CAPES / Os agregados reciclados vêm sendo amplamente estudados e utilizados em diversos campos da engenharia civil. Dentre suas aplicações mais comuns pode-se citar: argamassas de revestimento, bases, sub-bases e subleito de pavimentos, elementos pré-moldados de concreto, obras de contenção e aterros. O principal fator que dificulta a utilização do agregado reciclado em concretos está relacionado à capa de argamassa aderida à superfície. Esta capa tem elevada porosidade e consequentemente elevada absorção de água, o que proporciona ao concreto, menor trabalhabilidade, além do aumento do consumo de superplastificantes e de água, que por sua vez aumenta o consumo de cimento a fim de garantir a resistência mecânica à compressão. Estes fatores elevam o custo do concreto. O empacotamento de partículas, entre outros aspectos, estuda a adequada distribuição granulométrica e morfologia das partículas, bem como a incorporação de aditivos e adições minerais de modo que o índice de vazios seja o menor possível e a trabalhabilidade ideal para o concreto com determinada aplicação. O ajuste adequado desses parâmetros permite um aumento da resistência mecânica à compressão do concreto com o mesmo consumo de cimento ou, mantém a resistência com redução no consumo de cimento. Assim, o objetivo deste trabalho é aplicar técnicas de empacotamento em agregados reciclados de concreto, a fim de avaliar a efetividade dessa ferramenta na definição de traços de concretos secos utilizados em blocos para pavimentação com resistência mecânica à compressão maior que 35 MPa. Para isso, os agregados reciclados da construção civil, produzidos por diferentes equipamentos de 4 diferentes empresas localizadas em um raio de 100 km da cidade de Curitiba – PR, foram caracterizados quanto a: morfologia, distribuição granulométrica, massa específica, massa unitária, índice de vazios, composição mássica e visual, além de absorção de água. Em seguida, foi escolhido o agregado que apresentou características físicas mais propícias ao melhor empacotamento, com base na morfologia, na distribuição granulométrica e nos valores de: absorção de água, massa unitária e específica. Escolhido o agregado aplicou-se dois modelos de empacotamento de partículas: o de Funk e Dinger (Alfred) de 1980 e o de De Larrard de 1999, com e sem a introdução do cimento na análise granulométrica. Com as proporções ideais dos agregados foi então estudado, por meio do consistômetro “VeBe”, a quantidade de água para cada traço de concreto. As composições que apresentaram os melhores resultados foram testadas quanto à absorção de água, resistência mecânica à compressão axial e à tração por compressão diametral e análise microestrutural por Microscópio Eletrônico de Varredura. Os concretos foram moldados por meio da mesma vibrocompactadora de laboratório utilizada por Lima (2009), a qual consiste de uma mesa vibratória e cilindros de aço aplicados sobre os moldes, para simular a força de compactação de vibrocompactadoras industriais. Dentro do desvio padrão considerado, o modelo de empacotamento de Funk e Dinger com a introdução do cimento na análise granulométrica apresentou os melhores resultados em relação a resistência à compressão aos 28 dias e em relação a absorção de água. Um tempo de vibrocompactação em laboratório equivalente ao de máquinas industriais foi determinado. Além disso, com o mesmo consumo de cimento, concretos com agregados reciclados alcançaram resistências mecânicas dentro do desvio padrão de concretos produzidos com agregados naturais, utilizados por indústrias de pré-moldados. / Recycled aggregates have been widely studied and used in some areas of civil engineering. Among its most common applications can include: revetment mortar, bases, sub-bases, and subgrade pavements, precast concrete elements, containment works and landfills. The main factor that hinders the use of recycled aggregate in concrete is related to the mortar layer adhered to the surface. This layer has high porosity and therefore high water absorption, which gives the concrete, lower workability, and increased content of superplasticizers and water, which in turn increases the consumption of cement in order to ensure the compressive strength. These factors increase the cost of the concrete. The particles packing, among other things, studying the proper particle size distribution and particle morphology, as well as the incorporation of additives and mineral additions such that the voids content is minimized and optimum workability to concrete with particular application. Proper adjustment of these parameters allows an increase mechanical strength of the concrete with the same cement content or, maintains the strength with reduction in the cement content. Thus, the objective of this work is to apply particles packing techniques in recycled concrete aggregates in order to evaluate the effectiveness of this tool in the dry concrete compositions used in paving blocks with compression mechanical strength to greater than 35 MPa. For this, the recycled concrete aggregates produced by different equipment of 4 different companies located within a radius of 100 km from