A reação álcali-agregado é uma patologia do concreto conhecida há mais de 60 anos no meio técnico, e envolve os álcalis, provenientes em maior parte do cimento, e certos constituintes mineralógicos dos agregados. O produto desta reação é um gel higroscópico, que, em contato com a água, aumenta de volume consideravelmente. Os danos decorrentes da reação envolvem principalmente o desenvolvimento de um quadro de fissuração intenso, o que acarreta outras diversas manifestações patológicas, e movimentações de peças estruturais. Os relatos mais freqüentes de ocorrência da reação sempre foram em estruturas hidráulicas, tais como as barragens, em função do permanente contato com a água. Entretanto, nos últimos anos, diversos outros tipos de estruturas têm sido afetados, inclusive fundações de edificios, deixando o problema em evidência. O único modo de combater a reação é prevení-la através do uso de adições minerais, e para tal se faz necessário avaliar o agregado em questão, dispondo de um método de ensaio confiável. Este trabalho buscou analisar um dos métodos de ensaio mais utilizados no mundo todo para avaliar a reação álcali-agregado, a ASTM C 1260. Foram modificados alguns parâmetros de moldagem para verificar a influência destes nos resultados de expansão fornecidos pelo ensaio. Avaliaram-se os fatores: relação água/cimento, consistência da argamassa e forma do grão de agregado, e no total foram conduzidos 63 diferentes ensaios de expansão para analisar a influência destes fatores. Ensaios auxiliares foram realizados para justificar os resultados, e utilizou-se tratamento estatístico para verificação da validade dos mesmos. Foi observado que a forma de britagem do agregado, para posterior realização do ensaio, interfere diretamente nas condições de moldagem. E, o mais importante: isto resulta em expansões diferenciadas na idade de avaliação do agregado. Para evitar classificações errôneas de agregados através do uso da ASTM C 1260, uma norma usada em vários países, sugere-se que sejam fixados o maior número possível de parâmetros de moldagem. / The alkali-aggregate reaction 1s a concrete pathology known for more than 60 years, involving the alkalis (mostly from the cement), and some mineralogical components of the aggregates. The product o f this reaction is a hygroscopic gel that, in contact with water, has its volume greatly increased. The damage resulting from this reaction is mainly a situation of intense craking, which causes other pathological manifestations and movements of the structure. The most frequent reports o f this reaction have always been in hydraulic structures, such as dams, caused by the permanent contact with water. However, in the last few years, many other kinds of structures have been affected, including building foundations; which brought the problem to international evidence. The only way to prevent the expansion caused by the reaction is the use o f mineral admixtures as a substitute o f part o f the cement content, but first it is necessary to evaluate the aggregate in use, with a satisfactory test method. This work' s purpose is to analyze one o f the test methods commonly used throughout the world to evaluate the alkali-aggregate reaction, the ASTM C 1260. Some molding parameters have been modified so as to check their influence on the results of expansion obtained through this test. These factors have been evaluated: water/cement ratio, mortar consistency and shape of the aggregate particle. A total of 63 different tests of expansion were conducted to evaluate their influence. Additional tests were done so as to justify the results, and statistical analysis was used to validate the results. It was observe that the way the aggregate is crushed, for subsequent execution of the test, directly interferes in the conditions of molding. And, the most important: the way the aggregate is crushed results in different expansions and it is increased with the age of the evaluation of the test. To prevent a erroneous classification o f the aggregates through the use of ASTM C 1260, a standard used in many countries, it is suggested that test conditions should be better defined.

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Materials Science and Engineering, 1980. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND SCIENCE. / Vita. / Bibligraphy: leaves 222-228. / by Paul Joseph Lemaire. / Ph.D.

