Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1759327 bytes, checksum: de63593ff15f9bde73f6cecea1342ba9 (MD5) Previous issue date: 2005-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement based materials have great potential for providing good waste immobilization solutions, which are both cost effective and also promotes the sustainable development of modern industrial activities. Indeed, several industrial wastes have successfully been used in constructions worldwide, most of them from steel and energy manufacturing processes. Nevertheless, transportation, when needed in places where industrial activities are still incipient can affect the cost effectiveness of its use. In such places, such as in the Northeast of Brazil, red clay bricks industry is chiefly predominant, and little is done for its sustainable development. Even though, some researches have been suggesting that their waste, when ground, can improve some properties of cement based materials. However, in order to implement an effective strategy for its use, more research needs to be done, evaluating the potential immobilization of such waste in systems containing Portland cement. Therefore, the current research: investigated the effect of the finesse on the pozzolanic activity of ground red clay bricks (RC), comparing with a conventional cement industry pozzolan (FC); evaluated the effect of the replacement of cement by RC on the fresh and hardened mechanical properties and permeability in mortar and concrete and on the corrosion of steel reinforcement in concretes. Mortar and concrete samples were cast with different levels of RC replacing cement (0%, 20% and 40%) by mass. The water to binder ratio was kept constant (0.50) in both mix proportions of mortar (1:1,55) and concrete (1:1,55:2,19). The samples were initially cured in water at two different temperatures (room around 23ºC - and 55o C) for 7 days, in air for 21 days, and lately immersed in test solutions (water and 3.5% NaCl solution). The mineralogical compositions of RC and the pozzolan FC were obtained by X-Ray diffraction analysis. The cement used was a CPII-F 32 (Portland Limestone Cement with c.a. 10% of CaCO3). When the parameters related to the porous structure of mortars and concretes containing RC were considered, it can be observed that only mortars presented satisfactory results. With respect to the investigated concretes mechanical performance, it was concluded that, although the use of RC in replacement levels of 20% and 40% had reduced the compressive strength of these concretes, this reduction wasn t proportional to the used replacement level. Indeed samples containing 40% retained 89% of the of the concrete control mix, without replacement, due to its satisfactory pozzolanic activity and filler effect. The dilution of cementitious material by its replacement for RC appears to affect the alkalinity of the studied matrices, reducing its pH´s, which can be an indicative of a major predisposition of these matrices to durability problems due the corrosion of its steel reinforcing / Os produtos à base de cimento Portland possuem um grande potencial de promover soluções para a imobilização de resíduos industriais, as quais, além de serem ecomicamente viáveis, contribuem para o desenvolvimento sustentável das atividades industriais modernas. De fato, vários destes resíduos têm sido utilizados com sucesso em construções no mundo inteiro, sendo a sua grande maioria proveniente da produção de aço e energia. Todavia, a utilização deste tipo de resíduos em regiões de baixa atividade industrial, como o Nordeste do Brasil, pode se tornar economicamente inviável em razão dos custos relativos ao seu transporte. Nesta região em especial, a indústria de cerâmica vermelha é uma das principais atividades industriais e poucas foram a contribuições para o seu crescimento sustentável, embora alguns pesquisadores venham sugerindo que seus resíduos, quando moídos, podem promover melhorias em algumas propriedades de misturas de cimento contendo esta adição. Entretanto, de modo a implementar uma efetiva estratégia para a utilização destes resíduos, um maior número de pesquisas precisa ser efetuado, avaliando o potencial de imobilização destes resíduos em sistemas contendo cimento Portland. Deste modo, a presente pesquisa: investigou o efeito da finura na atividade pozolânica de resíduos de cerâmica vermelha moídos (RC), comparando-os com uma pozolana convencional utilizada pela indústria de cimento (FC); avaliou o efeito da substituição do cimento por RC na reologia, propriedades mecânicas e permeabilidade de argamassas e concretos e na corrosão de armaduras de concretos. Foram moldadas amostras de argamassas e concretos contendo diferentes teores de substituição do cimento por RC (0%, 20% e 40%) em peso. O fator água/aglomerante foi mantido constante (0,5) tanto nas misturas relativas as argamassas (1:1,55), quanto aos concretos (1:1,55:2,19). As amostras foram inicialmente curadas em água em duas temperaturas distintas (ambiente cerca de 23ºC e 55ºC) por 