the city of Curitiba - PR, were characterized for: morphology, particle size distribution, density, bulk density, void ratio, mass and visual composition and water absorption. Then, it was chosen the aggregate more favorable physical characteristics to the best packing, on the basis of morphology and the particle size analysis and the values of: water absorption, density and bulk density. Chosen the aggregate particles was applied to two packing packing models: Funk and Dinger (Alfred) of 1980 and De Larrard of 1999, with and without the introduction of cement in particle size distribution. With the ideal proportions of aggregates were then studied by means of consistometer "VeBe", the amount of water for each concrete mix. The compositions that showed the best results were tested for water absorption, mechanical resistance to axial compression, tensile strength by diametrical compression and microstructural analysis by Scanning Electron Microscope. The concrete was cast by the same laboratory vibro-compression machine used by Lima (2009), which consists of a vibrating table and steel rollers applied on the molds, to simulate the compaction force of industrial vibro-compression machine. Within the standard deviation considered the packing packing model of Funk and Dinger with the introduction of cement particle size analysis showed the best results with respect to compression strength at 28 days and for the absorption of water. A lab equivalent time of vibro-compression to industrial machines can be found and this time becomes greater when using recycled aggregates. Moreover, with the same consumption of cement concrete with recycled aggregates achieved mechanical strength within the standard deviation of concretes produced with natural aggregates used by precast industries.

No processo de perfuração, a perda de fluido para o reservatório é um dos principais fenômenos que podem comprometer a produtividade do poço. A eventual presença de fraturas, combinadas aos elevados gradientes de pressão, no conjunto poçoreservatório, intensifica o fenômeno de invasão de fluido. Quando não previsto, este fenômeno deve ser controlado de forma a restabelecer a circulação no poço. Neste trabalho, o controle da invasão de fluido é realizado através do processo de injeção de partículas sólidas para vedação das fraturas. A simulação numérica do problema investigado é dividida em duas partes, diferenciadas pelo tipo de escoamento no canal fraturado: escoamento monofásico de fluido, para a análise do fenômeno de invasão; e escoamento bifásico líquido-sólido, para o processo de preenchimento da fratura com material particulado. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento particulado são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element Method (DEM), disponíveis no programa ANSYS FLUENT. O preenchimento das fraturas é caracterizado pela análise do tempo de injeção (no canal) e formato do leito fixo (na fratura) das partículas. Esta caracterização é obtida através da variação dos parâmetros principais de injeção das partículas, que influenciam a concentração de partículas no interior do canal. Resultados mostram o efeito da variação da concentração de sólidos da fase particulada para diferentes parâmetros de monitoramento, sendo os principais a vazão de fluido pela saída da fratura, a pressão da mistura na entrada do canal e a concentração de partículas injetadas no canal. / During the drilling process, the fluid loss to formation is one of the most important players that affect the productivity of the well. When combined with high pressure gradients at the wellbore-reservoir interface, fractures may eventually magnify the invasion phenomenon. These phenomena, when not predicted, must be controlled to restore the wellbore circulation. In this work, the fluid invasion is managed by injecting solid particles with the drilling fluid to obturate the fracture. The numerical simulation of the problem here investigated is divided in two parts, concerning the type of flow in the channel: monophase fluid flow, to analyze the invasion phenomenon and twophase flow (fluid and particles), to filling process of the fracture with particulated material. The mathematical formulation and numerical modeling are represented via an Euler-Lagrange approach. Coupled solution of discrete (particles) and continuum (fluid) phases is performed by combining the models Dense Discrete Phase Model (DDPM) and Discrete Element Method (DEM) available in ANSYS FLUENT. The filling of the fractures is characterized by analyzing the injection time (in the channel) and the format of the fixed bed (in the fracture) of the particles. This characterization is obtained by the variation of the main parameters for the particles injection that influence the concentration of particles within the channel. The results show the effect of varying the concentration of the solid particle phase for different monitoring parameters. The main parameters are the fluid flow rate through the outlet of the fracture the pressure of the mixture in the inlet of the channel and the concentration of particles injected into the channel.

