A coleta eficiente da radiação através de processos de transferência de energia de ressonância Förster (FRET, por sua sigla em inglês) constitui uma forma atraente de melhorar aplicações nanotecnológicas que envolvam o uso da radiação solar como fonte de energia. Sistemas constituídos de zeólita L funcionalizada em sua superfície com ftalocianina (PC) foram estudados visando a inativação de patógenos mediante o uso de luz solar natural. No entanto, na velocidade de fotoinativação observou-se uma dependência com a intensidade da radiação que foi relacionada com a absorção ineficiente de PC na região transversal de 400-650 nm da irradiância solar. Visando uma aplicação nesses sistemas, neste trabalho estudou-se a transferência de energia tipo Förster utilizando os corantes catiônicos Pironina Y (PyY) e Tionina (Th) encapsulados na zeólita L que se caracterizam por absorver na região espectral visível onde a absorção de PC é limitada. Os corantes foram inseridos no interior dos canais da zeólita L por um processo de troca iônica e a distância de separação entre estes foi variada com o carregamento das amostras (% de moléculas inseridas em relação ao espaço disponível na zeólita). Foram preparadas amostras com a inserção de PyY e Th nos canais da zeólita L, individualmente, bem como, amostras dos dois corantes misturados aleatoriamente na razão doador:receptor 1,0:1,4. A transferência de energia foi estudada mediante a detecção da emissão sensibilizada do receptor Th quando o doador PyY foi seletivamente excitado nas amostras de PyY-Th-zeólita L e, através da comparação dos tempos de vida de fluorescência do doador na presença e na ausência do receptor. O conjunto de resultados a diferentes carregamentos sugere a FRET nas amostras testadas, no entanto, devido à baixa emissão de Th detectada, o material preparado não seria adequado para a transferência de energia ao PC. / The efficient harvesting of solar energy through Förster Resonance Energy Transfer processes (FRET) is an attractive way to improve nanotechnology applications involving the use of solar radiation as energy source. Systems based on zeolite L functionalized on its surface with phthalocyanine (PC) have been studied to inactivate pathogens by natural sunlight. However, there was observed a dependency between the photoinactivation rate and the radiation intensity which was related to the inefficient absorption of PC in the vertical cross-section of 400-650 nm of the solar spectral irradiance. Aimed at applying in these systems, we studied the Förster type energy transfer between the cationic dyes Pyronin Y (PyY) and Thionin (Th) encapsulated into the zeolite L which are characterized by absorbing in the visible spectral region where the absorption of PC is limited. The dyes were inserted inside the zeolite L channels through ion exchange process, and the separation distance between them was tuned with the sample loading (% of inserted molecules in relation to the available space in the zeolite). Different samples were prepared with one and two randomly mixed dyes keeping the donor:acceptor ratio in 1.0:1.4. The energy transfer was studied by detection of the acceptor sensitized emission when the donor PyY was selectively excited in PyY-Th-zeolite L samples, and by comparison of the donor fluorescence lifetimes in the presence and absence of the acceptor. The set of results in different loadings suggests FRET in the samples tested, however, due to the low detected emission of Th the prepared material would not be appropriate for energy transfer to PC.