7 dias, em ambiente de laboratório até os 21 dias, e posteriormente imersas nas soluções de teste (água pura e solução salina de NaCl a 3,5%). As composições mineralógicas do RC e da pozolana FC foram obtidas por análise de difração de Raios-X. O cimento utilizado foi o CPII-F 32 (Cimento Portland com Filler com 10% de CaCO3). No tocante aos parâmetros relacionados à estrutura porosa de argamassas e concretos contendo RC, apenas as primeiras apresentaram resultados satisfatórios. Com relação à performance mecânica dos concretos avaliados, embora a substituição parcial do cimento por RC na confecção dos mesmos em teores de 20% e 40% tenha provocado uma redução de sua resistência à compressão simples, esta redução não foi proporcional ao teor de substituição utilizado, haja vista que, amostras contendo 40% de substituição ainda retiveram 89% da resistência das amostras de controle, em razão da satisfatória atividade pozolânica do resíduo além de seu efeito filler. A diluição do cimento em decorrência de sua substituição por RC pareceu afetar a alcalinidade das matrizes estudadas, reduzindo seus pH´s, principalmente em ambientes salinos, o que pode ser um indicativo de uma maior predisposição destas matrizes a problemas de durabilidade em decorrência da corrosão das armaduras envoltas pelas mesmas

O concreto com agregados leves, quando comparado ao concreto convencional, reduz consideravelmente o peso nas edificações. No entanto, esse material ainda não está amplamente difundido no Brasil, pois há apenas uma empresa produtora de agregados leves (argila expandida), localizada no estado de São Paulo, ocasionando altos custos de transporte. Uma alternativa para disseminar a tecnologia do concreto leve é a utilização do parque produtivo de cerâmica vermelha espalhado pelo território nacional, para a produção de agregados leves, utilizando a argila vermelha com a adição da cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBCA) para diminuir a massa específica desse material. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de agregados leves destinados a concretos leves produzidos com argila vermelha e a incorporação de CBCA, sinterizados em forno convencional e forno de micro-ondas, visando uma alternativa energeticamente mais eficiente de sinterização de materiais cerâmicos. As caracterizações das matérias-primas foram realizadas por análises de espectroscopia de fluorescência de raios X, perda ao fogo, difração de raios X, termogravimetria, distribuição granulométrica e massa específica real. Os corpos de prova foram conformados por extrusão em três diferentes composições, argila vermelha (referência), argila vermelha com adição de 20 % de CBCA e argila vermelha com adição de 40 % de CBCA, e sinterizados nas temperaturas de 700, 800, 900, 1000 e 1100 ºC. A sinterização convencional ocorreu por 60 min. com taxa de aquecimento de 10 ºC/min. No forno de micro-ondas a sinterização ocorreu de maneira híbrida, com taxa de aquecimento de 50 ºC/min. por 5, 10 e 15 min. Após a sinterização foram realizados os ensaios de retração linear, resistência à compressão, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, termogravimetria, difração de raios-X, microtomografia e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos indicaram que a sinterização em forno de micro-ondas, quando comparada a sinterização em forno convencional, promove aumento dos valores de resistência à compressão e redução dos valores de absorção de água das massas cerâmicas, provavelmente devido ao refinamento da microestrutura. A adição de CBCA possibilitou a redução da massa específica dos corpos de prova, em especial das cerâmicas com 40 % de adição. Os agregados com adição de CBCA sinterizados em forno de micro-ondas apresentaram valores de resistência a compressão e massa específica aparente similares a argila expandida, se mostrando assim como uma alternativa de agregados leves com baixo impacto ambiental no processo de produção, considerando a maior eficiência energética do forno de micro-ondas e do reuso de resíduos agroindustriais. / The lightweight aggregates concrete reduces considerably the weight in buildings compared with the conventional one. However, this type of material has not been widespread yet once there is just one lightweight aggregate (expanded clay) manufacturer locate in São Paulo state, which makes the transportation still costly. Alternatively, the lightweight concrete technology could be spread all over Brazil by locating the red ceramic industrial production throughout the country for lightweight aggregate calcined clay production, using the red clay with the addition of the sugarcane bagasse ash (SCBA) to reduce the specific mass of this material. Thus, the aim of this research is to assess the performance of lightweight aggregates for lightweight concrete produced from red clay with the incorporation of ash from the sugarcane bagasse (SCBA) sintered in conventional oven and microwave, in the search of a more energy-efficient alternative for the sintering of ceramic materials. The