A produção de ferroníquel está intimamente ligada à indústria siderúrgica. Todas as operações pirometalúrgicas pertencentes à rota de processo (calcinação, redução e refino) visam o melhor aproveitamento energético e a menor quantidade de impurezas no produto final. A etapa de refino pirometalúrgico produz escória rica em ferro e níquel, que normalmente é processada para recuperação destes metais e reinserção no processo, na própria etapa de refino ou no forno de redução, dependendo da quantidade de impurezas. Ensaios realizados com a escória granulada da Mineração Morro Azul mostram que é possível recuperá-los por processos físicos, de maneira similar à existente no local, porém com resultados superiores, mediante algumas alterações propostas para o circuito. / Ferronickel production is intimately connected to the steel industry. All pyrometallurgical operations which comprise the process route (calcining, smelting, refining) aim at better energetic usage and smaller amount of impurities in the final product. The pyrometallurgical refining stage produces slag rich in iron and nickel, which is usually further processed for metal recovery and reinsertion back into the process, in the refining or smelting stages, depending on the amount of impurities. A series of tests carried out on the Mineração Morro Azul granulated refining slag shows that it is possible to recover the metallic particles through physical processing, similarly to the existing facility, but with improved results due to some alterations proposed for the circuit.

A redução no volume de resíduos produzidos, industriais e agrícolas, vem se tornando uma exigência constante em todos os processos de produção. A falta de espaço físico para a disposição destes resíduos, a contaminação ambiental causada por eles, além da necessidade de preservação dos recursos naturais não-renováveis e da diminuição do consumo de energia e emissão de poluentes, tornam a reciclagem e a reutilização dos resíduos uma alternativa bastante atraente. A construção civil apresenta-se como um setor bastante apto à utilização de técnicas de reaproveitamento de resíduos, provenientes das mais diversas indústrias. Além de todos os benefícios ambientais, este reaproveitamento, pela construção civil, pode gerar recursos financeiros, bem como, possibilita a melhora das características de alguns materiais de construção, e pode diminuir o custo de construção, fator importante, quando se avalia o déficit de habitacional existente no Brasil. Neste trabalho, desenvolveu-se um estudo baseado no aproveitamento de escória de aciaria elétrica, resíduo gerado a partir da reciclagem do aço, empregada como agregado para concreto de cimento Portland, em substituição total ou parcial dos materiais convencionais. Os resultados obtidos apontaram para a viabilidade de utilização deste resíduo como agregado. / The reduction on the volume of produced wastes, from industries or agriculture, is becoming a current demand in all production processes. The lack of space to dispose these wastes, the environment contamination caused by them, besides the necessity to preserve the non-renewable natural resources, to reduce energy consumption and greenhouse gas emission , are making wastes recycling and reutilization an interesting alternative. The civil construction presents itself as a field quite able to utilize techniques to reuse wastes from different industries. Besides all the environmental benefits, this reuse by the civil construction can create new profits, as well as, the improvement of the characteristics of some construction materials and it can also decrease the costs of the construction, which is a major factor, considering the Brazilian habitation deficit. In the present work a study was developed based on the reutilization of the electric arc furnace slag, a metallurgic waste from the steel recycling process, employed as an aggregate to the concrete of Portland cement, totally or partially replacing the conventional materials. The obtained results indicate this waste reutilization viability.

