Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Mixtures of expanded polystyrene (EPS) wastes and gypsum, characterization and uses in construction.Francisco Javier González MadariagaThe expanded polystyrene (EPS) recycling technique exposed here consists in the formation of EPS wastes and gypsum-water mixtures with different proportions and under different conditions. One of the objectives for this thesis is to determine the components proportions for the gypsum-EPS wastes mixtures to be used as plasterboards and panels in construction also the work done here includes the determination of some of the new plasterboards and panels main properties. The experimental work at the new materials is the main part in this thesis. In the latest experimental section 14 physical and mechanical resistance tests have been done to 290 specimens. Among 68 different mixtures tested only 8 were selected and applied in 2 construction materials: one with similar uses to gypsum plasterboards and the other one with similar uses to a thermal insulating panel. The plasterboard mixtures have been produced with a main gypsum proportion and a reduced percentage of EPS wastes. From the plasterboard tests we know that plasterboards made of gypsum-EPS wastes are more prone to total water absorption (14% more) and the new material is 23,1% lighter than the standard laminated gypsum plasterboards (10 kg/m2) available in the market, both materials 12,5 mm thick. The flexure resistance for the new plasterboards with EPS wastes complies the UNE 102035-1M: 2001 Spanish Norm by more than 24 N. The fire reaction test developed here allows the research team to propose a Euroclasses level of B, s2, d0 for the new plasterboard materials because they show under a punctual fire attack a very limited combustion and a slow and limited smoke production with no ignited dropping particles. The impact resistance test of the new plasterboards shows that they exceed the limits by more than 2, 29 mm of the Spanish Norm mentioned before where the maximum impact mark diameter accepted is 20 mm.The mixture selected to by used in a thermal insulation panel has a high EPS waste percentage and a little of gypsum-water. From the insulation panel tests: they show a 20.7% mean of water absorption which is higher than the percentage accepted by the Spanish Norm UNE-EN 12087. The new panel has a density of 193 kg/m3 which is superior to a brand new EPS panel's density (Type III 15 kg/m3) this result is similar or superior to others researcher's publications who work on construction materials made of alike components. The EPS wastes-gypsum panel could be classified to flexure resistance as a BS 350 material (349,9 kPa) according the European Norm UNE-EN 13163:2002 which is a higher level to a new EPS panel type III (15 kg/m3) with a flexure resistance of 124 kPa, level BS 115 . The thermal conductivity index for the selected EPS wastes- gypsum mixture was 0,065 W/mK which is 12, 3% higher than a new EPS Type I (0,057 W/mK) and 66% higher than a type III EPS panel ( 0,039 W/mK).This is an original work which has produced several optimized mixtures of EPS wastes and gypsum-water. The new materials developed here are useful for manufacturing of construction elements with similar applications like gypsum plasterboard and EPS panels which in one hand cooperate to recycle EPS wastes and in the other hand they save the gypsum quantities required for its production.

O poliestireno expandido (EPS), conhecido popularmente no Brasil como Isopor®, foi introduzido recentemente no país como material de baixa massa específica para construções de aterros, principalmente sobre solos moles, e encontro de pontes. Contudo, ainda não há experiência consolidada deste material em ensaios do ponto de vista da engenharia geotécnica entre nós. Este trabalho apresenta os resultados da primeira pesquisa com ensaios mecânicos e hidráulicos de laboratório específicos da caracterização do EPS para o uso geotécnico. Os ensaios mecânicos compreenderam compressão uniaxial simples e cíclica, compressão triaxial, cisalhamento direto e de interface (junta) e fluência em compressão. Os ensaios hidráulicos incluíram absorção de água por imersão e permeabilidade. Um ensaio de perda de massa por ataque de roedores foi realizado de forma simples, e ensaios químicos foram feitos para estudar o polímero. As amostras ensaiadas foram escolhidas de modo a se abranger ao máximo àquelas utilizadas em obras. Tentou-se, também, antecipar a utilização de amostras não convencionais, com massas específicas elevadas e de materiais reciclados. Os resultados mostram que o EPS possui uma grande resistência a solicitações de compressão simples, cíclica e triaxial, de cisalhamento, elevado valor de ângulo de atrito da junta e absorção de água, permeabilidade variável com a massa específica e baixo coeficiente de Poisson. Estas propriedades chave, aliado ao baixo peso específico oferecem a este material um grande potencial de aplicação como geossintético na engenharia geotécnica. / Expanded polystyrene (EPS), in Brazil, commonly know as Isopor®, has been recently introduced in this country as lightweight material for construction of embankments on soft soils, and bridge abutments. Despite this fact, there is no consolidated experience, in Brazil, in testing this product from a geotechnical point of view. This paper presents the first research data, obtained in Brazil, on mechanical and hydraulic laboratory tests, aiming the characterization of EPS samples specifically for geotechnical use. The mechanical tests comprised simple and cyclic unconfined compression, triaxial compression, joint and direct shear and creep in compression. The hydraulic tests included water absorption by immersion and water permeability. A simple loss weight test by mice attack was also conducted. And chemical tests were done to study the polymer. The results show that EPS has a great resistance to simple, cyclic and triaxial compression and joint shear solicitation, high friction angle and water absorption, varied permeability with the density and low Poisson coefficient. These key properties with its very low density give this material large potential application for geosynthetic use in geotechnical engineering.