O uso de escória de alto forno como aglomerante alternativo ao cimento portland tem sido objeto de vários estudos no Brasil e no exterior. Além de representar vantagens ao meio ambiente por ser um resíduo, a escória apresenta boas possibilidades de emprego, principalmente pelo baixo custo e por suas vantagens técnicas das quais se destacam a elevada resistência mecânica, a boa durabilidade em meios agressivos, o baixo calor de hidratação. No entanto, o emprego deste material carece de estudos detalhados da retração, muito superior à do cimento portland. Este trabalho teve como objetivo estudar a cinética das retrações autógena e por secagem não restringidas do cimento de escória ativada em função, principalmente, do tipo e teor de ativadores empregados. Para a retração autógena, o corpo-de-prova foi selado com papel alumínio protegido internamente com plástico. As medidas estenderam-se de 6 horas até 112 dias. O fenômeno da retração também foi analisado com base nos resultados dos ensaios de porosimetria, calorimetria, termogravimetria e difração de raios X. Foram empregados como ativadores: silicato de sódio, cal hidratada + gipsita, cal hidratada e hidróxido de sódio. Como referência foi adotado o cimento portland da alta resistência inicial CPV-ARI. De acordo com os resultados obtidos, a ativação da escória com silicato de sódio apresentou retração por secagem e autógena superior à apresentada pelos demais ativadores e pelo cimento portland. A maior parte dessa retração medida ocorre até os 7 dias. A retração por secagem ocorre em dois estágios: o primeiro logo após a desmoldagem e o segundo a partir do início da formação dos produtos hidratados. O início da retração autógena coincide com o segundo estágio da retração por secagem. Com base nos ensaios de microestrutura, são determinantes para a elevada retração do cimento de escória ativada com silicato de sódio: a baixa porosidade, caracterizada pela predominância quase total de mesoporos; o elevado grau de hidratação e natureza dos produtos hidratados, com predominância quase total de silicato cálcio hidratado (C-S-H). Na ativação com cal e com cal mais gipsita, a composição diferente dos produtos hidratados (baixa formação de C-S-H e presença significativa de fases aluminato e sulfoluminato, respectivamente) altera a porosidade e a retração, principalmente a autógena que apresenta valores inferiores à do cimento portland. A ativação com hidróxido sódio é caracterizada pela elevada retração autógena e baixa formação de C-S-H, com presença significativa de fases aluminato. / The use of ground granulated blast furnace slag (BFS) as an alternative binder to portland cement has been the subject of numerous studies in Brazil and other countries. Because BFS is a residue, its use benefits the environment. Furthermore, BFS cement is less costly and shows technical advantages if compared with normal portland cement, namely the higher strength, good durability in aggressive environments, and low heat of hydration. On the other hand, the high shrinkage of BSF cement is often indicated as one of the major limiting aspects for its use. The objective of this research was to study the development of unrestrained autogenous and drying shrinkage of BSF cement as function, mainly, of the chemical activator types and dosages. Autogenous shrinkage was measured in fully aluminum foil and plastic sheet wrapped specimens. Measurements were taken from 6 hours up to 112 days. Shrinkage was also analyzed in conjunction with mercury posorimetry, conduction calorimetry, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction tests. Activators used were sodium silicate, hydrated lime + gypsite, hydrated lime and sodium hydroxide. High early strength portland cement was used as reference. The results showed that autogenous and drying shrinkage were larger when BFS was activated with sodium silicate. Most of the shrinkage occurs before 7 days of hydration. Drying shrinkage occurs in two phases: the first phase immediately after demolding, and the second phase concurrently with the formation of the hydrated products. Autogenous shrinkage coincides with the second phase of the drying shrinkage. Based on microstructure analysis, determining factors could be identified that respond for the high shrinkage of sodium silicate activated BFS cement: low porosity, mostly mesopores; high degree of hydration and chemical nature of the hydrated products, essentially calcium silicate hydrate - C-S-H. Activation with hydrated lime and hydrated lime plus dehydrated calcium results low amounts of C-S-H and significant quantities of aluminate and sulphoaluminate phases, respectively. Porosity and shrinkage, mainly autogenous, are lower than that verified for portland cement mixtures. Activation with sodium hydroxide causes high autogenous shrinkage, small amounts of C-S-H and significant quantities of aluminate phases.

