica dos perfis de alteração, indicaram a seguinte sequência crescente do grau de intemperismo: esmectita < caulinita - esmectita < caulinita. O estudo mostrou diferenças importantes nos solos, mesmo entre aqueles formados a partir do mesmo material de origem, devido às diferenças climáticas e de relevo. Por fim, após 12 anos sob um sistema integrado de produção de soja-bovinos de corte, as áreas não pastejadas apresentaram menor intensidade para os argilominerais 2:1. Por outro lado, as áreas sob pastejo intensivo e pastejo moderado apresentaram comportamento semelhante, devido à maior aluminização da entrecamada dos argilominerais 2:1. A maior aluminização sob pastejo intensivo e moderado pode ser um dreno de alumínio na fase sólida do solo, tornando-o menos disponível para as plantas e diminuindo sua fitotoxicidade.

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Além disso, os estudos acerca dessas construções, atualmente, são mais voltados para as características históricas gerais e visuais, sem destaque para o entendimento dos materiais de construção, gerando processos restaurativos empíricos. O conhecimento sobre esses materiais são importantes para o entendimento aprofundado de tipos de ligas metálicas utilizadas, bem como diferentes tipos de fabricação e intemperismo atuantes, visando futuros processos restaurativos com bases científicas. O objetivo principal desse trabalho consiste em compreender os metais em sua diversidade na arquitetura de ferro e sua fabricação, bem como processos de degradação de edifícios e ornamentos metálicos dos séculos XIX e XX em Belém. Dessa forma, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos: a) caracterização física, mineralógica e química de ligas e patologias; b) identificação dos diferentes tipos de ligas e formas de produção; c) traçar a evolução da metalurgia importada para a Amazônia. Os exemplares da arquitetura de ferro escolhidos para a pesquisa foram o Mercado de Ferro do Ver-o-Peso, o antigo chalé de ferro da Imprensa Oficial do Estado do Pará, e os ornamentos dos túmulos e mausoléus do Cemitério nossa Senhora da Soledade, em função de sua representatividade frente à procedência e variedade de peças. Os métodos utilizados foram a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para a caracterização física e análise química pontual; e Difratometria de Raios-X (DRX) na identificação mineralógica. Os resultados, apresentados na forma de três artigos, indicaram: 1) ligas de ferro compostas majoritariamente por ferrita; 2) variações texturais indicando quatro classificações para o grupo de edifícios: ferro fundido nodular; ferro fundido cinzento tipo E; ferro forjado e ferro fundido cinzento tipo B; 3) três classificações de ferro cinzento para os ornamentos de diversas proveniências, dentre A, B e D; 4) predominância da corrosão como produto da alteração intempérica, constituída principalmente por goethita e hematita; 4) camadas de tinta remanescentes, formadas por zinco metálico, e alterações representadas por zincita e hidrozincita. A partir dos resultados desta pesquisa foi possível identificar os processos de fabricação da arquitetura de ferro, e enriquecer com informações físicas, químicas e mineralógicas a história desta modalidade arquitetônica, bem como subsidiar futuras ações restaurativas. / The use of iron in architecture was intensified during the second half of the XVIII century in Europe, and its influence spread over many countries in growth, such as Brazil. Belém (PA) was one of the cites that received the larger amount of building and ornaments imported, especially from England, France, Belgium and Portugal, during the XIX e XX centuries. Currently, Belém holds the largest number of iron architecture heritage remnants in the country. Despite of having great importance in construction techniques, many of these buildings were disassembled and remain on the wait for restoration processes. Also, studies about theses constructions only focus on historical and visual discussion, with no understanding of construction materials, causing empirical restoration processes. The knowledge about these materials is important to the detailed study of historical metal alloys, and different fabrication techniques, as well as weathering action, aiming future restoration processes with scientific bases. The main objective of this research is to understand the historical metals, their diversity in iron architecture and fabrication processes, and also weathering action in iron buildings and ornaments from the XIX and XX centuries in Belém. Thus, the following specific objectives were established: a) physical, chemical and mineralogical characterization of alloys and pathologies; b) identification of different kinds of alloys, in order understand the production types; c) determination of metallurgy evolution imported to the Amazon. The materials chosen for this research came from three different sites, due to their representativeness and diversity of pieces and origin: Mercado de Ferro do Ver-o-Peso building; the former chalet from the State’s Press; and the ornaments from tombs and mausoleums of the Soledade Cemetery. The methods used were Scanning Electron Microscopy (SEM) for physical characterization and punctual chemical analysis; and X-Ray Diffractometry (XRD) for mineralogical analysis. The results were presented in three scientific papers indicating: 1) iron alloys mostly composed by ferrite; 2) textural variations exhibiting four types for the building group: nodular cast iron, gray cast iron type E, wrought iron and gray cast iron type B; 3) three classification of gray cast iron for the ornamental group of diverse origins, among A, B and D; 4) corrosion as main weathering action, and products constituted by goethite and hematite; 4) remnant paint coats, formed by metallic zinc, and its products of alteration represented by zincite and hidrozincite. Through the results of this research it was possible to indicate the evolution of processes in iron architecture production, and enrich this research area with scientific information, as subside for future restorative processes. / UFPA - Universidade Federal do Pará