Este trabalho tem como objetivo a síntese e a determinação de propriedades micelares de líquidos iônicos tensoativos (LITs) catiônicos. Dentre as características importantes desses compostos destacamos: alta deslocalização da carga e caráter ácido no hidrogênio H2 do anel heterocíclico e a grande flexibilidade estrutural, estas são relevantes para as propriedades de soluções desses tensoativos, e, consequentemente, para suas aplicações. A influência da variação estrutural nas suas propriedades é importante para modular as propriedades micelares e, por consequência suas aplicações. A síntese de LITs foi realizada por aquecimento convencional e irradiação por micro-ondas, o último método foi o mais eficiente. Inicialmente, estudamos a influência do comprimento da cadeia carbônica (fator importante para a energia de formação de micelas), de cloretos de 1-alquil-3-metilimidazólio, tendo a cadeia n-alquílica 10 a 16 átomos de carbonos. Em seguida, comparamos as propriedades dos LITs acima mencionados com as de tensoativos convencionais, cloretos de 1-alquilpiridínio e cloretos 1-alcanoil-amidoetil benzildimetilamônio. Por fim, estudamos a influência do volume da cabeça-polar, utilizando cloretos de 1-alquil-3-hexadecilimidazólio, tendo a cadeia alquílica secundária 1 a 5 átomos de carbono. As propriedades micelares foram investigadas por tensão superficial, condutividade, calorimetria, espalhamento de luz e ressonância magnética nuclear. Os resultados mostraram que ligações de hidrogênio (devido ao H2 ácido do anel imidazólio) e as interações hidrofóbicas são relevantes para a formação de micelas e que o aumento do volume da cabeça-polar favorece a micelização e a formação de agregados pré-micelares / The objective of this work is the synthesis and determination of the micelar properties of cationic surface-active ionic liquids (SAILs). Among the important characteristics of these compounds are: high charge delocalization and acid character of hydrogen H2 of the heterocyclic ring and large structural flexibility, the latter is relevant to solution properties of these surfactants, hence to their applications. Synthesis of SAILs was carried out by conventional heating or by microwave irradiation, the later method was more efficient. Initially, we studied the influence of the chain length of the alkyl group (an important factor for the energy of micelle formation) of 1-alkyl-3-methylimidazolium chlorides, n-alkyl group having 10 to 16 carbon atoms. Then, we compared the properties of the above mentioned SAILs with conventional surfactants, 1-alkylpyridinium chlorides and 1-alkanoyl-amidoethyl benzyldimethylammonium chlorides. Finally, we studied the influence of the head-group volume, by studying 1-alkyl-3-hexadecylimidazolium chlorides, with secondary n-alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The micelar properties were investigated by surface tension, conductivity, calorimetry, light scattering and nuclear magnetic resonance. Our results have shown that hydrogen bonding (due to the acidic H2 of the imidazolium ring) and hydrophobic interactions are relevant to micelle formation; increasing the head-group volume favors micellization and the formation of pre-micellar aggregates

As propriedades físicas do solo são preponderantes para a qualidade e produtividade da cultura da batata. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar algumas propriedades físicas do solo e a produtividade e qualidade dos tubérculos de batata. O experimento foi instalado em áreas de produção de batata na Chapada Diamantina (BA), de abril a agosto de 2005. O solo foi preparado pelo sistema convencional e pelo sistema alternativo MAFES, ambos associados ou não com a aplicação de Microrganismos Eficazes (EM). Foram avaliadas: a densidade do solo, a estabilidade de agregados, a resistência do solo à penetração, a taxa de infiltração de água e a retenção de água no solo. Também foi avaliada a alteração dessas propriedades do solo em relação à área antes do preparo, que estava sob pastagem de Brachiaria brizantha. A massa de torrões e touceiras colhidas juntamente com os tubérculos, bem como os danos mecânicos verificados durante a colheita mecanizada e a porcentagem de tubérculos com danos causados por larva alfinete, sarna e podridões foram quantificados. A produtividade nos diferentes tratamentos foi avaliada dentro da classificação comercial. Em relação ao pasto, os preparos convencional e MAFES alteraram a maioria das propriedades físicas avaliadas. Na área preparada pelo sistema MAFES foi observado, em relação ao preparo convencional, menor resistência à penetração em profundidades de 20 a 45 cm e entre os camalhões. A taxa de infiltração de água foi semelhante entre as áreas preparadas pelos dois sistemas, porém no sistema convencional a infiltração é mais superficial ocorrendo de forma lateral ao longo do perfil. No sistema MAFES a infiltração ocorreu verticalmente no perfil do solo. Menor porcentagem de tubérculos com danos mecânicos foi obtida na área preparada pelo sistema MAFES, devido, principalmente, a menor massa de torrões e touceiras colhidas juntamente com os tubérculos nessa área. A aplicação de EM teve pouca influência nas propriedades físicas do solo, mas propiciou condições que favoreceram o ataque de larva alfinete e sarna aos tubérculos. Apesar da utilização de EM ter reduzido a produção de tubérculos na área preparada pelo sistema MAFES, a produtividade e qualidade dos tubérculos nessa área foi superior a da área preparada pelo sistema convencional. / The physical soil properties have a relevant role on the yield and quality of potato crop. Thus, the purpose of the present research was to evaluate the effects on some soil physical properties on productivity and quality of potato tubers. The trial was set up in a commercial potato production field located in the Chapada Diamantina, BA, from April to August, 2000. Two distinct soil preparation systems (conventional and MAFES system), either associated or not with application of EM, have been trialed. The following soil properties were evaluated: bulk density, aggregate stability, soil penetration resistance, soil water retention and water infiltration rate. In addition, were evaluated the changes of such soil properties in comparison with the area cultivated with the grass Brachiaria brizantha, prior soil preparation. Other evaluations were performed such as the clod mass and clump of roots harvested together with potato tubers, the level of damage to the tubers caused by mechanical harvesting, and the amount of tubers affected by potato tuber moth, rots, and common scab. The yields of the different treatments were evaluated and tubers graded according to commercial patterns. Compared to the grass, both conventional and MAFES soil preparation systems have changed the physical soil properties studied. MAFES system outperformed the conventional preparation giving lesser resistance to penetration at 20 to 45 cm deep and between hills. The water infiltration rate was similar for both soil preparation systems; however for the conventional system the infiltration pattern is superficial occurring laterally in the soil profile. Regarding MAFES systems, the infiltration occurred vertically. The area prepared MAFES system also gave a fewer percentage of tubers exhibiting mechanical damage, due to smaller clod mass and clump of roots harvested together with potato tubers. EM application did not benefit physical soil properties, however influenced a higher attack of potato tuber moth and common scab. Although the yield decrease in the area prepared with MAFES system when the EM was applied, in this area the productivity and tuber quality outperformed the conventional system.