Resíduos gerados em diversas indústrias têm sido aproveitados na produção de materiais buscando reduzir o impacto ambiental. No campo das fibras, materiais alternativos vem sendo produzidos em maior quantidade e ganhando destaque na fabricação de compósitos mais adequados ambientalmente. Entre estes produtos está a fibra de escória de alto-forno, microfibra cuja matéria-prima é originária da produção do ferro-gusa, que apresenta vantagens em seu processo produtivo citando-se custo reduzido e ganho ambiental ao proporcionar a ampliação da aplicabilidade de um subproduto gerado em elevada quantidade, tem despertado o interesse no seu uso como reforço de matrizes cimentícias. Neste sentido, a presente pesquisa visa avaliar se, além do beneficio ambiental proporcionado pela utilização da fibra de escória em substituição a outras fibras convencionais, a aplicação deste produto pode proporcionar também benefícios técnicos ao incrementar o desempenho de matrizes cimentícias. Para tanto o programa experimental foi dividido em quatro etapas, sendo a etapa inicial de caracterização dos materiais empregados e da fibra de escória por meio de ensaios de Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A segunda etapa foi proposta buscando avaliar a afinidade existente entre fibra e matriz cimentícia através do ensaio de Le Chatelier. Destinou-se a terceira parte do programa experimental ao preparo dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios e a última para avaliação dos compósitos com relação à: Trabalhabilidade; Resistência à Tração na Flexão; Resistência à Compressão; Módulo de Elasticidade Dinâmico; Retração Restringida e Resistência ao Impacto. Os resultados não confirmaram a hipótese levantada, indicando que o desempenho da adição da fibra de escória em matrizes cimentícias foi insatisfatório, sendo constatada falha na distribuição da fibra através da produção de compósitos heterogêneos, com presença de aglomeração da fibra e incorporação de ar. Mesmo com o problema na dispersão da fibra, considerou-se com potencial promissor o resultado obtido no ensaio de retração restringida, onde foi possível verificar a atuação da microfibra de escória na distribuição das tensões permitindo o retardamento da fissuração nos anéis de argamassa reforçada. Estudos adicionais buscando melhorar a dispersão da fibra também não obtiveram bons resultados. Acredita-se que para fins de reforço em matrizes cimentícias a presença de resina adicionada à fibra de escória no seu processo de fabricação compromete a dispersão do material e, consequentemente, seu uso neste tipo de reforço. / Waste generated in various industries have been utilized in the production of materials seeking to reduce the environmental impact. In the field of fibers, alternative materials have been produced in greater quantity and gaining prominence in the manufacture of composites more environmentally appropriate. Among these products is of blast furnace slag fiber, microfiber whose raw material is sourced from the production of pig iron, which has advantages in its production process by citing the cost savings and environmental gains by providing expansion of the applicability of a byproduct generated in large amounts, has stimulated interest in its use as reinforcement in cementitious matrices. In this sense, this research aims to assess whether, in addition to environmental benefits provided by the use of slag fiber as a substitute for other conventional fibers, application of this product may also offer technical benefits to increase the performance of cementitious matrices. For both the experimental program was divided into four phases, the initial step of characterization of materials used and the slag fiber by tests of X-ray Fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The second step was proposed by assessing the affinity between fiber and cement matrix by testing of Le Chatelier. Allocated to third part of the experimental program to prepare the bodies of the test piece used in the tests and the final assessment for the composites with respect to: Workability; Tensile strength in bending, compressive strength, dynamic modulus of elasticity; Restrained and Retraction Impact Resistance. The results did not confirm the hypothesis, indicating that the performance of slag addition of fiber in cementitious matrices was unsatisfactory, and found fault in the distribution of fiber through the production of composite heterogeneous with the presence of fiber clustering and incorporation of air. Even with the problem in dispersion of fiber, it was considered a promising potential with test result of restrained shrinkage, where it was possible to verify the performance of micro stress distribution in the slag allowing delayed cracking in mortar reinforced rings. Additional studies seeking to improve the dispersion of the fiber also did not obtain good results. It is believed that for purposes of reinforcement in cementitious matrices the presence of resin added to the slag fiber in its manufacturing process compromises the dispersal of the material and hence its use in this type of reinforcement.

