Apesar do avanço tecnológico crescente na construção civil, a falta de durabilidade das estruturas de concreto, tanto em edificações como pavimentação, tem sido constatada com acentuada assiduidade e proporção. O compósito cimentício de elevada deformação, também conhecido como Engineered Cementitious Composites (ECC), foi difundido a partir do conceito de concretos de alto desempenho reforçado com fibras, visando suprir o comportamento frágil do concreto convencional e problemas relacionados à falta de durabilidade gerada, principalmente, devido à propagação de fissuras. Neste contexto, o Laboratório de Ensaio de Modelos Estruturais (LEME) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) consolidou, nos últimos cinco anos, um grupo de pesquisa voltado ao estudo do ECC aliado a utilização de materiais nacionais. A concepção tem sido baseada na aplicação de materiais que proporcionem custos mais baixos e fomentem questões de sustentabilidade ambiental. Assim, foram incorporados ao material, fibra de polipropileno (2% em volume) e substituição parcial do cimento por 30% (em volume) de cinza de casca de arroz residual. O presente trabalho visa analisar questões de durabilidade destes compósitos (com e sem a incorporação de cinza), e compará-los a concretos convencionais, através de ensaios relacionados ao estudo da estrutura de poros (absortividade, absorção e índice de vazios, absorção e água por capilaridade, absorção de água pelo método do cachimbo e microscopia eletrônica de varredura), penetração e difusão de íons cloretos, retração livre e restringida, e, por fim, resistência à abrasão. Os resultados obtidos indicam que a incorporação de cinza de casca de arroz melhorou significativamente as propriedades do compósito relacionadas à conexão e solução dos poros, dificultando a passagem de cloretos, além de apresentar resistência à abrasão semelhante ao compósito de referência. Sua desvantagem está relacionada às maiores aberturas de fissuras ocasionadas devido à retração restringida. Entretanto, o trabalho evidencia a viabilidade e vantagem do uso de cinza de casca de arroz na produção do compósito, em termos de durabilidade. / Despite the increasing technological advances in construction, the lack of concrete structures durability, both in buildings and pavement, have been found with severe attendance and proportion. The high strain cementitious composite, also known as Engineered Cementitious Composites (ECC), was widespread from the concept of high performance fiber reinforced concrete, in order to supply the fragile behavior of conventional concrete and problems related to lack of durability generated mainly due to crack propagation. In this context, the Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) consolidated over the last five years, a research group focused on the ECC study allied with the use of national materials. The design has been based on the application materials that provide lower costs and promote environmental sustainability issues. Thus, they were incorporated into the material polypropylene fibers (2% by volume) and partial cement replacement of 30% (by volume) of residual rice husk ash. This study aims to examine durability issues of these composites (with and without rice husk ash), and compare them to conventional concretes, through tests related to the study of pore structure (absorptivity, absorption and void ratio, water absorption by capillarity, water absorption by the pipe method and scanning electron microscopy), penetration and diffusion of chloride ions, free and restrained shrinkage, and, finally, abrasion resistance. The results indicate that the incorporation of rice husk ash significantly improved material properties related to connection and pores solution, hindering the chloride ingress, and presents abrasion resistance similar to the reference composite. Its disadvantage is related to the larger cracks due to restrained shrinkage. However, the work demonstrates the viability and advantage of use rice husk ash in the composite production in terms of durability.