O poliestireno expandido (EPS), conhecido popularmente no Brasil como Isopor®, foi introduzido recentemente no país como material de baixa massa específica para construções de aterros, principalmente sobre solos moles, e encontro de pontes. Contudo, ainda não há experiência consolidada deste material em ensaios do ponto de vista da engenharia geotécnica entre nós. Este trabalho apresenta os resultados da primeira pesquisa com ensaios mecânicos e hidráulicos de laboratório específicos da caracterização do EPS para o uso geotécnico. Os ensaios mecânicos compreenderam compressão uniaxial simples e cíclica, compressão triaxial, cisalhamento direto e de interface (junta) e fluência em compressão. Os ensaios hidráulicos incluíram absorção de água por imersão e permeabilidade. Um ensaio de perda de massa por ataque de roedores foi realizado de forma simples, e ensaios químicos foram feitos para estudar o polímero. As amostras ensaiadas foram escolhidas de modo a se abranger ao máximo àquelas utilizadas em obras. Tentou-se, também, antecipar a utilização de amostras não convencionais, com massas específicas elevadas e de materiais reciclados. Os resultados mostram que o EPS possui uma grande resistência a solicitações de compressão simples, cíclica e triaxial, de cisalhamento, elevado valor de ângulo de atrito da junta e absorção de água, permeabilidade variável com a massa específica e baixo coeficiente de Poisson. Estas propriedades chave, aliado ao baixo peso específico oferecem a este material um grande potencial de aplicação como geossintético na engenharia geotécnica. / Expanded polystyrene (EPS), in Brazil, commonly know as Isopor®, has been recently introduced in this country as lightweight material for construction of embankments on soft soils, and bridge abutments. Despite this fact, there is no consolidated experience, in Brazil, in testing this product from a geotechnical point of view. This paper presents the first research data, obtained in Brazil, on mechanical and hydraulic laboratory tests, aiming the characterization of EPS samples specifically for geotechnical use. The mechanical tests comprised simple and cyclic unconfined compression, triaxial compression, joint and direct shear and creep in compression. The hydraulic tests included water absorption by immersion and water permeability. A simple loss weight test by mice attack was also conducted. And chemical tests were done to study the polymer. The results show that EPS has a great resistance to simple, cyclic and triaxial compression and joint shear solicitation, high friction angle and water absorption, varied permeability with the density and low Poisson coefficient. These key properties with its very low density give this material large potential application for geosynthetic use in geotechnical engineering.