A coleta eficiente da radiação através de processos de transferência de energia de ressonância Förster (FRET, por sua sigla em inglês) constitui uma forma atraente de melhorar aplicações nanotecnológicas que envolvam o uso da radiação solar como fonte de energia. Sistemas constituídos de zeólita L funcionalizada em sua superfície com ftalocianina (PC) foram estudados visando a inativação de patógenos mediante o uso de luz solar natural. No entanto, na velocidade de fotoinativação observou-se uma dependência com a intensidade da radiação que foi relacionada com a absorção ineficiente de PC na região transversal de 400-650 nm da irradiância solar. Visando uma aplicação nesses sistemas, neste trabalho estudou-se a transferência de energia tipo Förster utilizando os corantes catiônicos Pironina Y (PyY) e Tionina (Th) encapsulados na zeólita L que se caracterizam por absorver na região espectral visível onde a absorção de PC é limitada. Os corantes foram inseridos no interior dos canais da zeólita L por um processo de troca iônica e a distância de separação entre estes foi variada com o carregamento das amostras (% de moléculas inseridas em relação ao espaço disponível na zeólita). Foram preparadas amostras com a inserção de PyY e Th nos canais da zeólita L, individualmente, bem como, amostras dos dois corantes misturados aleatoriamente na razão doador:receptor 1,0:1,4. A transferência de energia foi estudada mediante a detecção da emissão sensibilizada do receptor Th quando o doador PyY foi seletivamente excitado nas amostras de PyY-Th-zeólita L e, através da comparação dos tempos de vida de fluorescência do doador na presença e na ausência do receptor. O conjunto de resultados a diferentes carregamentos sugere a FRET nas amostras testadas, no entanto, devido à baixa emissão de Th detectada, o material preparado não seria adequado para a transferência de energia ao PC. / The efficient harvesting of solar energy through Förster Resonance Energy Transfer processes (FRET) is an attractive way to improve nanotechnology applications involving the use of solar radiation as energy source. Systems based on zeolite L functionalized on its surface with phthalocyanine (PC) have been studied to inactivate pathogens by natural sunlight. However, there was observed a dependency between the photoinactivation rate and the radiation intensity which was related to the inefficient absorption of PC in the vertical cross-section of 400-650 nm of the solar spectral irradiance. Aimed at applying in these systems, we studied the Förster type energy transfer between the cationic dyes Pyronin Y (PyY) and Thionin (Th) encapsulated into the zeolite L which are characterized by absorbing in the visible spectral region where the absorption of PC is limited. The dyes were inserted inside the zeolite L channels through ion exchange process, and the separation distance between them was tuned with the sample loading (% of inserted molecules in relation to the available space in the zeolite). Different samples were prepared with one and two randomly mixed dyes keeping the donor:acceptor ratio in 1.0:1.4. The energy transfer was studied by detection of the acceptor sensitized emission when the donor PyY was selectively excited in PyY-Th-zeolite L samples, and by comparison of the donor fluorescence lifetimes in the presence and absence of the acceptor. The set of results in different loadings suggests FRET in the samples tested, however, due to the low detected emission of Th the prepared material would not be appropriate for energy transfer to PC.