Um grande passivo ambiental da atualidade refere-se à contaminação dos recursos hídricos por hidrocarbonetos. Os atuais sistemas de remediação buscam a utilização de adsorventes alternativos para remoção destes poluentes. O objetivo desta tese de doutorado foi avaliar o uso da cinza de casca de arroz (CCA) e de carvão ativado (CA) na adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em soluções aquosas. A CCA foi gerada a partir do processo de queima de casca de arroz para aproveitamento energético e o CA obtido comercialmente. As propriedades físicas, químicas e microestruturais da CCA e do CA foram caracterizadas através de análises de distribuição granulométrica, área superficial, porosidade, massa específica, capacidade de hidratação, pH, ponto de carga zero, perda ao fogo, carbono total, composição química elementar, determinação de fases cristalinas, determinação de grupos funcionais e análise de imagem. Estudos de adsorção cinéticos e de equilíbrio (isotermas) foram efetuados com soluções padrões de benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno em sistemas monocompostos e em misturas BTEX. A quantificação foi realizada por por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama. Na cinética de adsorção, foram avaliadas as variáveis: tempo de contato adsorvente-adsorbato (15, 30, 60, 120 e 240 minutos); concentração inicial do adsorbato (1, 5, 10 e 20 mg/L) e dosagem do adsorvente (10 e 20 g/L). Os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e Difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais. Isotermas experimentais foram obtidas para cada composto e para a mistura BTEX. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos resultados experimentais para os sistemas com monocompostos. A caracterização das amostras indicou que o CA apresenta microestrutura uniforme com grande área superficial formada por micro e mesoporos e alto teor de carbono. Já a CCA apresenta uma microestrutura heterogênea formada por macroporos e com alto teor de sílica. Os estudos cinéticos demonstraram que a CCA e o CA apresentam capacidades de adsorção altas e semelhantes no tempo de equilíbrio de 120 minutos. De forma geral, a remoção de cada composto na mistura foi menor que a remoção obtida quando em sistemas de monocompostos, onde a capacidade de adsorção se deu na seguinte ordem (em massa de adsorbato por massa de adsorvente): etilbenzeno > xileno > tolueno > benzeno. O modelo cinético de Pseudo-segunda ordem apresentou a melhor correlação para todos os ensaios. As isotermas experimentais obtidas para os monocompostos caracterizam a adsorção em superfícies porosas com formação de monocamada. Os ajustes aos modelos teóricos não apresentaram unanimidade, observando em algumas situações uma correlação adequada para Langmuir e Freundlich. Nas misturas BTEX, as isotermas experimentais para a CCA indicam uma competição pelos sítios ativos do adsorvente entre benzeno/tolueno e entre etilbenzeno/xileno. Os resultados obtidos sugerem que a adsorção de BTEX ocorre preferencialmente através de efeito hidrofóbico já que o CA é um material carbonoso e a CCA configura-se como uma matriz de sílica com fração carbonosa. Os valores de remoção ficaram entre 78,8 e 100%, demonstrando que a CCA apresenta-se como um material alternativo para a adsorção de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno presente em solução aquosas. / The contamination of water resources by hydrocarbons is considered a significant environmental impact. The remediation systems currently search alternative adsorbents to remove this pollutants. The aim of this work was to investigate the use of rice husk ash (RHA) and activated carbon (AC) in the removal of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) from aqueous solutions. The RHA used was generated as a byproduct of the combustion of rice husk for energy generation, while AC was purchased from the market. Samples of both materials were characterized based on physical, chemical, and microstructural standards (grain size distribution, surface area, porosity, specific weight, hydration capacity, pH, zero load test, loss on ignition, total carbon, chemical composition, crystalline phases, functional groups, and image analysis). The adsorption assays were carried out using standard benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene individually and mixed. Quantification of compounds was conducted by gas chromatography with Flame Ionization Detector. Adsorption kinetics was evaluated based on the variables contact time between adsorbent and adsorbate (15, 30, 60, 120, and 240 min), initial adsorbate concentration (1, 5, 10, and 20 mg/L), and adsorbent dose (10 and 20 g/L). The kinetic models pseudo 1st order, pseudo 2nd order, and intra-particle diffusion were adjusted to experimental data. Experimental isotherms were obtained for each compound and for the BTEX mixture. The Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental results for the systems that used one compound at a time. Sample characterization revealed the differences in composition, microstructure, surface area, and pore size between RHA and AC. Kinetic studies showed that RHA and AC have high and similar adsorption capacities at the equilibrium time of 120 min. Generally, the amount of each hydrocarbon removed from the mixture was lower than the removal achieved in the single-compound systems, for which removal rate followed the sequence (adsorbate mass/ adsorbent mass) ethylbenzene > xylene > toluene > benzene. The pseudo 