Orientador: Paulo César Lodi / Resumo: Esse trabalho avaliou as propriedades do poliestireno expandido (EPS) para verificar a viabilidade e emprego deste em obras geotécnicas. Foram estudadas as propriedades mecânicas e hidráulicas do material, por meio de ensaios de resistência ao cisalhamento direto, compressão triaxial, compressão uniaxial simples e cíclica, absorção de água, permeabilidade e empuxo conforme as normas vigentes e métodos utilizados pela literatura corrente. Utilizou-se uma gama variada de massas específicas de EPS (10, 15, 20, 25 e 30 kg/m3), incluindo duas recicladas (10 e 12,5 kg/m³). Os principais resultados mostram que os parâmetros de resistência ao cisalhamento direto apresentam variações crescentes conforme aumenta-se a massa específica, assim como os valores de resistência à compressão simples e cíclica. O mesmo é valido para o módulo de elasticidade, que também aumenta com a massa específica. As amostras de baixa massa específica apresentaram um significante intercepto coesivo, enquanto que as maiores possuem elevada parcela de ângulo de atrito. Os parâmetros de absorção de água tendem a diminuir com o aumento da massa específica e todas apresentaram valores muito proximos de permeabilidade. Além disso, valor de 20 kg/m³ é um valor de transição da massa específica com relação ao comportamento das amostras. / Abstract: This work evaluated the properties of expanded polystyrene (EPS) to verify its feasibility and use in geotechnical works. The mechanical and hydraulic properties of the material were studied by tests of direct shear strength, triaxial, simple and cyclic uniaxial compression, water absorption, permeability and thrust according to current standards and methods used in the current literature. A wide range of specific masses (10, 15, 20, 25 and 30 kg/m³) were used, including two recycled (10 and 12.5 kg/m³). The main results show that the direct shear strength parameters show increasing variations as the specific mass increases, as well as the simple and cyclic compressive strength values. The same is true for the modulus of elasticity, which also increases with the specific mass. The samples of low specific mass presented a significant cohesive intercept, while the larger ones had a high proportion of friction angle. Water absorption parameters tend to decrease with increasing specific mass and all presented very close permeability values. In addition, a value of 20 kg/m³ is a specific mass transition value with respect to sample behavior. / Mestre

[pt] Este estudo apresenta o comportamento de solos reforçados com adição de pérolas de EPS (Poliestireno Expandido) através de estudo experimental. Os solos utilizados foram: um solo argiloso de origem coluvionar, uma areia limpa, mal graduada e bentonita. Foram realizados ensaios de caracterização física e de caracterização mecânica, como ensaios de compactação Proctor Normal, ensaios triaxiais consolidados isotropicamente drenados (CID) e ensaios de cisalhamento direto para buscar estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da adição de pérolas de EPS, relacionando-a com os parâmetros de resistência ao cisalhamento. Os ensaios triaxiais CID foram realizados em amostras de solo argiloso compactadas na densidade máxima seca e umidade ótima, com teores de pérolas de EPS de 0 por cento, 0,25 por cento, 0,50 por cento, 0,75 por cento e 1 por cento, em relação ao peso seco do solo e os ensaios triaxiais CID em amostras de areia foram realizados para uma densidade relativa de 50 por cento e umidade de 10 por cento, com teores de pérolas de EPS de 0 por cento, 0,50 por cento e 0,75 por cento, em relação ao peso seco do solo. Os ensaios de cisalhamento direto com bentonita foram realizados com teores de pérolas de EPS de 0 por cento, 0,50 por cento e 0,75 por cento, em relação ao peso seco do solo. Os resultados mostraram que o tipo de solo, o teor de pérolas de EPS e o nível de tensão confinante influenciam positivamente o comportamento mecânico final dos compósitos com relação aos parâmetros de resistência, porém não há uma tendência de comportamento bem definida ao analisar cada fator independentemente. Portanto, o uso de pérolas de EPS em obras geotécnicas de carregamento estático contribuiria com o menor consumo de material natural e a consequente redução dos custos de transporte e volume de material mobilizado. / [en] This study presents the behavior of soils reinforced with EPS (Expanded Polystyrene) beads through experimental study. The soils used were a coluvionar soil, a clean and barely graduated sand and bentonite. Physical characterization, Standard Proctor, consolidated drained triaxial and direct shear tests were performed to establish patterns of behavior that may explain the influence of the addition of expanded polystyrene beads, linking it with shear