A drenagem ácida de minas (DAM) é formada quando certos minerais sulfetados são expostos a condições de oxidação. A DAM é normalmente associada com a mineração de carvão, principalmente de depósitos de rejeitos de carvão, que possuem alta concentração de pirita (FeS2). A neutralização da DAM usando materiais alcalinos, como calcário e escórias de aciaria é uma das técnicas utilizadas para remediação deste problema. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho da escória de aciaria elétrica do forno-panela na neutralização da DAM em leitos de percolação em comparação com calcário, material tradicionalmente empregado para tal fim. A metodologia de trabalho consistiu na construção de dois sistemas em escala de laboratório, um leito em canal aberto e um reator de leito empacotado. Estudos foram conduzidos para avaliar a capacidade de neutralização e a qualidade do efluente tratado, considerando os seguintes parâmetros: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, dureza, sulfatos, condutividade e efeitos toxicológicos para microcrustáceos e peixes. Adicionalmente, foram conduzidos estudos de caracterização da escória antes e após aplicação na neutralização da DAM, visando sua futura destinação. O uso de reator de leito empacotado para tratamento da DAM obteve melhores resultados do que o sistema de canal aberto. O reator evita a percolação do efluente por caminhos preferenciais, aumentando a relação volume tratado/volume de leito. Os ensaios realizados com a escória do forno-panela no reator de leito empacotado demonstraram que esse material apresenta uma alta basicidade, permitindo equalização do efluente de saída para que seja descartado na faixa neutra de pH com a remoção dos metais, enquanto com calcário a remoção dos metais foi parcial, ficando o Fe e Mn com valores acima do permitido pela legislação para o descartes de efluentes. Em ambos os casos, o efluente tratado não apresentou toxicidade. Um dos problemas identificados, para ambos os materiais, foi o recobrimento das partículas pelos hidróxidos metálicos na superfície dos materiais, que reduziu a vida útil dos sistemas e o volume de efluente tratado. O ensaio de expansibilidade demonstra que a escória do forno-panela, na sua forma original, apresenta característica expansiva. Após a neutralização do efluente, a escória apresentou expansão menor que o limite estabelecido na norma ASTM C1260, o que poderia viabilizar sua utilização como agregado na construção civil. Os estudos realizados neste trabalho permitiram concluir que o uso de escórias do forno-panela para neutralização de DAM é uma solução, no sentido de melhorar a qualidade da água em depósitos de rejeitos de carvão, possibilitando um destino para a escória de aciaria elétrica após o tratamento da DAM. / The acid mine drainage (AMD) is formed when certain sulfide minerals are exposed to oxidizing conditions. The AMD is commonly associated with coal mining, especially in coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentration. The neutralization of AMD using alkaline materials, like limestone and steel slag is one of the useful remediation techniques. The aim of this work was to study the performance of an electric steel slag of a ladle furnace in the neutralization of the AMD in a percolation bed in a comparative way with limestone, material normaly used for this purpose. The methodology of this work is based in the set up of two systems at labotatory scale, one with open channel bed and the other with bed packed reactor. The studies were directed in order to evaluate the neutralization capacity and the quality of the treated effluent, considering the following parameters: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, hardness, sulphate, conductivity, and toxicological efects to microcrustacean and fish. Addicionaly, some studies was carried out to caracterize the slag before and after application in the neutralization of the AMD, looking for a future destination. The use of the packed bed reactor for the AMD treatment showed better results than the open channels. The reactor avoids the percolation of the effluent to preferential ways, increasing the volume treated/volume of the bed ratio. The tests carried out with slag of the ladle furnace in the packed bed reactor proves that this material have great basicity allowing the equalization of the effluent output to be discharged in a neutral pH degree with metals removal, while with limestone the metals upstake is partial, remainig Fe and Mn with values above than the allowed by the legislation to effluent discharge. In both cases, the efluent didn’t show toxicity. One of the identified problems to both materials was the metalic hidroxid recovering in the surface, reducing the useful life of the system and the volume of treated effluent. The expansibility tests showed that the ladle furnace slag in the original form have expansive characterists. After the neutralization of the effluent, the slag expansion remains below of the standard border ASTM C1260, and could be possible the use as an aggregate in the civil construction. The results showed in this work allows the conclusion that the use of the ladle furnace slag for neutralization of the AMD is a possible solution to improve the water quality in coal waste deposits.