2nd order kinetics model presented the best correlation for all assays. The experimental isotherms obtained for single-compound systems characterized the adsorption on porous surfaces, forming monolayers. No overall concordance was observed in the adjustment of the theoretical models, and in some situations the Langmiur and Freundlich models presented appropriate correlation coefficients. Considering the BTEX mixtures, the experimental isotherms constructed for RHA indicated the existence of competition for active sites of the adsorbent material between benzene and toluene and between ethylbenzene and xylene. The results obtained suggest that BTEX adsorption occurs preferentially through the hydrophobic effect, since AC is a carbonaceous material, while RHA is composed mainly of silica, with a carbonaceous fraction. Removal rates were between 78.8% and 100%, indicating that RHA is an interesting alternative in the removal of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene from aqueous solutions.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cement is the main component of concrete, which is the second most common material used by man. The cement manufacturing process is largely responsible for the emission of carbon dioxide in the atmosphere. The construction industry has been studying the possibility of using agroindustrial byproducts for cement mortars, which aims to reduce the environmental impact of cement production and promote improvements in the performance of concrete. In this context, the rice husk ash is one of the most studied mineral additions, as well as being an industrial waste widely available, generally provides a longer service life of reinforced concrete structures. This paper investigates the microstructure and durability of rice husk ash and residual natural, unprocessed prior production of structural concrete. We studied prototypes of concrete with dimensions of 20 x 20 x 75 cm with partial replacement of cement by rice husk ash and milled in natural levels of 0%, 15% and 25% in the relations / ag 0.45; 0 55 and 0.65. These prototypes were exposed to natural environmental conditions, up to 540 days. We conducted tests of compressive strength, water chemically combined (AC), mercury intrusion porosimetry (MIP), accelerated penetration of chlorides (EAPC) by the method of ASTM C 1202 and total chlorides retained. The results showed that the compressive strength at 540 days showed the highest values for mixtures with crushed CCA, while mixtures containing natural CCA showed the lowest resistance being lower than the reference blend. In assay mixtures containing CCA AC ground showed the best performance. For testing PIM, mixtures that showed the highest amounts of mesopores and pores of gel mixtures were milled with CCA, where there was the refinement of the pores of the 91 days to 540 days, thereby reducing the porosity of these mixtures. For the test of EAPC, mixtures ground with CCA showed the lowest cargo bystanders, especially the mixture with 25% substitution. The blends with natural CCA showed loads passers below the reference mixture, showing a good performance. For the assay of the total content of chloride retained, mixtures with CCA ground showed the lowest levels, confirming that the best performance of CCA promotes grinding on concrete. The blends with natural CCA showed values very close to the reference mixture. The results show the technical feasibility of CCA natural levels in 15% of partial replacement of cement. / O cimento é o principal componente do concreto, que é o segundo material mais utilizado pelo homem. O processo de fabricação do cimento é o maior responsável pela emissão de dióxido de carbono na atmosfera. A indústria da construção civil vem estudando a possibilidade de utilizar subprodutos agroindustriais em substituição ao cimento, cujo objetivo é reduzir o impacto ambiental da produção do cimento e promover melhorias no desempenho do concreto. Neste contexto, a cinza de casca de arroz é uma das adições minerais mais estudadas, pois além de ser um resíduo industrial amplamente disponível, geralmente proporciona uma vida útil maior às estruturas de concreto armado. O presente trabalho investiga a microestrutura e durabilidade da cinza de casca de arroz residual e natural, sem beneficiamento prévio, na produção de concreto estrutural. Foram estudados protótipos de concreto com dimensões de 20 x 20 x 75 cm com substituição parcial de cimento por cinza de casca de arroz moída e natural nos teores de 0%, 15% e 25%, nas relações a/ag 0,45; 0,55 e 0,65. Estes protótipos foram expostos em condições ambientais naturais, até 540 dias. Procederam-se os ensaios de resistência à compressão axial, água quimicamente combinada (AC), porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM), penetração acelerada de cloretos (EAPC) pelo método da ASTM C 1202 e cloretos totais retidos. Os resultados obtidos demonstraram que a resistência à compressão axial aos 540 dias atingiram os maiores valores para as misturas com CCA moída, enquanto que as misturas contendo CCA natural apresentaram as menores resistências, sendo inferior à mistura referência. No ensaio de AC as misturas com CCA moída apresentaram o melhor desempenho. Para o ensaio de PIM, as misturas que apresentaram as maiores quantidades de poros de gel e mesoporos foram as misturas com CCA moída, onde observou-se o refinamento dos poros dos 91 dias para os 540 dias, reduzindo assim a porosidade destas misturas. Em relação ao ensaio de EAPC, as misturas com CCA moída apresentaram as menores cargas passantes, com destaque para a mistura com 25% de substituição. As misturas com CCA natural apresentaram cargas passantes inferiores à mistura referência, mostrando um bom desempenho. Para o ensaio do teor total de cloretos retidos, as misturas com CCA moída apresentaram os menores níveis, confirmando o melhor desempenho que a moagem da CCA promove no concreto. As misturas com CCA natural apresentaram valores muito próximos à mistura referência. Os resultados obtidos mostram a viabilidade técnica da CCA natural nos teores de 15% de substituição parcial de cimento.