strength parameters. The CID triaxial was performed on samples of clayey soil compacted within the maximum dry density and optimum moisture content with expanded polystyrene beads ratios of 0 percent, 0.25 percent, 0.50 percent, 0.75 percent and 1 percent by dry weight of soil. CID triaxial tests on sand samples were made to a relative density of 50 per cent and 10 per cent of moisture content, with EPS beads ratios of 0 percent, 0.50 percent and 0.75 percent by dry weight of soil. The direct shear tests with bentonite were made with EPS beads ratios of 0 percent, 0.50 percent and 0.75 percent by dry weight of soil. The results showed that the kind of soil, the EPS content and level of confining stress level influence positively on the final mechanical behavior of the composites with respect to strength parameters, but there is no well-defined pattern of behavior to examine each factor independently. Therefore, the use of EPS beads in geotechnical works, contribute to lower consumption of natural material and the consequent reduction in transport costs and volume of mobilized material.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GeorgeCS_DISSERT.pdf: 2052095 bytes, checksum: 94bcb92ee6c4f6a8299833c1b6b33205 (MD5) Previous issue date: 2010-04-12 / New materials made from industrial wastes have been studied as an alternative to traditional fabrication processes in building and civil engineering. These materials are produced considering some issues like: cost, efficiency and reduction of nvironmental damage. Specifically in cases of materials destined to dwellings in low latitude regions, like Brazilian Northeast, efficiency is related to mechanical and thermal resistance. Thus, when thermal insulation and energetic efficiency are aimed, it s important to increase thermal resistance without depletion of mechanical properties. This research was conducted on a construction element made of two plates of cement mortar, interspersed with a plate of recycled expanded polystyrene (EPS). This component, widely known as sandwich-panel, is commonly manufactured with commercial EPS whose substitution was proposed in this study. For this purpose it was applied a detailed methodology that defines parameters to a rational batching of the elements that constitute the nucleus. Samples of recycled EPS were made in two different values of apparent specific mass (ρ = 65 kg/m?; ρ = 130 kg/m?) and submitted to the Quick-Line 30TM that is a thermophysical properties analyzer. Based on the results of thermal conductivity, thermal capacity and thermal diffusivity obtained, it was possible to assure that recycled EPS has thermal insulation characteristics that qualify it to replace commercial EPS in building and civil engineering industry / Novos materiais desenvolvidos a partir de res?duos industriais v?m sendo estudados como alternativa aos modelos tradicionalmente empregados na constru??o civil. Para desenvolvimento desses materiais s?o considerados fatores como: custo, efici?ncia e redu??o de passivo ambiental. No caso espec?fico de materiais para aplica??o em habita??es situadas em baixas latitudes, como no Nordeste do Brasil, a efici?ncia diz respeito ?s resist?ncias mec?nica e t?rmica, onde o aumento da resist?ncia t?rmica, sem comprometimento da resist?ncia mec?nica, ? desej?vel quando se buscam a isola??o t?rmica e a efici?ncia energ?tica das edifica??es. No presente trabalho s?o apresentados os resultados do estudo de um elemento construtivo composto de placas de argamassa de cimento intercaladas por placa de EPS reciclado, constituindo um painel sandu?che para emprego na ind?stria da constru??o civil. Estuda-se detalhadamente a metodologia de execu??o desses pain?is, definindo-se par?metros para dosagem racional dos materiais que comp?em o n?cleo. Foram confeccionados corpos de prova com massas espec?ficas aparentes de 65 kg/m? e 130 kg/m?. As propriedades termof?sicas dos corpos de prova foram analisadas utilizando-se o equipamento Quick-Line 30TM, que forneceu dados de condutividade t?rmica, capacidade calor?fica e difusividade t?rmica. Com base nos resultados obtidos foi poss?vel constatar as boas caracter?sticas do EPS reciclado como material termoisolante, estando esse apto ? substitui??o do EPS comercial em pain?is de constru??o