A gestão dos resíduos de construção e demolição (RCD) representa um desafio ambiental tornando inequívoca a necessidade de propor alternativas para os processos desde a sua geração até sua destinação final. Para tal, a Política Nacional de Resíduos Sólidos prioriza, por exemplo, a reciclagem dos RCD, todavia esta prática ainda está se consolidando no Brasil. O objetivo desta tese consistiu na avaliação química e ambiental da utilização dos agregados reciclados de RCD como substrato para cultivo de gramíneas como alternativa à reciclagem destes resíduos. Para tal, realizou-se inicialmente a investigação físico-química dos agregados reciclados amostrados em Piracicaba/SP e Americana/SP. As análises de difração de raios-X indicaram maiores proporções de quartzo e também a presença de calcita representando cerca de 5,0 % das amostras. Quanto a análise dos teores de elementos nutrientes e potencialmente tóxicos, os resultados para Ca, Co, Fe, K, Mg, Mn, Ni, P e S apresentaram distribuição normal, indicando que estes elementos estão presentes em concentrações estimáveis, já para Al, Ba, B, Cd, Na, Pb e Cl- apresentaram distribuição log-normal e As, Cr e Mo não tiveram distribuição atribuída, indicando que esses são particularmente dependentes das fontes de RCD assim como o pH e a condutividade elétrica, embora não fossem determinadas concentrações acima dos limites normativos. Fisicamente, os agregados reciclados de RCD apresentam baixa capacidade de retenção de água e de íons que podem ser elevadas pela adição de matéria orgânica, que apresenta baixa concentração nos RCD conforme análise de fertilidade que também indicou concentrações altas de nutrientes como Ca, Mg, S, Cu, Fe e Zn. Mesmo não apresentando concentrações tóxicas, os agregados reciclados foram submetidos a uma série de testes ecotoxicológicos, sendo realizados ensaios de lixiviação que apontaram como baixa a mobilidade de metais tanto na ausência quanto na presença de matéria orgânica, que também diminuiu a lixiviação de sulfatos e amônio. A necessidade de matéria orgânica foi confirmada nos testes de germinação de sementes, onde a quantidade de 5,0 % (m/m) adicionada aos agregados reciclados de RCD tiveram resultados semelhantes em porcentagem, área e matéria seca em relação a um solo controle. Ainda quanto os testes ecotoxicológicos, extratos solubilizados de RCD não tiveram efeito quando submetidos a bioensaios in vitro utilizando bactérias luminescentes Vibrio fischeri e leveduras Saccharomyces cerevisiae. Por fim, experimento em casa de vegetação para o cultivo da grama-esmeralda (Zoysia japônica) indicou equivalência (p > 0,05) no desenvolvimento das gramíneas em relação a um solo controle, porém o desenvolvimento apresentou decréscimo após o 2º corte (180 dias de experimento), sendo necessário adicionar fontes de N e K. A análise química dos agregados reciclados após o cultivo indicou que os nutrientes foram normalmente absorvidos pelas plantas. Por todos esses aspectos, é-se levado a inferir que os agregados reciclados de RCD são viáveis química e ambientalmente para aplicação como substratos / The management of construction and demolition waste (CDW) represents an environmental challenge making it unequivocal the need to propose alternatives for the processes from their generation to their final destination. To this end, the Brazilian Solid Waste Policy prioritizes, for example, the recycling of CDWs, but this practice is still consolidating in Brazil. The objective of this thesis consisted in the chemical and environmental evaluation of the use of recycled RCD aggregates as a substrate for grass cultivation as an alternative to the recycling of these residues. For this, the physicochemical investigation of the recycled aggregates sampled in Piracicaba/SP and Americana/SP was initially carried out by X-ray diffraction analysis which indicated higher quartz ratios and also the presence of calcite representing about 5.0 % of the samples. The results for Ca, Co, Fe, K, Mg, Mn, Ni, P and S presented a normal distribution, indicating that these elements are present in estimable concentrations, however Al, Ba, B, Cd, Na, Pb and Cl- showed log-normal distribution and As, Cr and Mo had no assigned distribution, indicating that these are particularly dependent on CDW sources as well as pH and electrical conductivity, although they were not certain concentrations above the regulatory limits. Physically, recycled CDW aggregates have low water and ion retention capacity, which can be increased by the addition of organic matter, that presents a low concentration in CDWs according to fertility analysis, which also indicated high concentrations of nutrients such as Ca, Mg, S, Cu, Fe and Zn. Even though no toxic concentrations were present, the recycled aggregates were submitted to a series of ecotoxicological tests. Leaching tests were carried out which indicated that the metal mobility was low both in the absence and presence of organic matter, which also decreased the sulfate and ammonium leaching. The need for organic matter was confirmed in seed germination tests, where the amount of 5.0% (m/m) added to the recycled CDW aggregates had similar results in percentage, area and dry matter in relation to a control soil. As for the ecotoxicological tests, solubilized CDW extracts had no effect when subjected to in vitro bioassays using luminescent bacteria Vibrio fischeri and Saccharomyces cerevisiae. Finally, greenhouse experiment for the cultivation of emerald grass (Zoysia japonica) indicated equivalence (p > 0.05) in the development of grasses when compared to a control soil, but the development showed a decrease after the 2nd cut (180 days of experiment) and it was necessary to add N and K sources. The chemical analysis of the recycled aggregates after cultivation indicated that the nutrients were normally absorbed by the plants. Due to all these respects, is led to infer that recycled CDW aggregates are chemically and environmentally feasible for application as substrates