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-09-29Bitstream added on 2014-06-13T19:12:00Z : No. of bitstreams: 1 silva_car_me_ilha.pdf: 1581663 bytes, checksum: 04a7cea9a02b0556a8a6c33438280fb6 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sika do Brasil / A cura térmica é um processo utilizado para acelerar as reações de hidratação do cimento Portland com objetivo de se obter ganhos de resistência mecânica nas primeiras idades, uma vez que a temperatura atua na velocidade dessas reações. Para uma melhor avaliação da influência que a temperatura exerce no desenvolvimento das propriedades mecânicas do concreto, utiliza-se o Conceito da Maturidade. O Método da Maturidade estima o desenvolvimento das propriedades mecânicas do concreto relacionando-as com o histórico de temperatura ao longo do processo de cura. Este trabalho apresenta resultados experimentais de determinação da resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade do concreto, fabricado com adição de cinza de casca de arroz (CCA), produzida com a queima não controlada da casca, e incorporada à mistura em dosagens de 5% e 10%, em substituição ao cimento em massa. O processo de cura térmica a vapor foi desenvolvido em ciclos de 6 horas, a uma temperatura constante de 80°C. Os resultados mostram um significativo ganho de resistência das amostras com a adição de CCA. Na avaliação pelo Método da Maturidade, foi possível verificar a influência da CCA nos índices de maturidade estudados, bem como na determinação das energias de ativação. / Steam curing is used to accelerate cement hydration reactions with the purpose to enhance mechanical strength of concrete at early ages, since hydration reactions are temperature dependent. In order to evaluate the influence of temperature on the development of mechanical properties of concrete, the maturity concept is used. This method estimates the development of these properties according to the temperature history of concrete along the curing process. This work is based on an experimental study of 80°C steam-cured concrete made with 5% and 10% of rice husk ash (RHA) addition in which the development of some mechanical properties was investigated. The rice husk ash used was obtained from uncontrolled combustion of rice husk. The mechanical properties investigated were the compressive strength, the tensile strength, and the modulus of elasticity. The results show a significant profit of resistance of the samples with the addition of CCA. In the evaluation for the Maturity Method, were possible to verify the influence of the CCA in the studied indices of maturity, as well as in the determination of the activation energies.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-13Bitstream added on 2014-06-13T19:12:01Z : No. of bitstreams: 1 silva_ej_me_ilha.pdf: 3783689 bytes, checksum: 33016836c826eae75c76a0b521c81b78 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A presente pesquisa contribui para a utilização de cinza de casca de arroz (CCA) na construção civil abordando dois aspectos importantes ainda em discussão na literatura. O primeiro aspecto compreende uma análise da influência que a forma de plantio, clima, solo, cultivares e fonte/quantidade de fertilizantes à base de nitrogênio, utilizados na cultura do arroz, exercem na composição química e nas propriedades cristalográficas da CCA. O segundo aspecto foi aplicar em pastas, argamassas e concretos de alto desempenho uma CCA com baixo teor de carbono, de elevado caráter pozolânico, na condição natural (sem moagem), produzida de uma maneira simples e sem controle de temperatura. De acordo com os resultados obtidos neste trabalho, verifica-se a importância de efetuar ensaios rotineiros de análises químicas e de Difração de Raio-X para manter o controle de qualidade das CCAs produzidas, pois em situação de produção de CCA em larga escala, poderiam ser utilizadas cascas de diferentes origens. Neste trabalho, também ficou comprovada a viabilidade técnica e científica do método de produção de CCA utilizado. O método produz CCA que, dependendo da forma de amassamento dos compósitos, pode dispensar o emprego de moinhos para aumentar a finura e/ou reatividade de CCAs. / This research contributes to the use of rice husk ash (RHA) in the civil building covering two important aspects that still under discussion in the literature. The first one includes an analysis of the influence that the form of planting, climate, soil, rice and source/amount of nitrogen-based fertilizers used in rice cultivation in performing crystallographic properties and chemical composition of the rice husk ash. The second one was to aplicate to the pastes, mortar and concrete of high performance a RHA with low carbon, high pozzolanic character, in the natural physical state (without grinding), produced in a simple way and without control of temperature. According to the results obtained in this research, it is important to do routine testing of chemical analysis and X-ray Diffraction to keep quality control of RHAs produced, because at industrial production in large scale it can be used husks of different origins. This research was also demonstrated the feasibility technical and scientific method of production of RHA used. The method produces RHA that depending on the form of production of the composite may eliminate the use of grinders to increase the fineness and/or reactivity of RHAs.