CAPES / Os agregados reciclados vêm sendo amplamente estudados e utilizados em diversos campos da engenharia civil. Dentre suas aplicações mais comuns pode-se citar: argamassas de revestimento, bases, sub-bases e subleito de pavimentos, elementos pré-moldados de concreto, obras de contenção e aterros. O principal fator que dificulta a utilização do agregado reciclado em concretos está relacionado à capa de argamassa aderida à superfície. Esta capa tem elevada porosidade e consequentemente elevada absorção de água, o que proporciona ao concreto, menor trabalhabilidade, além do aumento do consumo de superplastificantes e de água, que por sua vez aumenta o consumo de cimento a fim de garantir a resistência mecânica à compressão. Estes fatores elevam o custo do concreto. O empacotamento de partículas, entre outros aspectos, estuda a adequada distribuição granulométrica e morfologia das partículas, bem como a incorporação de aditivos e adições minerais de modo que o índice de vazios seja o menor possível e a trabalhabilidade ideal para o concreto com determinada aplicação. O ajuste adequado desses parâmetros permite um aumento da resistência mecânica à compressão do concreto com o mesmo consumo de cimento ou, mantém a resistência com redução no consumo de cimento. Assim, o objetivo deste trabalho é aplicar técnicas de empacotamento em agregados reciclados de concreto, a fim de avaliar a efetividade dessa ferramenta na definição de traços de concretos secos utilizados em blocos para pavimentação com resistência mecânica à compressão maior que 35 MPa. Para isso, os agregados reciclados da construção civil, produzidos por diferentes equipamentos de 4 diferentes empresas localizadas em um raio de 100 km da cidade de Curitiba – PR, foram caracterizados quanto a: morfologia, distribuição granulométrica, massa específica, massa unitária, índice de vazios, composição mássica e visual, além de absorção de água. Em seguida, foi escolhido o agregado que apresentou características físicas mais propícias ao melhor empacotamento, com base na morfologia, na distribuição granulométrica e nos valores de: absorção de água, massa unitária e específica. Escolhido o agregado aplicou-se dois modelos de empacotamento de partículas: o de Funk e Dinger (Alfred) de 1980 e o de De Larrard de 1999, com e sem a introdução do cimento na análise granulométrica. Com as proporções ideais dos agregados foi então estudado, por meio do consistômetro “VeBe”, a quantidade de água para cada traço de concreto. As composições que apresentaram os melhores resultados foram testadas quanto à absorção de água, resistência mecânica à compressão axial e à tração por compressão diametral e análise microestrutural por Microscópio Eletrônico de Varredura. Os concretos foram moldados por meio da mesma vibrocompactadora de laboratório utilizada por Lima (2009), a qual consiste de uma mesa vibratória e cilindros de aço aplicados sobre os moldes, para simular a força de compactação de vibrocompactadoras industriais. Dentro do desvio padrão considerado, o modelo de empacotamento de Funk e Dinger com a introdução do cimento na análise granulométrica apresentou os melhores resultados em relação a resistência à compressão aos 28 dias e em relação a absorção de água. Um tempo de vibrocompactação em laboratório equivalente ao de máquinas industriais foi determinado. Além disso, com o mesmo consumo de cimento, concretos com agregados reciclados alcançaram resistências mecânicas dentro do desvio padrão de concretos produzidos com agregados naturais, utilizados por indústrias de pré-moldados. / Recycled aggregates have been widely studied and used in some areas of civil engineering. Among its most common applications can include: revetment mortar, bases, sub-bases, and subgrade pavements, precast concrete elements, containment works and landfills. The main factor that hinders the use of recycled aggregate in concrete is related to the mortar layer adhered to the surface. This layer has high porosity and therefore high water absorption, which gives the concrete, lower workability, and increased content of superplasticizers and water, which in turn increases the consumption of cement in order to ensure the compressive strength. These factors increase the cost of the concrete. The particles packing, among other things, studying the proper particle size distribution and particle morphology, as well as the incorporation of additives and mineral additions such that the voids content is minimized and optimum workability to concrete with particular application. Proper adjustment of these parameters allows an increase mechanical strength of the concrete with the same cement content or, maintains the strength with reduction in the cement content. Thus, the objective of this work is to apply particles packing techniques in recycled concrete aggregates in order to evaluate the effectiveness of this tool in the dry concrete compositions used in paving blocks with compression mechanical strength to greater than 35 MPa. For this, the recycled concrete aggregates produced by different equipment of 4 different companies located within a radius of 100 km from the city of Curitiba - PR, were characterized for: morphology, particle size distribution, density, bulk density, void ratio, mass and visual composition and water absorption. Then, it was chosen the aggregate more favorable physical characteristics to the best packing, on the basis of morphology and the particle size analysis and the values of: water absorption, density and bulk density. Chosen the aggregate particles was applied to two packing packing models: Funk and Dinger (Alfred) of 1980 and De Larrard of 1999, with and without the introduction of cement in particle size distribution. With the ideal proportions of aggregates were then studied by means of consistometer "VeBe", the amount of water for each concrete mix. The compositions that showed the best results were tested for water absorption, mechanical resistance to axial compression, tensile strength by diametrical compression and microstructural analysis by Scanning Electron Microscope. The concrete was cast by the same laboratory vibro-compression machine used by Lima (2009), which consists of a vibrating table and steel rollers applied on the molds, to simulate the compaction force of industrial vibro-compression machine. Within the standard deviation considered the packing packing model of Funk and Dinger with the introduction of cement particle size analysis showed the best results with respect to compression strength at 28 days and for the absorption of water. A lab equivalent time of vibro-compression to industrial machines can be found and this time becomes greater when using recycled aggregates. Moreover, with the same consumption of cement concrete with recycled aggregates achieved mechanical strength within the standard deviation of concretes produced with natural aggregates used by precast industries.