Hoy en día existen diversas estructuras en la que se ha dado la aplicación del concreto liviano estructural, por lo que empresas contratistas apuestan por agregados livianos para fabricar concreto liviano de alta resistencia y que cumpla con sus requisitos de diseño. Estos estudios comenzaron a principios de la década de 1980, con óptimos resultados en 1992. Como resultado de todos estos aportes, la información de diseño se ha convertido al alcance de muchos profesionales, y ha permitido que el concreto liviano sea utilizado en alta resistencia y alta durabilidad (Hoff 1992). Es por ello mismo, que nuestra investigación propone el uso de un concreto liviano estructural con perlita de poliestireno expandido en un sistema de albañilería confinada. Este estudio comprende la elaboración del diseño de un concreto liviano estructural; en primer lugar, se investigó un rango apropiado de perlita ya que según Thanon y Jihad (2016) señalan que para obtener óptimos resultados en resistencia a compresión la dosificación de perlita debe variar entre un intervalo de 13-23% ,y es por ello mismo que se escoge trabajar con un porcentaje de 16 % de perlita de poliestireno expandido, pero para términos de comprobación en las propiedades térmicas, también se diseñó con 26% y 36% de perlita; en segundo lugar, para proceder a realizar el diseño del concreto se diseña en base a los requisitos mínimos que establece ACI 318 y con referencias en ACI 211R, la cual interviene en ciertos parámetros para obtener las características de un concreto liviano estructural. / Today there are various structures in which there has been the application of lightweight structural concrete, so contractor companies are committed to lightweight aggregates to manufacture lightweight, high strength concrete that meets its design requirements. These studies conducted in the early 1980s, with optimal results in 1992. As a result of all these contributions, design information has become available to many professionals, and has allowed light concrete to be used for new applications and novelties where high strength and high durability are desirable (Hoff 1992). That is why our research proposes the use of a lightweight structural concrete with expanded polystyrene bead in a confined masonry system for single-family homes. This study includes the development of the design of a lightweight structural concrete; First, a range of bead was investigated since according to Thanon and Jihad (2016) it was pointed out that to obtain optimum results in compressive strength the dosage of perlite must vary between a range of 13-23%, and that is why same that it is chosen to work with a percentage of 16% expanded polystyrene perlite, but for terms of checking the thermal properties, it is also designed with 26% and 36% perlite; secondly, to proceed with the design of the concrete, it is designed based on the minimum requirements established by ACI 318 and with references in ACI 211R, the quality of intervention in specific parameters to obtain the characteristics of a lightweight structural concrete. / Tesis

Submitted by ROBSON ROSA DA SILVA (robsilva31@gmail.com) on 2016-07-04T18:50:31Z No. of bitstreams: 1 Silva_2016_New photonic structures_Self assembly of 1D Te structures_Multifunctional biopolymers and reused plastics.pdf: 40718449 bytes, checksum: 9c299b328a4a54c169de6647b0225f34 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-07T17:57:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_rr_dr_araiq_par.pdf: 1063262 bytes, checksum: cc72dc79773da734cac767490756f56e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-07T17:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_rr_dr_araiq_par.pdf: 1063262 bytes, checksum: cc72dc79773da734cac767490756f56e (MD5) Previous issue date: 2016-05-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nanoestruturas unidimensionais de telúrio (Te1D) na forma de whiskers, fios e hélices foram preparados com facilidade por uma síntese em etapa única na presença de solução aquosa de Pluronic® F68 à baixas temperaturas (< 100 °C) e pressão ambiente. A forma das nanoestruturas puderam ser controladas de acordo com a cinética da reação. Estruturas empacotadas de nanowhiskers e nanofios de Te foram obtidas via auto-organização em interface líquido-líquido e pela técnica de drop-cast em substrato de Si/SiO2. Estruturas híbridas 1D foram obtidas utilizando nanoestruturas Te1D como molde de sacrifício para anexar nanopartículas metálicas ou mesmo produzir nanoestruturas 1D metálicas. Por exemplo, nanoestruturas híbridas 1D foram preparadas decorando nanofios de Te com nanopartículas de Ag em solução aquosa de poli(vinilpirrolidona). Nanoestruturas 1D de Au com forma de nódulos foram preparados por deslocamento galvânico de íons Au3+ em uma mistura de nanohélices de Te, ácido ascórbico e solução aquosa de poli(vinilpirrolidona). Além disso, nanohélices de Te foram funcionalizadas com uma camada resina resorcinol-formaldeído em condições brandas de síntese. A resina de resorcinol-formaldeído é uma via intermédia para explorar a deposição de compostos opticamente ativos tais como nanopartículas de hidroxicarbonato de Tb3+ ou nanopartículas de Au. Para aplicações práticas é essencial que estas nanoestruturas possam ser suportadas em filmes rígidos ou flexíveis de alta qualidade óptica. Filmes de polímeros naturais