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-10-31Bitstream added on 2014-06-13T20:53:09Z : No. of bitstreams: 1 tashima_mm_me_ilha_prot.pdf: 3625758 bytes, checksum: 6fad98acc3467ec6096e67472b6e906d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Universidade Politecnica de Valencia- Espanha / O presente trabalho apresenta um método de produção de cinza de casca de arroz (CCA) altamente reativa e de coloração clara, bem como o seu comportamento em matrizes de cimento Portland com o intuito de avaliar a atividade pozolânica da CCA. O trabalho está dividido em quatro etapas, a saber: construção de um forno e produção da cinza de casca de arroz, caracterização físico-química da CCA, verificação da atividade pozolânica do material através de métodos instrumentais e, finalmente, ensaios mecânicos em argamassas de cimento Portland. O forno utilizado para a produção da cinza de casca de arroz não apresenta controle de temperatura e, o tempo de queima é bastante longo, aproximadamente 36 horas. Neste método obtém-se cerca de 1,5Kg de cinza por processo de queima. A cinza obtida apresenta uma coloração clara e o seu caráter amorfo foi determinado através de diferentes métodos: difração de Raio-X, determinação do teor de sílica amorfa, análise termogravimétrica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaios mecânicos em argamassas de cimento Portland. O programa experimental também abrange estudos de variação da finura da CCA e estudos com diferentes porcentagens, em substituição ao cimento Portland. Os resultados obtidos foram comparados... / This research show a method of production white amorphous Rice Husk Ash (RHA), therefore, the behaviour of RHA in Portland cement matrix to evaluate the pozzolanic activity of this material. The research can be shared in four steps, to know: construction of an oven and production of rice husk ash, physical-chemical analysis of the rice husk ash, evaluation of pozzolanic activity of the pozzolan though instrumental analysis and, finally, mechanical properties of Portland cement mortars. The oven used for production of rice husk ash didn't have a control of temperature and, the time of burning is so longer, approximately 36 hours. In this method is obtained for about 1,5Kg of ash. The obtained ash has white colour and its amorphous phase were determined though different methods: X-ray diffractometry, determination of amorphous silica, Termogravimetric Analysis (TA), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical properties of Portland cement mortars. Besides that, the experimental procedure involves studies on fineness variation of rice husk ash and different degrees of Portland cement substitution. The obtained results were compared with silica fume, because this is the most similar pozzolanic material with rice husk ash. The RHA produced under this method can be used... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Felipe da Silva Barros null (felipesilvabarros@gmail.com) on 2016-09-26T18:09:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Felipe da Silva Barros.pdf: 3235310 bytes, checksum: 154831ddcf676d7dbf74ddbd6fe0ce2d (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-09-27T12:38:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barros_fs_me_guara.pdf: 3235310 bytes, checksum: 154831ddcf676d7dbf74ddbd6fe0ce2d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T12:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barros_fs_me_guara.pdf: 3235310 bytes, checksum: 154831ddcf676d7dbf74ddbd6fe0ce2d (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Tijolos queimados de argila são muito usados na construção civil, porém consomem altas quantidades de energia durante o processo de queima. Tijolos de solo-cimento são uma alternativa a esses tijolos, pois dispensam a queima, reduzindo o consumo energético em sua produção. Por outro lado, possuem um problema relacionado com a produção de uma de suas matérias primas, o cimento, que envolve a liberação de alta quantidade de CO2 durante seu processo de fabricação, um gás amplamente discutido como um dos responsáveis pelo efeito estufa. Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver e caracterizar (por meio de ensaios de flexão em três pontos e de absorção de umidade) amostras de solo-cimento com substituições de cimento em teores de 25%, 50%, 75% e 100% por cinza de casca de arroz e cal. Os resultados mostram que quanto maior o teor de substituição de cimento, maior é a perda de resistência mecânica das amostras. Entretanto, a resistência característica aumenta conforme o avanço das idades para uma mesma composição, sendo que aos 28 dias de idade as amostras com substituições de cimento em 0%, 25%, 50%, 75% e 100% obtiveram valores de resistência característica equivalentes a 10,81 MPa, 10,20 MPa, 8,97 MPa, 7,75MPa e 6,29 MPa respectivamente. Em termos absorção de água, apesar de identificado o aumento de seus valores conforme o aumento da substituição de cimento e também com o avanço da idade das amostras, todos os