O objetivo principal desta pesquisa é avaliar a influência que as propriedades estudadas dos agregados exercem sobre propriedades volumétricas e mecânicas de misturas asfálticas densas. Para tanto, foram avaliadas as propriedades de consenso e de origem, especificadas pelo Superpave, de um conjunto de agregados, além de suas densidades, porosidade, absorção e adesividade. Foram estudados agregados de gabro, basalto e areia natural e três tipos de granulometrias, uma denominada AZR, passando acima da zona de restrição da especificação Superpave, e outras duas, obtidas através do sistema de seleção granulométrica Bailey. Também três níveis de energia de compactação foram aplicados às misturas, 75, 110 e 155 golpes por face do corpo-de-prova Marshall. Avaliou-se o comportamento mecânico das misturas através dos ensaios de estabilidade e fluência Marshall, fluência por compressão uniaxial uniforme, fluência por compressão uniaxial dinâmica, resistência à tração, módulo de resiliência e fadiga. Os resultados mostraram que, de uma maneira geral, o agregado de gabro apresentou superioridade em relação ao agregado de basalto e de areia natural, tanto quando analisado isoladamente como quando analisado nas misturas asfálticas. Suas características de forma, angularidade e textura superficial permitiram arranjos entre partículas adequados, formando esqueletos estruturais resistentes à deformação permanente e também à fadiga. As análises das misturas à luz da granulometria mostram que, de uma maneira geral, a granulometria AZR produziu misturas mais estáveis, mais resistentes à deformação permanente e à fadiga. Pôde-se constatar, também, que as propriedades volumétricas são sensíveis às densidades dos agregados e à taxa de absorção destes, além de serem influenciadas diretamente pelas características de superfície dos agregados e pela energia de compactação. Com o aumento da energia de compactação aplicada, as partículas angulosas e rugosas dos agregados de gabro e de basalto arranjaram-se de maneira mais próxima e, por conseqüência, houve a diminuição dos vazios do agregado mineral e elevação da estabilidade e rigidez das misturas, sem, contudo, causar prejuízos à vida de fadiga. Os estudos sobre a absorção de asfalto pelos agregados revelaram que os agregados absorvem mais asfalto quanto mais fina a espessura da película de asfalto que os envolve e, também, que misturas com um mesmo teor de asfalto absorvem quantidades semelhantes de asfalto, sendo o tempo necessário para que a absorção se complete diretamente proporcional à viscosidade (temperatura) do asfalto. / The main objective of this research is to evaluate the influence that the studied properties of aggregates have on volumetric and mechanical characteristics of dense asphalt mixtures. It was evaluated origin and consensus properties, specified by the Superpave, for a set of aggregates, besides their densities, porosity, absorption and adhesiveness. Aggregates of gabbro, basalt and natural sand were studied and three types of aggregate gradations, one called AZR, passing above the zone of restriction of the Superpave specification, and two others, obtained through the Bailey method. Three levels of compaction energy were applied, corresponding respectively to 75, 110 and 155 blows of the Marshall hammer per face of the specimen. The mechanical behavior of the hot mix asphalt (HMA) was evaluated through the Marshall stability and flow, static and dynamic creep, indirect tensile strength, resilient modulus and fatigue tests. The results showed that, in general terms, the gabbro aggregate presented a superior behavior compared to the natural sand aggregate and the basalt aggregate, based on both aggregate and asphalt mixture evaluation tests. Its characteristics of form, angularity and surface texture resulted in an adequate arrangement between particles, building a resistant structural skeleton to both permanent deformation and fatigue cracking. Analyses of the HMA mixtures as a function of gradation showed that, in general terms, AZR mixtures were more stable, more resistant to permanent deformation and to fatigue cracking than Bailey mixtures. It could be evidenced that the volumetric properties depends on the specific gravity and the absorption rate of the aggregates, being also directly influenced by aggregate surface characteristics and compaction energy. Increasing the energy applied for specimen compaction resulted, for the angular and rough particles of gabbro and basalt aggregates, in a closer arrangement, with reduction of the voids in mineral aggregate and increase of the stability and stiffness of the mixtures, without, however, causing damages that could conduct to a shorter fatigue life. The studies about absorption of asphalt by aggregates showed that the smaller the asphalt film thickness the greater the asphalt absorption. The results also showed that HMA with the same asphalt content absorb similar amounts of asphalt, although the necessary time to complete the absorption is directly proportional to the asphalt viscosity (temperature).