No Rio Grande do Sul opera uma planta piloto que incinera resíduos do setor coureirocalçadista; o processo de gaseificação e combustão gera uma cinza contendo alto teor de cromo (~55% Cr2O3). O objetivo do presente trabalho foi avaliar a possibilidade de aproveitamento do cromo da “cinza de couro” na produção de aço inoxidável (no reator Forno Elétrico a Arco), utilizando-se como ferramenta a Termodinâmica Computacional. Inicialmente fez-se um estudo sobre os fundamentos termodinâmicos dos sistemas envolvidos. Partiu-se de sistemas simples, com grau crescente de complexidade, avaliando-se a possibilidade de redução do Cr2O3(s) presente na cinza. Após esse estudo, foram realizadas simulações. Nas proporções analisadas, os resultados mostram que não acontece incorporação de cromo ao banho com a adição da cinza, na temperatura de 1600 ºC, pois a escória é saturada em cromo. Na temperatura de 1700 ºC é possível a adição de certa quantidade de cinza, mas, no entanto, sob condições muito especiais, e com baixo rendimento (no melhor resultado obtido, apenas 6% do cromo adicionado através da cinza de couro é incorporado à fase banho). Verificou-se ainda que variar a basicidade da escória causa efeito bastante significativo no retorno de cromo ao banho. Se a cinza de couro for adicionada a um sistema escória-banho que inicialmente contém pouco cromo (é o caso de aços baixa liga), a maior parte do cromo adicionado é incorporada ao banho. Ou seja, adicionar Cr2O3(s) em escória de aços que tem como especificação baixos teores de cromo resulta em melhor aproveitamento do cromo da cinza. Quanto ao sistema CaO-SiO2-CrOx-MgO , verificou-se que a existência de magnésio leva à formação de picrocromita (MgO.Cr2O3), fase de difícil redução pelo silício. Adicionando-se ainda alumina a esse sistema, não se observaram mudanças significativas. / In Rio Grande do Sul State (Brazil) has been working a pilot plant that burns footwear leather waste. The gasification/combustion process generates an ash with high chromium content (~55% Cr2O3). The aim of this work was to evaluate the possibility of using the “leather ash” in the stainless steel production (in the Eletric Arc Furnace), with the aid of computational thermodynamics. The thermodynamic fundamentals of the involved systems were investigated. The possibility of reduction of the Cr2O3(s) present in the ash was evaluated starting at simpler systems, with increasing degree of complexity. After this preliminary study was done, the simulations were carried through. The results showed that incorporation of chromium to the bath by ash addition does not happen in the temperature of 1600ºC, since the slag is saturated in chromium. In the temperature of 1700ºC, it is possible the addition of certain amount of ash, however with low income (in the best result, only 6% of chromium added through the leather ash was incorporated to the bath). It was showed that slag basicity causes a significant effect in the return of chromium to the bath. If the leather ash is added to a slag-metal system which does not contain chromium, or which contains only a low quantity of chromium, the majority of the added chromium will be incorporated to the bath. Thus, Cr2O3(s) addition can be carried out for the production of another kinds of steel (with lower chromium content). It has been verified that magnesium leads to the picrochromite (MgO.Cr2O3) formation; for this phase, the reduction by silicon is not possible. Adding aluminium to the slags results in no significant changes observed.

Orientador: Vladimir Antonio Paulon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:59:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Massucato_CarlosJose_M.pdf: 776667 bytes, checksum: f202112f226f07e627ccbebfb07f5bed (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este estudo teve como objetivo principal avaliar propriedades oriundas da adição de escória de alto-forno à carvão vegetal, do concreto no estado fresco e endurecido, produzido com cimentos que já utilizam em sua composição a escória de alto-forno. Com a determinação da quantidade de escória de alto-forno pelo método de dissolução seletiva, foi possível adicionar escória de alto-forno no concreto até os limites estabelecidos na especificação do cimento de alto-forno (CPIII) pela NBR 5735 (ABNT, 1991) e conhecer o efeito na resistência mecânica, módulo de elasticidade, abatimento, incorporação de ar, tempo de pega e exsudação, em traços de concreto sem adição e com adição de escória de alto-forno à carvão vegetal e à coque. As indústrias de cimento utilizam, em sua maioria, escórias provenientes dos altos-fornos à coque. Entretanto, o tratamento adequado nas escórias de alto-forno à carvão vegetal pode ampliar o consumo deste produto como adição mineral diretamente nas centrais de concreto, com a vantagem de ser uma fonte renovável de energia e