materiais foram aprovados em comparação com os requisitos da norma NBR 8491. Esta norma exige um máximo de 20% de absorção de água, sendo o maior valor encontrado equivalente a 14,52% para a amostra com 100% de substituição e 28 dias de idade. Esses valores indicam a possibilidade de substituição do cimento por cinza de casca de arroz mais cal, sendo a substituição mais adequada a de 75%. / Burnt clay bricks are widely used in construction industry, but consume high amount of energy during the burning process. Clay-cement bricks are an alternative to these bricks as dispense burning, reducing the energy consumption in its production. However, they have a problem related to the production of one of its raw material, the cement, which involves the release of high amounts of CO2 during its manufacturing process, a gas responsible for the greenhouse effect. This work had as main study point to develop and characterize (by bending tests and water absorption) clay-cement samples with cement replacements in content of 25%, 50%, 75% and 100% by rice husk ash and lime. The results show that the strength reduces while the cement replacement is increased. On the other hand, the strength increases in function of time for the same composition. Therefore, at 28 days of age the samples with cement substitutions of 0%, 25%, 50%, 75% and 100% obtained 10.81 MPa 10.20 MPa, 8.97 MPa, 6.29 MPa and 7,75MPa respectively. In terms of water absorption, the amount of absorbed water was higher for the samples with higher age and lower cement content, but all the samples were approved compared to the requirements of ABNT 8491, which requires a maximum 20% of water absorption, being the highest value equivalent to 14.52% for the sample with 100% of cement substitution and 28 days of age. These values indicate the possibility of cement replacement by rice husk ash and lime, being the most appropriate replacement equivalent of 75%.

Resumo: A cura térmica é um processo utilizado para acelerar as reações de hidratação do cimento Portland com objetivo de se obter ganhos de resistência mecânica nas primeiras idades, uma vez que a temperatura atua na velocidade dessas reações. Para uma melhor avaliação da influência que a temperatura exerce no desenvolvimento das propriedades mecânicas do concreto, utiliza-se o Conceito da Maturidade. O Método da Maturidade estima o desenvolvimento das propriedades mecânicas do concreto relacionando-as com o histórico de temperatura ao longo do processo de cura. Este trabalho apresenta resultados experimentais de determinação da resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade do concreto, fabricado com adição de cinza de casca de arroz (CCA), produzida com a queima não controlada da casca, e incorporada à mistura em dosagens de 5% e 10%, em substituição ao cimento em massa. O processo de cura térmica a vapor foi desenvolvido em ciclos de 6 horas, a uma temperatura constante de 80°C. Os resultados mostram um significativo ganho de resistência das amostras com a adição de CCA. Na avaliação pelo Método da Maturidade, foi possível verificar a influência da CCA nos índices de maturidade estudados, bem como na determinação das energias de ativação. / Abstract: Steam curing is used to accelerate cement hydration reactions with the purpose to enhance mechanical strength of concrete at early ages, since hydration reactions are temperature dependent. In order to evaluate the influence of temperature on the development of mechanical properties of concrete, the maturity concept is used. This method estimates the development of these properties according to the temperature history of concrete along the curing process. This work is based on an experimental study of 80°C steam-cured concrete made with 5% and 10% of rice husk ash (RHA) addition in which the development of some mechanical properties was investigated. The rice husk ash used was obtained from uncontrolled combustion of rice husk. The mechanical properties investigated were the compressive strength, the tensile strength, and the modulus of elasticity. The results show a significant profit of resistance of the samples with the addition of CCA. In the evaluation for the Maturity Method, were possible to verify the influence of the CCA in the studied indices of maturity, as well as in the determination of the activation energies. / Orientador: Jorge Luís Akasaki / Coorientador: Mônica P. Barbosa / Banca: Denise Carpena Coitinho Dal Molin / Banca: Antonio Anderson da Silva Segantini / Mestre

Um grande passivo ambiental da atualidade refere-se à contaminação dos recursos hídricos por hidrocarbonetos. Os atuais sistemas de remediação buscam a utilização de adsorventes alternativos para remoção destes poluentes. O objetivo desta tese de doutorado foi avaliar o uso da cinza de casca de arroz (CCA) e de carvão ativado (CA) na adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em soluções aquosas. A CCA foi gerada a partir do processo de queima de casca de arroz para aproveitamento energético e o CA obtido comercialmente. As propriedades físicas, químicas e microestruturais da CCA e do CA foram caracterizadas através de análises de distribuição granulométrica, área superficial, porosidade, massa específica, capacidade de hidratação, pH, ponto de carga zero, perda ao fogo, carbono total, composição química elementar, determinação de fases cristalinas, determinação de grupos funcionais e análise de imagem. Estudos de adsorção cinéticos e de equilíbrio (isotermas) foram efetuados com soluções padrões de benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno em sistemas monocompostos e em misturas BTEX. A quantificação foi realizada por por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama. Na cinética de adsorção, foram avaliadas as variáveis: tempo de contato adsorvente-adsorbato (15, 30, 60, 120 e 240 minutos); concentração inicial do adsorbato (1, 5, 10 e 20 mg/L) e dosagem do adsorvente (10 e 20 g/L). Os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e Difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais. Isotermas experimentais foram obtidas para cada composto e para a mistura BTEX. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos resultados experimentais para os sistemas com monocompostos. A caracterização das amostras indicou que o CA apresenta microestrutura uniforme com grande área superficial formada por micro e mesoporos e alto teor de carbono. Já a CCA apresenta uma microestrutura heterogênea formada por macroporos e com alto teor de sílica. Os estudos cinéticos demonstraram que a CCA e o CA apresentam capacidades de adsorção altas e semelhantes no tempo de equilíbrio de 120 minutos. De forma geral, a remoção de cada composto na mistura foi menor que a remoção obtida quando em sistemas de monocompostos, onde a capacidade de adsorção se deu na seguinte ordem (em massa de adsorbato por massa de adsorvente): etilbenzeno > xileno > tolueno > benzeno. O modelo cinético de Pseudo-segunda ordem apresentou a melhor correlação para todos os ensaios. As isotermas experimentais obtidas para os monocompostos caracterizam a adsorção em superfícies porosas com formação de monocamada. Os ajustes aos modelos teóricos não apresentaram unanimidade, observando em algumas situações uma correlação adequada para Langmuir e Freundlich. Nas misturas BTEX, as isotermas experimentais para a CCA indicam uma competição pelos sítios ativos do adsorvente entre benzeno/tolueno e entre etilbenzeno/xileno. Os resultados obtidos sugerem que a adsorção de BTEX ocorre preferencialmente através de efeito hidrofóbico já que o CA é um material carbonoso e a CCA configura-se como uma matriz de sílica com fração carbonosa. Os valores de remoção ficaram entre 78,8 e 100%, demonstrando que a CCA apresenta-se como um material alternativo para a adsorção de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno presente em solução aquosas. / The contamination of water resources by hydrocarbons is considered a significant environmental impact. The remediation systems currently search alternative adsorbents to remove this pollutants. The aim of this work was to investigate the use of rice husk ash (RHA) and activated carbon (AC) in the removal of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) from aqueous solutions. The RHA used was generated as a byproduct of the combustion of rice husk for energy generation, while AC was purchased from the market. Samples of both materials were characterized based on physical, chemical, and microstructural standards (grain size distribution, surface area, porosity, specific weight, hydration capacity, pH, zero load test, loss on ignition, total carbon, chemical composition, crystalline phases, functional groups, and image analysis). The adsorption assays were carried out using standard benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene individually and mixed. Quantification of compounds was conducted by gas chromatography with Flame Ionization Detector. Adsorption kinetics was evaluated based on the variables contact time between adsorbent and adsorbate (15, 30, 60, 120, and 240 min), initial adsorbate concentration (1, 5, 10, and 20 mg/L), and adsorbent dose (10 and 20 g/L). The kinetic models pseudo 1st order, pseudo 2nd order, and intra-particle diffusion were adjusted to experimental data. Experimental isotherms were obtained for each compound and for the BTEX mixture. The Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental results for the systems that used one compound at a time. Sample characterization revealed the differences in composition, microstructure, surface area, and pore size between RHA and AC. Kinetic studies showed that RHA and AC have high and similar adsorption capacities at the equilibrium time of 120 min. Generally, the amount of each hydrocarbon removed from the mixture was lower than the removal achieved in the single-compound systems, for which removal rate followed the sequence (adsorbate mass/ adsorbent mass) ethylbenzene > xylene > toluene > benzene. The pseudo 2nd order kinetics model presented the best correlation for all assays. The experimental isotherms obtained for single-compound systems characterized the adsorption on porous surfaces, forming monolayers. No overall concordance was observed in the adjustment of the theoretical models, and in some situations the Langmiur and Freundlich models presented appropriate correlation coefficients. Considering the BTEX mixtures, the experimental isotherms constructed for RHA indicated the existence of competition for active sites of the adsorbent material between benzene and toluene and between ethylbenzene and xylene. The results obtained suggest that BTEX adsorption occurs preferentially through the hydrophobic effect, since AC is a carbonaceous material, while RHA is composed mainly of silica, with a carbonaceous fraction. Removal rates were between 78.8% and 100%, indicating that RHA is an interesting alternative in the removal of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene from aqueous solutions.