A Construção Civil é um dos setores que mais consomem matérias-primas e também gera resíduos sólidos urbanos. É importante, que se consuma menos matérias-primas e que sejam aproveitados estes resíduos gerados. Uma das propostas para esta situação seria reciclar estes resíduos e transformá-los em agregados e filers, para então usá-los na produção de concretos. Ainda se encontram muitas barreiras para utilização destes agregados e filers em concretos, com e sem função estrutural e, dentre os principais motivos está a dificuldade de se alcançar resistências similares as dos concretos produzidos com matérias-primas naturais. Devido a este fato, foi proposto um estudo para analisar a influência do empacotamento de partículas nos agregados reciclados e ainda verificar a possibilidade de uso do filer de pó do polimento das placas de concreto para revestimento de piso. Inicialmente foram caracterizados dois lotes de agregados reciclados e apenas o de resíduo de concreto (ARC) foi considerado adequado para o estudo. Foram propostos três planejamentos experimentais compostos por mistura simplex com 4 fatores das misturas, contendo além dos agregados, filer e cimento Portland CP-V. Foram realizados estudos sobre as massas unitárias das amostras, para cada um dos planejamentos, considerando toda a faixa granulométrica, e também, amostras sem o material passante pela peneira com abertura de 0,150 mm. A quantidade de água foi determinada pelo consistômetro de Vebe, e a partir deste dado foi calculado o excesso de pasta. Após a obtenção dos corpos de prova, sob vibrocompactação, foi determinado o comportamento da resistência mecânica e da absorção de água. A análise dos resultados mostrou que o melhor empacotamento de partículas dos agregados ocorre na faixa de 42% a 58% de pedrisco. O filer utilizado em grandes quantidades, aumenta significativamente o consumo de água de amassamento e o de excesso de pasta, e por consequência, o aumento da absorção de água e perda de resistência do concreto seco. Entretanto, em quantidades menores que o volume de poros, a inclusão do filer é aceitável, pois não há afastamento das partículas. Conclui-se que, na faixa granulométrica estudada não houve alteração de resistência mecânica, sendo o fator preponderante a concentração de cimento. As resistências à compressão observadas mostram que estes agregados podem ser utilizados na fabricação de artefatos de concreto, como por exemplo, produção de blocos de vedação. / Civil Construction is one of the sectors that consumes the rawest materials and also generates municipal solid waste. It is important that less raw materials are consumed and that waste generated is used. One of the proposals for this situation would be to recycle these wastes and turn them into aggregates and filers and then use them in the production of concrete. There are still many barriers to the use of these aggregates and filers in concrete, with and without structural function, and among the main reasons is the difficulty of achieving similar resistance to concrete produced with natural raw materials. Due to this fact, a study was proposed to analyze the influence of the packing of particles in the recycled aggregates and to verify the possibility of using the filter of powder of the polishing of the concrete plates for floor covering. Initially, two batches of recycled aggregates were characterized and only that of concrete residue was considered adequate for the study. Three experimental schedules were proposed, composed of 4 factors of the mixtures, plus the aggregates, filer and Portland cement CP-V. Samples were analyzed for the sample masses, considering the entire grain size range, as well as samples without material passing through the sieve with a 0.150 mm opening. The amount of water was determined by the Vebe consist meter, and from this data, the excess paste was calculated. After the test specimens were obtained, under vibrarocompaction, the behavior of the mechanical resistance and the water absorption were determined. The analysis of the results showed that the best packaging of particles of the aggregates occurs in the range of 42% to 58% of hail. The filer used in large quantities significantly increases the consumption of kneading water and excess paste, and consequently, increased water absorption and loss of strength of dry concrete. However, in smaller amounts than the pore volume, the inclusion of the filer is acceptable, since there is no separation of the particles. It was concluded that in the granulometric range studied, there was no change in mechanical strength, being the preponderant factor the concentration of cement. The observed compressive strengths show that these aggregates can be used in the manufacture of concrete artifacts, such as the production of sealing blocks.