eliminar este resíduo que se acumula nas usinas siderúrgicas. O estudo comprovou que, a utilização da escória de alto-forno à carvão vegetal como adição, não provoca alterações nas propriedades do concreto no estado fresco, em comparação com a escória de alto-forno à coque. A resistência à compressão com adição da escória de alto-forno à carvão vegetal aumentou em até 5% em idades superiores a 60 dias em comparação com o concreto sem adição de escória / Abstract: This study had the main purpose to evaluate properties of fresh and hardened concrete in with slag addition of blast furnace from charcoal in concrete produced with cements that already use in its composition the blast furnace slag. With the determination of the amount of slag of blast furnace by the selective method of dissolution, it was possible to add slag of blast furnace in concrete up to the limits established by NBR 5735 (ABNT, 1991) and to know the effect in concrete resistance, modulus of elasticity, slump test, air entrained concrete, setting of the cement and bleeding, in the mix proportions of concrete with and without slag addition of blast furnace from charcoal and coke. The cement industries use in its majority slag from coke deriving from blast furnace. However, the suitable treatment in slag of blast furnace from charcoal can extend the consumption of this product as mineral addition directly in the concrete plant, with the advantage of being a renewable source of energy and to eliminate this residue that accumulates in the siderurgical plants. The study proved that the use of the slag of blast furnace from charcoal as addition in concrete presented the same properties of fresh concrete compared with the slag of blast furnace with coke. The compressive strength increased in 5% at superior ages at 60th day in comparison without slag addition / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Gladis Camarini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeMilito_JoseAntonio_D.pdf: 60807018 bytes, checksum: d77cec46bea9822138fd4024fad50842 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo / Resumo: O gesso é um aglomerante que tem sido muito empregado em revestimento de paredes. Apresenta um bom desempenho, é econômico e de fácil aplicação, mas limitado ao uso interno devido a sua sensibilidade à água. Algumas tentativas têm sido realizadas para melhorar a sua utilização em ambientes sujeitos à umidade. Neste sentido, pesquisas avançam na tentativa de empregar diferentes adições como resinas epóxi, polímeros, cimentos, escórias, impermeabilizantes, entre outros. O objetivo desta tese foi avaliar o desempenho das misturas de gesso com cimento Portland de Alto Forno e sílica ativa nos revestimentos internos e externos sujeitos à umidade. Para isso verificaram-se as propriedades macroscópicas das misturas por meio de ensaios físicos, químicos, físico-químicos e também a avaliação microestrutural utilizando a microscopia eletrônica de varredura. As misturas foram aplicadas em revestimentos de painéis de alvenaria de blocos de concreto e observados visualmente por um período de cinco anos. Além da observação visual foi verificada a resistência de aderência das misturas aplicadas internamente e externamente. Dos resultados obtidos observou-se uma possível coexistência entre o gesso e o cimento e que a adição de sílica ativa na mistura reduz a formação de etringita, principalmente nos revestimentos externos, sujeitos à umidade. A adição de cimento Portland melhora na abrasão e perda de massa, mesmo em idades mais avançadas. Assim, devido ao elevado custo de algumas adições, e as dificuldades de trabalhar com outros tipos de adição na obra, a adição de cimento Portland e sílica ativa ao gesso permitem uma melhoria de resistência, obtendo um revestimento de baixo custo e de fácil manuseio. / Abstract / Abstract: Plaster of Paris is a binding material being used in masonry as a plaster finish coat. Despite being economical, having good performance as and ease with wich it is applied in building, its use is limited to indoors. Some attempts has been made to improve its performance in external environment. In that sense, researches advance in the attempt at using several admixtures like epoxy resins, polymers, cements slags, waterproofing materials among other things. The objective of this thesis is to assess the performance of certain mixtures of rendering material containing plaster of Paris, slag cement and condensed silica fume when applied in the internal and external plaster finish coat. The macroscopic properties of the mixtures were analyzed through physical and chemical tests and also in SEM. Mixtures were applied on coatings of brick and mortar and visually inspected within five years. Bond strengths of the mixtures were measured, both in internal and external walls. Results showed compatibility between plaster of Paris and