puros e filmes híbridos de sol-gel epóxi foram avaliados como potenciais matrizes hospedeiras para luminóforos. A fabricação de híbridos é baseada na incorporação de 3-glicidoxipropiltrimetoxissilano na solução homogênea de polímero natural com posterior secagem sobre uma superfície plana. Particularmente, filmes flexíveis de fibroína da seda e acetato de celulose e os seus híbridos derivados exibiram excelentes propriedades ópticas para hospedar compostos opticamente ativos. Por exemplo, compostos de Eu3+ emissores na região do vermelho e corantes fluorescentes foram incorporados em matriz pura de polímero e híbridos epóxi e suas propriedades ópticas foram investigadas. Laser de corantes por feedback distribuído (DFB) foram fabricados dopando grades de difração de fibroína de seda com Rodamina 6G. Devido a sua capacidade de replicar superfícies padronizadas com resolução nanométrica, grades de fibroina da seda dopadas com corante foram depositadas contra a grade de difração de uma mídia de disco compacto comercial. Lasers modificados de DFB baseados em filmes de fibroina contendo nanopartículas espalhadoras de luz de SiO2 e Ag aleatoriamente distribuídas na grade de fibroina demonstraram aumento da intensidade do laser, além de estreitamento da largura do pico de emissão. Filmes híbridos flexíveis e transparentes (> 85%) de fibroina da seda e acetato de celulose modificados com função epóxi e contendo compostos fluorescentes na região do vermelho como complexos β-dicetonato de Eu3+ e nanopartículas de YVO4:Eu3+ em baixa proporção relativa mássica (<5%) foram preparados. De maneira geral, o resultado são filmes homogêneos com funções epoxi e/ou alcoxissilano não hidrolisados disponíveis para outras modificações químicas. Devido a matéria-prima limitada de polímeros naturais para uma alta demanda de fabricação de dispositivos ópticos, é igualmente importante desenvolver materiais com base na reutilização de polímeros sintéticos. Filmes finos de poliestireno foram concebidos por dissolução de poliestireno expandido (EPS) recuperado de resíduos em D-limoneno, um solvente verde proveniente de óleos cítricos. Filmes transparentes dopados com complexos β-dicetonato de Eu3+ demonstraram excelente transparência e aptos para uso em guias de luz. Estes resultados são motivadores para a) a engenharia de nanoestruturas 1D com propriedades ópticas sintonizáveis bem como, b) desenvolvimento de híbridos flexíveis e transparentes baseados em híbridos de polímeros naturais com alta funcionalidade química ou polímeros sintéticos reciclados como potenciais matrizes hospedeiras ópticas almejadas em aplicações fotônicas. / One-dimensional Te nanostructures (Te1D) in the shape of whiskers, wires and helices were prepared by a facile one-pot synthesis in the presence of aqueous Pluronic® F68 solution at low temperatures (< 100 ºC) and ambient pressure. The shape of Te1D nanostructures could be manuvered according with the reaction kinectics. We evaluate some techniques to assemble Te1D nanostructures on the pursuit for complex nanoarchitectures. Bundles of Te nanowhiskers and nanowires were achieved by self-assembly in liquid-liquid interface or by drop-cast technique in Si/SiO2 substrates. 1D hybrid structures have been conceived by using Te1D nanostructures as sacrificial template to attach metallic nanoparticles or even produce metallic 1D nanostructures. For example, 1D hybrid nanostructures were easily prepared by decorating Te nanowires with Ag nanoparticles in aqueous solution of poly(vinylpyrrolidone). Au 1D nanostructures with nodular-like shape were prepared by galvanic displacement of Au3+ ions in a mixture of Te nanohelices, ascorbic acid and an aqueous solution of poly(vinylpyrrolidone). Furthermore, Te1D nanohelices were functionalized with a layer of resorcinol-formaldehyde resin at mild synthesis conditions. The RF resin allowed us to fashion an intermediate pathway to explore the deposition of optically active compounds like Tb3+ hydroxylcarbonate or Au nanoparticles. Seeking practical applications, these nanostructures should be hosted over rigid or flexible films possessing excellent optical properties. Pure natural polymers and epoxy sol-gel hybrids films were evaluated as potential host for luminophors. The fabrication of epoxy hybrids is based on the incorporation of 3-glycidoxypropyltrimethoxysiloxane on the homogenous solution of natural polymer with subsequent casting over flat surface. Particularly, flexible silk fibroin and cellulose acetate films and their derivative hybrids displayed excellent optical properties to host optically active compounds. For instance, red emitting Eu3+ compounds and fluorescent dyes were hosted on pure natural polymer and hybrid films and the optical features of the luminescent films were investigated thoroughly. Distributed