A presente dissertação tem por objetivo avaliar o método Bailey de seleção granulométrica de agregados para misturas asfálticas, desenvolvido no Departamento de Transportes de Illinois (IDOT) e que vem sendo usado desde o início da década de 80. Atualmente, pesquisas têm sido desenvolvidas com o intuito de aperfeiçoar a seleção granulométrica e, conseqüentemente, o desempenho de misturas asfálticas, incluindo estudos a respeito do método Bailey. Trata-se de um método de seleção granulométrica por volume que, através de um modo sistemático de ajuste da graduação dos agregados na preparação de uma mistura asfáltica, proporciona um forte esqueleto de agregado para resistir à deformação permanente. Resulta, também, em um adequado volume de vazios no agregado mineral, o que permite um maior teor de ligante e aumento da durabilidade da mistura. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que as misturas Bailey, independentemente do tipo de agregado (basalto ou gabro), apresentam melhores resultados do que as misturas convencionais e termos de relação módulo de resiliência –resistência à tração. Os resultados do ensaio de fluência por compressão uniaxial estática indicam um melhor desempenho da mistura Bailey com basalto, embora a mistura convencional com gabro tenha apresentado um comportamento ligeiramente superior ao da mistura Bailey com gabro. / The main goal of the master thesis is the evaluation of the Bailey method of gradation selection of aggregates for hot mix asphalt (HMA). The method was developed at the Illinois Department of Transportation (IDOT) and it has been used since the early 1980s. Many researches are intending to improve the gradation selection and, consequently, the performance of HMA, including studies about the Bailey method. It is a method that uses a systematic way of selection and adjustment of the aggregate gradation to provide a strong aggregate skeleton. It also provides an adequate amount of voids in the mineral aggregate that result in higher binder content and improved durability. The results obtained in this work show that Bailey asphalt mixtures, for both aggregates considered, are better than conventional mixtures in terms of resilient modulus – tensile strength ratio. The results of static creep tests indicate that the Bailey mixture with basalt aggregates presents the best performance among the evaluated asphalt mixtures.