slag cement and that presence of condensed silica fume in the mixture reduced the formation of etringite, especially in the external coatings. The addition of Portland blastfurnace slag cement reduced the abrasion and the loss of mass, even in older ages. Therefore, due to the high cost of some admixtures, and the difficulty in working with other kinds of admixtures in the construction sites, the mentioned additions to the plaster rendering allow a mechanical strength improvement, thus resulting in low cost and good workability of the plaster finish coat. / Doutorado / Edificações / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Vanessa Gomes da Silva, Maristela Gomes da Silva / Acompanha 1 CD-ROM de Apendices e Anexo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:55:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramadan_JussaraTanesi_D.pdf: 9121770 bytes, checksum: 922d5751838ca1dc378ab9d1297f680e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A produção anual de aço em 2008 foi de cerca de 31 milhões de toneladas O processo siderúrgico gera em média 500 kg de resíduos e co-produtos por tonelada de aço produzido. Desse total, 70% correspondem à geração das escórias. Investigar a possibilidade de moagem da escória de alto-forno para atender às usinas de concreto e indústrias afins é de vital importância como estratégia de sustentabilidade sócioambiental para a cadeia produtiva do aço e do concreto. No entanto, as atuais normas e especificações brasileiras de concreto se apresentam como um obstáculo para isso. Atualmente, a maioria das especificações de concreto é predominantemente prescritiva com alguns aspectos de desempenho. As especificações prescritivas impedem o uso de soluções mais inovadoras que potencialmente podem resultar em produtos com desempenho comparável ou até melhor do que aqueles que são produzidos de acordo com as especificações prescritivas. A solução para o avanço tecnológico é o uso de especificações por desempenho. As especificações por desempenho tratam do que se requer do produto e não prescreve como esse produto deve ser produzido. Em outras palavras, ao invés de partirem dos materiais que compõem o concreto, partem do desempenho desejado, deixando a seleção dos materiais, a dosagem e os métodos construtivos a cargo daqueles que contratualmente devem atender às especificações. Há uma necessidade crescente da inclusão de requisitos de desempenho nas especificações e normas, referentes à durabilidade do concreto, especialmente no que concerne a capacidade de proteção do concreto contra a corrosão da armadura. Isso requer que o desempenho da estrutura, ao longo da sua vida útil, possa ser estimado. Para isso, são necessários modelos de previsão de vida útil que correlacionem os requisitos e subrequisitos de durabilidade, medidos em laboratório por meio de ensaios acelerados, e o desempenho em serviço, obtido por meio de dados nas condições reais. Este trabalho apresenta um estudo laboratorial em concretos com escória de alto-forno, avalia suas principais propriedades, principalmente as relativas à deterioração referente à armadura. Foram avaliados: a retração, a absorção capilar, a resistência à compressão axial, o módulo de deformação, a carbonatação tanto natural quanto acelerada, a carga passante, a resistividade elétrica e o efeito sinérgico da carbonatação e da penetração de cloretos sobre a corrosão da armadura. Este efeito sinérgico foi avaliado por meio de ensaios cíclicos e a medida da profundidade de penetração de cloretos, da profundidade de carbonatação, da resistividade elétrica e do potencial de circuito aberto. Com os resultados obtidos neste estudo, verificou-se que a utilização de elevados teores de escória de alto forno, de maneira geral, ou não teve nenhuma influência ou exerceu uma influência positiva sobre as propriedades estudadas, com exceção da retração e da carbonatação acelerada. Os ensaios cíclicos apresentaram uma maneira de avaliar-se o efeito sinérgico da carbonatação e dos cloretos. Quando todos os resultados de ensaios acelerados cíclicos são comparados observa-se que, de maneira geral, as misturas com CP III-32-RS apresentaram o melhor desempenho no que concerne à corrosão das armaduras. Já os ensaios naturais não foram conclusivos. Além disso, este trabalho avalia a vida útil potencial desses concretos por meio da aplicação de modelos de previsão de vida útil. Independentemente do modelo utilizado para a previsão da despassivação por cloretos, a vida útil prevista aumentou com o aumento do teor de escória de alto-forno. De maneira geral, vida útil das misturas cresceu na ordem CPII-E-32, CP III-32-RS e CP III-32-RS + escória e com o aumento da classe de resistência. No entanto, observou-se que as recomendações da NBR 6118/2003 nem sempre garantem que a durabilidade da estrutura seja necessariamente atingida e não diferenciam misturas