Durante a perfuração de poços de petróleo é comum que a pressão do fluido de perfuração no poço seja maior que a pressão no interior da formação, o que pode fazer com que o fluido escoe no sentido da formação, num fenômeno denominado invasão. O escoamento no sentido da formação porosa carrega partículas que são retidas pelo substrato poroso, através do mecanismo de filtração, formando um leito de partículas na parede do poço. Neste trabalho, o modelo matemático e numérico do escoamento particulado através de um canal poroso posicionado verticalmente é investigado. O aumento da perda de carga provocado pela eventual obstrução do escoamento sobre o meio poroso devido à deposição de material particulado é investigado. O substrato poroso é representado através do modelo heterogêneo, cujo domínio sólido é descrito através de cilindros desconectados. A porosidade ao longo do domínio poroso é variada na direção axial do escoamento de acordo com a dimensão dos obstáculos, os quais são alocados num arranjo alternado. A análise é realizada em duas etapas. Na primeira o escoamento monofásico do fluido permite a determinação da permeabilidade e da perda de carga do meio poroso. A segunda etapa trata do processo de deposição de partículas presentes no escoamento sólido-fluido sobre o substrato poroso. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento particulado são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element Method (DEM). Resultados são obtidos para um fluido de massa específica e viscosidade semelhante à de um fluido de perfuração, com propriedades de uma mistura de 37,3% de água e 73,7% de glicerina, as partículas têm diâmetro variado de 0,6 a 0,8 mm e a porosidade do meio poroso varia entre 0,4 e 0,7. Resultados mostram que o aumento do diâmetro das partículas promove a redução da permeabilidade do meio resultante formado pelo meio poroso e o leito de partículas. O acréscimo da concentração de partículas injetadas implica em um aumento na queda de pressão, consequentemente na redução da permeabilidade através do canal. É possível observar também que existe um crescimento na espessura do leito com o aumento da concentração de partículas injetadas. / During oil well drilling commonly the drilling fluid pressure in the well is greater than the pressure within the formation, which may cause the flow towards the porous substrate, a phenomenon referred to as invasion. The flow to porous formation carries particles which are retained by the substrate, through the filtration mechanism, originating a packed-bed of particles in the wall of the wellbore. In this paper, the mathematical and numerical model of particle flow through a porous channel positioned vertically is proposed. Increase in pressure loss caused by any obstruction of the flow through porous media due to deposition of particulate material is investigated. The porous substrate is represented by a heterogeneous model, which solid domain is described by disconnected cylinders. Porosity throughout the porous domain varies in the axial direction of the flow according to obstacle sizes, which are allocated in a staggered array. The analysis is performed in two steps. In the first, single-phase fluid flow allows the determination of permeability and pressure drop of the porous media. The second step is the process of particles deposition observed in two-phase flow into the porous substrate. Mathematical formulation and numerical modeling for particulate flow are represented by a Euler-Lagrange approach. The coupled solution of discrete phases (particles) and continuous (fluid) is performed by combining the models Dense Discrete Phase Model (DDPM) and Discrete Element Method (DEM). Results are obtained for a fluid with density and viscosity similar to a drilling fluid, with properties of a mixture with 37.3% of water and 73.7% of glycerin, the particles have diameters varying from 0.6 to 0.8 mm and the porosity of the porous medium is between 0.4 and 0.7. Results show that the diameter of the particles increase promotes the permeability reduction of the resulting medium formed by the porous medium and the particles bed. The increase of the injected particles concentration implies an increase in pressure drop, thus reducing the permeability through the channel. It is also observed that there is growth in the thickness of the bed with the increase of the concentration of injected particles.