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2017-03-23T12:34:35Z No. of bitstreams: 1 RENAN SERRALVO CAMPOS.pdf: 14804663 bytes, checksum: d21aa4db3ac6aef546c6f30dc795691b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T12:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENAN SERRALVO CAMPOS.pdf: 14804663 bytes, checksum: d21aa4db3ac6aef546c6f30dc795691b (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The high consumption of natural resources and energy, coupled with the significant amount of solid waste generated by the construction activities, makes this sector one of the most responsible for environmental impacts. The recycling of mineral fraction of construction and demolition wastes (CDW), in form of aggregates, is seen as an alternative to reduce these impacts. In this way, the aim of this study was to investigate the influence of recycled aggregates on the rheological, mechanical properties, physical indexes and surface finish of self-compacting concrete (SCC). For this, eight compositions of SCC were analyzed, using the Repette-Melo method and Alfred model, which is based on the concept of particle packing, for the mix design of concretes. Thus, two reference mixtures, composed only of natural aggregates, were established. The other mixtures used recycled fine and/or coarse aggregates instead of natural aggregates, at 20% by mass. The properties of fresh concrete were evaluated with respect to the flowability, viscosity (measure of the speed of flow), passing ability and segregation resistance. In hardened state, compressive strength, splitting tensile strength, static modulus of elasticity, water absorption by immersion and by capillarity, density and voids index were determined. In this study, rheological characterization of cement pastes and mortars destined to the production of SCC was also carried out using rotational rheometry. Rheological characterization of pastes, mortars and concretes is a suitable way to evaluate the behavior of these composites in fresh state, providing useful information that will aid in mix design process and quality control. Another property evaluated was the surface finish of concretes and mortars and the possible correlation of this with the rheological parameters. Through the results obtained it was possible to verify the loss of fluidity in mortars and concretes that used recycled aggregates. Regarding the mechanical properties, different behaviors were observed in concretes produced with recycled aggregates: those that were dosed by Repette-Melo method did not show a significant decrease of these properties; while the concretes dosed by the concept of particle packing exhibited a great reduction in mechanical properties. Concretes produced with recycled aggregates still showed an increase in water absorption by immersion, voids index and capillary absorption, when comparing to the respective reference mixtures. It was possible to observe a good linear correlation between surface finish and shear stress of mortars. In the case of concretes, the slump-flow was the property that best correlated with the quality of surface finish. / O elevado consumo de recursos naturais e energia, associado ao expressivo montante de res?duos s?lidos gerados pelas atividades de constru??o civil faz deste setor um dos maiores respons?veis por impactos ambientais. A reciclagem da fra??o mineral dos res?duos de constru??o e demoli??o (RCD), na forma de agregados, ? vista como uma alternativa para a diminui??o destes impactos. Isto posto, o objetivo deste estudo foi investigar a influ?ncia dos agregados reciclados nas propriedades reol?gicas, mec?nicas, ?ndices f?sicos e no acabamento superficial de concretos autoadens?veis (CAA). Para isso, foram analisadas oito composi??es de CAA, sendo empregados o m?todo de Repette-Melo e o modelo de Alfred, que tem por base o conceito de empacotamento de part?culas, para a dosagem dos concretos. Assim, foram estabelecidos dois tra?os de refer?ncia, compostos apenas por agregados naturais. As demais misturas utilizaram agregados mi?dos e/ou gra?dos reciclados em substitui??o aos agregados naturais, no teor de 20%, em massa. As propriedades do concreto fresco foram avaliadas no que diz respeito ao espalhamento, tempo de escoamento, habilidade passante e resist?ncia ? segrega??o. No estado endurecido foram determinadas as resist?ncias ? compress?o e ? tra??o por compress?o diametral, o m?dulo de elasticidade est?tico, a absor??o de ?gua por imers?o e por capilaridade, a massa espec?fica e o ?ndice de vazios. Neste estudo tamb?m foi realizada a caracteriza??o reol?gica das pastas de cimento e das argamassas destinadas ? produ??o dos CAA?s, por meio de reometria rotacional. A caracteriza??o reol?gica de pastas, argamassas e concretos ? uma forma adequada para avaliar o comportamento destes comp?sitos no estado fresco, podendo prover informa??es ?teis que auxiliar?o no processo de dosagem e controle de qualidade. Outra propriedade avaliada foi o acabamento superficial dos concretos e argamassas e a poss?vel correla??o deste com os par?metros reol?gicos. Atrav?s dos resultados obtidos foi poss?vel constatar perda de fluidez nas argamassas e concretos que empregaram agregados reciclados. No que tange as propriedades mec?nicas, foram observados comportamentos distintos nos concretos produzidos com agregados reciclados: ?queles dosados pelo m?todo de Repette-Melo n?o apresentaram decr?scimo significativo destas propriedades; enquanto que, os concretos dosados com base no conceito de empacotamento de part?culas exibiram grande redu??o nas propriedades mec?nicas avaliadas. Os concretos produzidos com agregados reciclados ainda apresentaram aumento na absor??o de ?gua por imers?o, no ?ndice de vazios e na absor??o capilar, quando comparados aos respectivos tra?os de refer?ncia. Foi poss?vel observar boa correla??o linear entre o acabamento superficial e a tens?o de cisalhamento das argamassas. No caso dos concretos, o di?metro de espalhamento foi a propriedade que melhor se correlacionou com a qualidade do acabamento superficial.