cujos desempenhos mostraram-se bem diferentes. As recomendações da NBR 6118/2003 mostraram-se inadequadas para a que uma vida útil mínima aceitável seja atingida. A partir desta avaliação de desempenho, apresentam-se sugestões para a modificação das especificações e normas brasileiras a fim de que sigam a tendência mundial e passem de prescrição ao desempenho. Diretrizes para a criação de especificações por desempenho de concretos com escória de alto-forno, incluindo sugestões para os requisitos e subrequisitos de desempenho, bem como os aspectos estratégicos, táticos e operacionais de sua implementação no Brasil também são apresentados / Abstract: In 2008 alone, the annual steel production in Brazil was around 31 million tons. The steel production process generates an average of 500 kg of residues and co-products per ton of steel. From this total, 70% corresponds to the slags. Although investigating the increase of blast furnace slag use is of extreme importance for the concrete and steel industries' socio-environmental sustainable strategy, the current Brazilian standards and specifications represent a barrier. Currently, most concrete specifications are predominantly prescriptive with some performance requirements. Prescriptive specifications prevent the use of innovative solutions that can potentially result in products with comparable or even better performance than those produced according to prescriptive specifications. The solution for the technology progress is the use of performance specifications. Performance specifications stipulate what is required from the product and do not prescribe how the product should be produced. In other words, they focus on the desired performance rather than on the concrete ingredients, materials selection, proportioning or construction methods. These are the responsibility of those individuals who contractually have to comply with the specifications. There is an increasing need to include performance requirements related to durability in specifications and standards, especially those related to reinforcement deterioration. It requires the performance of the structure to be estimated during its service life. It also requires service life prediction models which can correlate the durability requirements, measured through laboratory testing, and the performance in service, obtained from real exposure condition data. The present thesis presents a laboratory study on concretes containing blast furnace-slag, evaluates their main properties, especially those related to reinforcement deterioration. The following properties were evaluated: shrinkage, capillary absorption, compressive strength, modulus of elasticity, natural and accelerated carbonation, charge passed, electrical resistivity and the synergic effect of carbonation and chloride penetration on the reinforcement corrosion. This synergic effect was evaluated through cyclic testing and the measurement of chloride penetration, carbonation depth, electrical resistivity and open circuit potential. The results of this study showed that the use of high blast furnace slag contents generally either did not have an impact or had a beneficial impact on the properties studied, with exception of shrinkage and accelerated carbonation. The cyclic testing presented a way to evaluate the synergic effect of carbonation and chlorides. When all the accelerated cyclic test results are compared, it can be observed that in general the mixtures containing CP III-32-RS presented a better performance regarding reinforcement corrosion. On the other hand, the natural tests did not present any conclusive results. In addition, this thesis evaluated the potential service life of these concretes through mathematical models. No matter which model was used to predict corrosion initiation due to chloride ingress, the predicted service life increased with the increase of the blast furnace slag content. Generally, the service life of the mixtures increased in the order CPII-E-32, CP III-32- RS e CP III-32-RS + slag and with the increase of the compressive strength. Nevertheless, it was observed that NBR 6118/2003 recommendations do not always guarantee the structure durability and do not differentiate mixtures that performed considerably differently. NBR 6118/2003 recommendations were identified as inadequate to assure an acceptable service life. Based on the performance evaluation of the mixtures, changes to the Brazilian specifications and standards were suggested in order to follow the international trend and to move from prescription to performance. Guidelines to develop performance specifications for concretes containing blast furnace slag were presented, including suggestions for the performance requirements and sub-requirements. The strategic, tactic and operational aspects for their implementation in Brazil were presented, as well / Doutorado / Arquitetura e Construção / Doutor em Engenharia Civil