characterization of the raw materials was carried out by analysis of X-ray fluorescence spectroscopy, loss on ignition, X-ray diffraction, thermogravimetry, particle size distribution and actual specific mass. The specimens were extruded in three different compositions, red clay (reference), red clay with addition of 20 % of SCBA and red clay with addition of 40 % SCBA, and sintered at temperatures of 700, 800, 900, 1000 and 1100 °C. Conventional sintering occurred for 60 min. with a heating rate of 10 ºC / min. In the microwave oven sintering occurred in a hybrid manner, with a heating rate of 50 ºC/min for 5, 10 and 15 min. After sintering, linear retraction, compressive strength, water absorption, apparent porosity, apparent specific mass, thermogravimetry, X-ray diffraction, microtomography and scanning electron microscopy were performed. The results showed that sintering in microwave oven, when compared to sintering in conventional kiln, promotes an increase in the values of compressive strength and reduction of the water absorption values of the ceramic masses, probably due to the refinement of the microstructure. The addition of SCBA allowed the reduction of the specific mass of the specimens, especially of the ceramics with 40% addition. The aggregates with addition of SCBA sintered in microwave oven presented values of compressive strength and apparent specific mass similar to expanded clay, thus showing as an alternative of light aggregates with low environmental impact in the production process, considering the higher efficiency energy efficiency of the microwave oven and the reuse of agro-industrial waste.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RaimundoJSC_TESE.pdf: 1754370 bytes, checksum: 88d2811dd20d4c281cc4bc5a58cfc6fa (MD5) Previous issue date: 2010-11-16 / The red pottery industry in Piau? state is well developed and stands out at the national context for the technical quality of its products. The floor and wall tile industry, however, is little developed since the state has only one company that produces red clay-based ceramic tiles. This thesis aims at using the predominantly illitic basic mass of the above mentioned industry, with the addition of feldspar and/or kaolin residue in order to obtain products of higher technical quality. Kaolin residue consists basically of kaolinite, muscovite mica and quartz; the feldspar used was potassic. In this experiment, basic mass (MB) was used for experimental control and fifteen formulations codified as follows: F2, F4, F8, F16, F32, FR2, FR4, FR8, FR16, FR32, R2, R4, R8, R16 and R32. All raw materials were dry-milled, classified, formulated and then humidified to 10% water. Thereafter, test samples were produced by unixial pressing process in a rectangular steel matrix (60.0 x 20.0 x 5.0) mm3 at (25 MPa). They were fired at four temperatures: 1080?C, 1120?C, 1160?C, with a heating rate of 10?C/min during up to 10 min in an electric oven, and the last one in an industrial oven with a peak of 1140?C, aim ing to confirm the results found in laboratory and, finally, technological tests were performed: MEA, RL, AA, PA, TRF and PF. The results revealed that the residue under study can be considered a raw material with large potential in the industry of red clay-based ceramic tiles, since the results found both in laboratory and in the industry have shown that the test samples produced from the formulations with up to 4% feldspar and those produced with up to 8% feldspar and residue permitted a reduction in the water absorption rate and an increase in the mechanical resistance while those samples produced with up to 4% residue had an increase in the mechanical resistance when compared to those produced from the basic mass and that the formulation with 2% feldspar and residue presented the best technological properties, lowering the sintering temperature down to 1120?C / A ind?stria de cer?mica vermelha do Piau? ? bem desenvolvida e se destaca no contexto nacional pela qualidade t?cnica de seus produtos. J? a ind?stria de revestimento pouco se desenvolveu, visto que o estado possui uma ?nica empresa que produz revestimento de base argilosa vermelha. Esta tese tem por objetivo utilizar a massa b?sica predominantemente il?tica da ind?stria citada, adicionando ? mesma feldspato e/ou res?duo de caulim com o prop?sito de obter produtos de melhores qualidades t?cnicas. O res?duo caulim ? constitu?do basicamente de caulinita, mica moscovita e quartzo; o feldspato utilizado foi o pot?ssico. Para este experimento, utilizou-se a massa b?sica (MB) para controle experimental e quinze formula??es assim codificadas: F2, F4, F8, F16, F32, FR2, FR4, FR8, FR16, FR32, R2, R4, R8, R16 e R32. Todas as mat?rias-primas foram mo?das a seco, caracterizadas, formuladas, depois umidificadas a 10% com ?gua. Em seguida, foram confeccionados corpos-de-prova por prensagem uniaxial em matriz retangular de a?o (60,0 x 20,0 x 5,0) mm? a (24 MPa), os quais foram queimados em quatro temperaturas: 1080?C, 1120?C, 1160?C, com taxa de aqu ecimento de 