feedback dye-lasers were fabricated by doping silk fibroin diffraction gratings with Rhodamine 6G. Owing its ability to mimic patterned surfaces at nanoscale resolution, dye-doped SF gratings were fabricated using replica-casting patterning against a commercial blank digital versatile disc as template. A modified DFB Laser based on SF films with Ag or SiO2 light scattering particles randomly distributed on the grating unveiled an enhancement of laser intensity withal narrowing of emission peak linewidth. Flexible and highly transparent SF- and CA-epoxy hybrids (> 85%) containing red fluorescent Eu3+ b-diketonate complex and YVO4:Eu3+ nanoparticles at low relative content (< 5 wt%) were tailored. In general, the outcome is homogeneous films with epoxy and/or unhydrolized alkoxysilane functions available for further chemical modification. Owing the limited feedstock of natural polymers for high demanding production of optical devices, it is equally important develop materials based on the reuse of synthetic polymers. Thin films of polystyrene were conceived by dissolving waste-recovered expanded-polystyrene (EPS) in D-limonene, a green solvent from citrus oil. Transparent EPS films doped with Eu3+ b-diketonate complex displayed excellent transparency and light waveguiding, These assertions provide a framework that motivates the research on a) engineering of 1D hybrids nanostructures with tunable optical properties and b) flexible natural polymer/epoxy hybrid with enhanced functionality or plastic recycled as potential optical hosts sought in photonic applications. / FAPESP: 2013/12367-6

Trabalho desenvolvido através do projeto de mestrado interinstitucional - MINTER - entre a UTFPR e o IFAM - Manaus, financiado pela CAPES e pela SUFRAMA. / Financiado pela CAPES e pela SUFRAMA. / No estado do Amazonas a questão do gerenciamento dos Resíduos de Construção e Demolição (RCD) merece atenção e soluções que sejam sustentáveis dos pontos de vista ambiental, econômico e social. O RCD gerado, bem como o Poliestireno Expandido (EPS), ainda são descartados ou conduzidos às lixeiras com os agravantes da inexistência de um projeto de gestão, visto haverem problemas com inundações, poluição dos mananciais e, significativa ocupação nos lixões controlados pelo poder público, dentre outros. Outro aspecto relevante refere-se ao uso, pela construção civil, de agregados como o seixo rolado e granito, o primeiro extraído de rios e transportado em balsas percorrendo distâncias superiores a 700 km e o segundo explorado a distâncias superiores a 150 km da cidade de Manaus, causando alto impacto ambiental e elevado custo de logística. Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi estudar a viabilidade técnica da produção de concreto alternativo utilizando RCD e EPSR(Poliestireno Expandido Reciclado) obtido após processo de extrusão e moagem na forma de agregado graúdo ou miúdo. Os RCDs (de concreto) selecionados em obras e britados, bem como, o EPSR foram analisados granulometricamente com a finalidade de serem incorporados à concretos aplicados a fabricação de blocos de alvenaria. Os blocos produzidos foram analisados quanto a resistência mecânica e também quanto à absorção de água. O EPSR possui baixa densidade e contribui para a obtenção de blocos mais leves. / In the Amazon State, the issue of management concerning construction and demolition waste (C&D) deserves attention and solutions that are sustainable from environmental, economical and social standpoints. The RCD produced as well as the expanded polystyrene (EPS), are still discharged in inappropriate places or taken to the dumpsters with the worsening provided by the lack of a management project such as: floods pollution of the water resources (rivers lakes and others) and significant space occupation in the landfills controlled by the city council, among others. Another aspect, related with the civil engineering sector, refers to the usage of components like the pebbles and granite, the first one extracted from rivers and transported by ferries within distances over 700 km and the second one explored within distances over 150 km from Manaus City, causing high environmental impact and high logistics cost. The goal of this research was to study the technical feasibility of producing alternative concrete using RCD and post-consumpting EPS extruded and crushed to transform it in aggregate. The RCDs (of concrete) selected in construction sites and crushed, as well as the EPSR (expanded polystyrene recycled) were analyzed in its granulometric distribution to be used as aggregate on the concrete composition features to obtain wall blocks. The produced blocks were analyzed mechanically and also regarding the water absorption level. The EPSR has low density and contributing to the production of lighter blocks. / 5000-11-25