O controle das características da escória de refino primário pode ser realizado pela adição de fluxantes, sendo comumente utilizado a Fluorita (CaF2), isto porque a Fluorita aumenta a solubilidade de CaO e, por conseguinte, aumenta a capacidade de desfosforação de escória. Apesar disso, alguns estudos advertem sobre o risco de liberação de gás tetra fluoreto de silício, que tem caráter nocivo para o meio ambiente. Outro problema relatado é o aumento do desgaste do revestimento refratário impactando nos custos de produção. Neste trabalho de mestrado o uso de Sodalita Nefelínica como fluxante foi comparado com a Fluorita em relação ao desgaste de refratários a base de MgO-C e à fluidez. Os ensaios consistiram em dopar escória de conversor LD com diferentes quantidades de Fluorita e Sodalita (1, 2, 3, 4 % em massa). Os resultados demonstraram que a Fluorita fornece uma escória com menor ponto de fusão e mais fluida, porém ela causa maior desgaste no revestimento refratário, mais que o dobro do desgaste causado pela Sodalita. Acredita-se que isso tenha ocorrido devido a Fluorita ser capaz de aumentar a dissolução tanto do CaO presente na escória quanto do MgO presente no refratário. Este processo é intensificado pela baixa viscosidade apresentada com este fluxante. / The control of the slag characteristics from primary refining can be accomplished by adding fluxes, being commonly used Fluorite (CaF2). This happens because the fluorite increases the solubility of CaO and thus increases the ability of the slag dephosphorization. Nevertheless, some studies warn about the risk of releasing silicon tetra-fluoride gas which has harmful character to the environment. Another problem reported is the increased wear of the refractory lining impacting on production costs. In this master dissertation the use of Sodalite Nepheline as flux was compared with Fluorite concerning MgO-C based refractories wear and fluidity. The tests consisted of doping LD converter slag with different amounts of Fluorite and Sodalite (1, 2, 3, 4 % mass). The results showed that the Fluorite provides a slag with a lower melting point and becomes more fluid, but it causes greater wear on the refractory lining, more than double the wear caused by Sodalite. It is believed that this has occurred due Fluorite be able to enhance the dissolution of the CaO in slag as well as MgO present in the refractory. This process is intensified by the low slag viscosity presented with this flux.

O uso de escoria de aciaria, principal subproduto das industrias siderúrgicas do processo de conversão do ferro gusa em aço, como matéria-prima na produção de cimento Portland a partir de substituições de parte da escoria de alto forno, apresenta benefícios econômicos e ecológicos, visto que um resíduo industrial tornar-se-á matéria-prima na fabricação do cimento, reduzindo custo de energia, material e depósitos para estocagem de resíduos. Para tal estudo, a escória de aciaria foi submetida a refusão e a diferentes taxas resfriamento, com o objetivo de formar escorias com diferentes graus de cristalinidade. Após resfriamento foram conformados corpos de prova com adição ao cimento Portland de 0; 1,8; 3,6 e 5,4% em peso de escoria de aciaria. Foram determinados tempo de início e final pega, resistência a compressão após 3, 7, 28 e 91 dias da conformação dos corpos de prova, expansibilidade a quente e a frio. Os resultados confirmam que a escória de aciaria apresenta potencial para ser utilizada na indústria cimenteira. A verificação da influência da adição das escorias dará suporte para a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) decidir quanto a viabilidade da mudança do processo atual de resfriamento e quanto a destinação do resíduo. / The use of steel slag, the main byproduct of the steel industries of the process of converting pig iron into steel as raw material for the production of Portland cement by replacing part of blast furnace slag, offering economic and ecological benefits, as that an industrial - waste becomes the raw material in cement production, reducing energy costs, equipment and tanks for storage of waste. For this study, steel slag was subjected to remelting and cooled at different rates, with the goal of forming slag with different degrees of crystallinity. After cooling, specimens with addition to Portland cement of 0, 1,8; 3,6 and 5,4% steel slag were conformed. Were determined the start time and end handle, compressive strength after 3, 7, 28 and 91 days of conformation, hot and cold expandability. The results confirm that the steel slag has the potential to be used in the cement industry. The verification of the influence of the addition of slag will support the National Steel Company (CSN) on the feasibility of changing the current cooling process and the allocation of the new waste.