Esse trabalho tem como objetivo estabelecer um método simples de ensaio que permita determinar a resistência à tração e módulo elástico de partículas individuais de agregados graúdos naturais submetidas à carga de compressão. O método de ensaio foi desenvolvido baseado no ensaio de carga pontual (Point Load Test) que permite obter a resistência à tração de partículas. Para a determinação do módulo de elasticidade foi acoplado ao método um LVDT e foi satisfeita a condição para aplicação da teoria de contato de Hertz (contato curvo-plano entre as partículas e as fixações de aplicação da carga). Inicialmente a metodologia foi avaliada utilizando como material de referência partículas de vidro (com geometrias similares aos agregados). Após a validação no vidro, o método de ensaio foi aplicado em agregados graúdos de granito. Propôs-se um método de seleção de partículas com base na sua distribuição de frequência de absorção, com o intuito de reduzir a quantidade de partículas testadas mecanicamente necessárias para obter a distribuição de Weibull da resistência à tração (e módulo de elasticidade). Para tanto, foi feita a determinação da absorção de água individual de centenas de partículas selecionadas por amostragem a esmo da população de agregados. Com base nos resultados, foi possível determinar a distribuição de Weibull da resistência à tração e módulo de elasticidade das partículas. Observou-se que as resistências à tração variaram de 3 a 15 MPa. Os agregados possuíam aproximadamente 10% da população de partículas com resistência à tração inferior a 5 MPa, o que pode influenciar as classes de resistência à compressão de concretos >50MPa. Os módulos elásticos dos agregados também foram variáveis (18-67 GPa) e aproximadamente 10% da população de partículas com módulo elástico <30 GPa. Isso pode limitar o módulo de elasticidade do concreto (que geralmente é em torno de 27 GPa), dependendo do processo de escolha dos agregados. As funções exponenciais inversas fundamentais entre essas propriedades mecânicas e a porosidade foram confirmadas (para valores médios). / The aim of this work is to establish a simple test method to determine the tensile strength and elastic modulus of individual natural aggregate particles subjected to a compression load. The test method was developed based on the Point Load Test, that allows to obtain the tensile strength of particles. For the determination of the elastic modulus, an LVDT was coupled to the method and the condition for application of Hertz contact theory (curved-plane contact between the particles and the load application fixations) was satisfied. Initially, the method was evaluated using glass particles as reference (with geometries similar to aggregates). After validation on the glass, the test method was applied to coarse granite aggregates. A method of particle selection was proposed based on its absorption frequency distribution, in order to reduce the amount of mechanically tested particles required to obtain the Weibull distribution of tensile strength (and elastic modulus). For this purpose, the determination of the individual water absorption of hundreds of particles selected by random sampling of the population of aggregates was made. Based on the results, it was possible to determine the Weibull distribution of the tensile strength and elastic modulus of the particles. The tensile strengths ranged from 3 to 15 MPa. The aggregates had approximately 10% of the particles population with tensile strength less than 5 MPa, which may influence the classes of concrete with compressive strength > 50MPa. The elastic modulus of the aggregates was also variable (18-67 GPa), with approximately 10% of the particle population with elastic modulus <30 GPa. This may limit the elastic modulus of the concrete (usually around 27 GPa) depending on how the aggregates are selected. The fundamental inverse exponential functions between these mechanical properties and the porosity were confirmed (for mean values).

Expansive clay mineral contamination of road aggregate materials in Texas is a persistent problem. Hydrous layer silicate minerals - particularly smectites - in concretes are associated with decreased strength and durability in Portland cement and asphalt concretes. The Texas Department of Transportation (TXDOT) and Texas A&M Transportation Institute (TTI) evaluated the methylene blue adsorption test for its potential to identify and estimate quantities of expansive clays in aggregate stockpiles. Clay mineral quantification was completed for 27 geologically-diverse aggregate materials from Texas, Oklahoma, and Arkansas. X-ray diffraction analysis (XRD) of separated clays on glass was conducted, and NEWMOD was utilized to model the resulting diffraction patterns. Methylene blue adsorption (MBA) and cation exchange capacity (CEC) of clay fractions (< 2µm) and -40 mesh screenings (< 400 µm) were determined for most aggregates. Many of the aggregates exhibited significant quantities of expansive clay minerals such as smectite, which are linked to deleterious performance properties in concretes. While the majority of aggregates were derived from crushed limestone or calcareous river gravel parent materials, severalexhibited uncommon origins and unusual clay mineralogy. Due to the relatively low number of aggregates tested and diverse geological origins of the different aggregates,it proved difficult to formalize any conclusions abouttrendsbetweenthedifferent aggregate performance properties.