O compósito cimentício de elevada capacidade de deformação é um tipo especial de compósito cimentício de alto desempenho reforçado com fibras, cuja principal característica é a alta ductilidade, devido à capacidade de gerar fissuração múltipla quando em carregamento. Este compósito também é conhecido como Engineered Cementitious Composite (ECC), desenvolvido pelo Pesquisador Professor Victor Li na Universidade de Michigan, nos Estados Unidos. Nos últimos cinco anos, o Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) vem desenvolvendo uma linha de pesquisa com o objetivo de adaptar o ECC com materiais locais. Neste intuito, fibras de polipropileno têm sido utilizadas em conjunto com cinza da casca de arroz visando o desenvolvimento de misturas mais viáveis economicamente e mais ambientalmente sustentáveis. Este estudo teve como finalidade avaliar a possibilidade da utilização da cinza de casca de arroz residual (moída em laboratório por 1, 2, 4, 6 e 8 horas) como material pozolânico para substituição parcial de cimento. A caracterização da cinza foi realizada por meio dos ensaios de difração de raio-x, fluorescência de raio-x, perda ao fogo, índice de desempenho, massa especifica e distribuição granulométrica. Este estudo caracterizou compósitos cimentícios de elevada capacidade de deformação contendo 10%, 20% e 30% (em volume) de substituição de cimento por cinza de casca de arroz residual, analisando o comportamento mecânico quanto à tração direta e flexão a quatro pontos. Na busca de um indicativo de durabilidade foram avaliados a absorção e índice de vazios destes compósitos. Além disso, foi realizada a análise da curva de liberação de calor de hidratação para verificar o efeito retardador que a cinza de casca de arroz possa gerar no compósito. E como possível utilização deste compósito como material de reparo, foi analisada a aderência pelo método de cisalhamento oblíquo e pelo método de arrancamento e avaliada a reflexão de fissuras juntamente com a realização de microscopia eletrônica de varredura destes compósitos. Os resultados obtidos mostraram-se satisfatórios para os compósitos com 30% de cinza de casca de arroz moída por 8 e 4 horas, apresentando bons resultados quanto à ductilidade e resistência à propagação de fissuras. / The high strain cementitious composite is a special type of fiber reinforced high performance cementitious composite which main characteristic is the high ductility achieved through the ability to generate multiple cracking under loading. This composite is also known as Engineered Cementitious Composites (ECC), which was first developed by Professor Victor Li at the University of Michigan, in the United States. Over the last five years, the Laboratory of Testings and Structural Models (LEME) of UFRGS has developed a research area aiming to adapt ECC with local materials. In this context, polypropylene fibers were used to substitute PVA fibers and rice husk ash was used to partially replace cement, aiming to develop more cost attractive and greener mixtures. This study analyzed the use of non-processed rice husk ash (grinded in laboratory for 1, 2, 4, 6 and 8 hours) as a pozzolanic material by means of x-ray diffraction tests, x-ray fluorescence, fire loss, performance index, specific mass and particle size distribution. This study characterized, in terms of mechanical behavior, the high strain cementitious composites with 10%, 20% and 30% (by volume) of non-processed rice husk ash as cement replacement. The experimental tests were carried out in terms of direct tensile and four points bending tests. Aiming to obtain a first indication of durability, absorption and void rate tests were performed. Other tests were performed to obtain the hydration heat curve aiming to determine a possible retarding effect that the rice husk ash may cause to the composite. Finally, in order to analyze the use of the composite as a reinforcement material, tests were carried out to obtain the bond behavior in terms of oblique shear and pullout methods. The reflection of cracks was also evaluated along with scanning electron microscopy of the composites. The results were satisfactory for composites with 30% of rice husk ashes grinded for 8 and 4 hours, presenting good results in terms of ductility and resistance to crack propagation.