10?C/min e patamar de 10 min em forno el?trico, e a ?ltima em forno a rolo industrial e pico de 1140?C com o objetivo de validar os resultados encontra dos em laborat?rio; por ?ltimo, foram realizados ensaios tecnol?gicos: MEA, RL, AA, PA, TRF e PF. Os mesmos mostraram que o res?duo estudado pode ser considerado como mat?riaprima de grande potencial para a ind?stria de pisos e revestimentos cer?micos de base argilosa vermelha, j? que tanto os resultados encontrados em laborat?rio como na ind?stria mostram que os corpos-de-prova produzidos a partir das formula??es com feldspato at? 4% e os produzidos com feldspato e res?duo at? 8% permitiram uma redu??o da absor??o de ?gua e aumento da resist?ncia mec?nica, sendo que os corpos-de-prova produzidos com at? 4% de res?duo tiveram aumento da resist?ncia mec?nica, quando comparados aos corpos-de-prova produzidos a partir da massa b?sica e que a formula??o com 2% de feldspato e res?duo apresentou melhores propriedades tecnol?gicas, reduzindo a temperatura de sinteriza??o para 1120?C

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maressa Budal Arins Bruno.pdf: 5840233 bytes, checksum: 01acb21e863b1fac362408711ebd6277 (MD5) Previous issue date: 2015-01-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The molding process of green sand generates large amount of exhaustion powders. These powders contain silica, carbon, iron oxide, and clay, that is, in their composition are present the elements predominantly found in raw materials employed on the fabrication of: bricks, tiles, cement and ceramic coatings. However, the exhaustion powder is presented as a powder of very fine particle size and higher level of non-plastic materials that can interfere in the performance processing and use of materials in which they are employed. Initially were characterized clays and exhaustion powders from one casting company through analysis of the chemical composition, mineralogy and grain size distribution. In laboratory was used an experimental design to evaluate the influence of the variables: effect of addition exhaustion powder and temperature on the mechanical properties. Thus, test samples were prepared with the adding 0, 10 and 20% powder exhaustion on the ceramic mass and submitted to firing at 800, 900 and 1000 °C. And then were evaluated the properties: linear shrinkage, water absorption, porosity, density and flexural strength at three points. The exhaustion powder was also evaluated as to its environmental classification and the results attended the requirements of the standard. Were produced at the industrial scale holes eight of ceramic blocks with added 0, 10 and 20% exhaustion powder and the ceramic mass burned at 800ºC temperature. The compressive strength and water absorption properties were evaluated. In the laboratory the best strength results were obtained with the addition of 20% of exhaustion powder and temperature of 900ºC. In industrial scale the best strength results were obtained with 10% of exhaustion powder. Finally, the results showed the feasibility of using this waste for the preparation of ceramic materials. / O processo de moldagem em areia verde gera grande quantidade de pós de exaustão. Estes pós contêm sílica, carbono, óxido de ferro, e argila, ou seja, em sua composição estão presentes os elementos predominantemente encontrados em matérias primas empregadas na fabricação de: tijolos, telhas, cimentos e revestimentos cerâmicos. Entretanto, o pó de exaustão apresenta-se como um pó de granulometria muito fina e elevado teor de materiais não plásticos que podem interferir no desempenho de processamento e de uso dos materiais em que sejam empregados. Inicialmente foram caracterizados as argilas e o pó de exaustão proveniente de uma mesma empresa de fundição através de análises da composição química, mineralógica e distribuição granulométrica. Em laboratório foi utilizado um planejamento experimental para avaliar a influência das variáveis: efeito da adição de pó de exaustão e temperatura sobre as propriedades mecânicas. Desta forma, foram confeccionados corpos de prova com adição de 0, 10 e 20% de pó de exaustão na massa cerâmica e submetidos à queima a 800, 900 e 1000ºC. Em seguida foram avaliadas as propriedades de retração linear, absorção de água, porosidade, densidade e resistência a flexão a 3 pontos. O pó de exaustão foi avaliado também quanto a sua classificação ambiental e os resultados atenderam aos requisitos da norma. Em escala industrial foram produzidos blocos cerâmicos de oito furos com adição de 0, 10 e 20% de pó de exaustão na massa cerâmica e queimados na temperatura de 800ºC. Foram avaliadas as propriedades de resistência a compressão e absorção de água. Em laboratório os melhores resultados de resistência mecânica foram obtidos com adição de 20% de pó de exaustão e temperatura de 900ºC. Em escala industrial os melhores resultados de resistência mecânica foram obtidos com 10% de pó de exaustão. Por fim, os resultados mostraram a viabilidade do uso deste resíduo para a preparação de materiais cerâmicos.