Orientador: José Luiz Pinheiro Melges / Resumo: Atualmente, é vasta a quantidade de materiais estudados com potencial de substituir o cimento Portland em matrizes cimentícias, uma vez que a produção do mesmo é responsável pela emissão de grande quantidade de CO2, o que contribui drasticamente para o efeito estufa. Nesse contexto, os aglomerantes ativados alcalinamente são materiais que prometem qualidades similares ou superiores àqueles à base de cimento, porém produzidos com elementos menos agressivos ao meio ambiente. Neste trabalho, é realizado o estudo da aplicação de Cinza da Casca de Arroz (CCA) com Hidróxido de Sódio (NaOH) na produção de solução alcalina, para ativação do metacaulim, material este que já possui resultados positivos quando ativado com silicato de sódio, e outros ativadores obtidos comercialmente. A solução de CCA-NaOH é utilizada como substituta do silicato de sódio comercial, uma vez que, além de utilizar um resíduo em sua produção, dando a ele uma destinação adequada, observa-se uma significativa economia de energia, já que a produção de silicato de sódio demanda uma grande quantidade de energia para sua obtenção. Para que a solução de CCA-NaOH apresente potencial de ativar o metacaulim, é necessário manter tais materiais, por 24h em meio térmico, para que ocorra a dissolução da sílica do CCA. Utilizando-se a composição CCA-NaOH, foram elaborados 5 traços de argamassa com relações molares SiO2/NaOH iguais a 0.0; 0.4; 0.8; 1.2 e 1.6. Também foram elaborados outros 5 traços com as mesmas relações mo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, the amount of studied materials with the potential to replace Portland cement in cementitious matrices is extensive, since its production is responsible for the emission of a large amount of CO2, which contributes drastically to the greenhouse effect. In this context, alkali-activated binders are materials that promise qualities similar or superior to those based on cement, but produced with elements that are less aggressive to the environment. In this work, Rice Husk Ash (RHA) with sodium hydroxide (NaOH) are used to produce an alkaline solution for the activation of metakaolin, which has already positive results when activated with sodium silicate or others commercially available activators. The RHA-NaOH solution is used as a substitute for commercial sodium silicate, once in addition to use a residue in its production, giving it an adequate disposal, it works with the fact of saving energy, since the production of silicate of sodium consumes a large amount of energy for its obtainment. In order for the RHA-NaOH solution to have the potential to activate metakaolin, it is necessary to keep such materials for 24 hours in a thermal container in order to dissolve the silica from the CCA. Using the RHA-NaOH solution, 5 mixtures of mortar were prepared with SiO2 / NaOH molar ratios equal to 0.0; 0.4, 0.8, 1.2 and 1.6. Another 5 mixtures were prepared with the same molar ratios, but this time using commercial sodium silicate for comparison purposes. It was observed the ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A reação química entre os hidróxidos alcalinos presentes no cimento e fases minerais reativas presentes no agregado dá origem a um gel sílico-alcalino que ao adsorver água se expande, podendo causar expansão e fissuração do concreto, afetando a sua durabilidade. Este fenômeno é chamado de reação álcali-agregado (RAA) e embora seja conhecido há aproximadamente 70 anos no meio técnico, e principalmente estar relacionado às grandes barragens e estruturas de concretos diversas de Usina hidrelétricas, nos últimos anos outros tipos de estruturas têm sido afetadas, inclusive fundações de edifícios, deixando ainda mais o problema em evidência. As medidas preventivas para esta reação já são conhecidas há muito tempo e aplicadas rotineiramente em estruturas de usinas hidrelétricas quando se tem agregados reativos, sendo recentemente normalizadas no Brasil. Porém, ainda existem grandes carências em se combater o fenômeno quando já se encontra instalado no concreto. Diante do exposto, este trabalho, desenvolvido dentro do programa de P&D de Furnas/ANEEL, teve como principal objetivo verificar a potencialidade de compostos a base de Silanos através de testes laboratoriais com vistas à aplicação em concretos contendo agregados reativos na tentativa de minimizar as expansões residuais em estruturas que já se encontram afetadas. As atividades desenvolvidas contemplam ensaios em barras de argamassas que foram tratadas, em três etapas distintas, com compostos a base de silanos. A primeira etapa foi desenvolvida como projeto piloto, e seus resultados serviram de apoio para a realização das etapas seguintes. Nas segunda e terceira etapas foi verificada a atuação dos produtos na prevenção e na mitigação da RAA, respectivamente. Os resultados obtidos na primeira etapa não foram satisfatórios, pois as expansões foram maiores do que as da referência. Já para a segunda e terceira etapas, os procedimentos para aplicação dos tratamentos previram que as barras fossem tratadas sem que estivessem previamente expostas à solução de NaOH, conforme realizado na primeira etapa, o que possivelmente ocasionou o acréscimo das expansões, sem a eficiência do produto. Os resultados obtidos nessas etapas se mostraram eficientes tanto na prevenção quanto na mitigação das expansões residuais da RAA e, embora o lítio produza uma maior eficiência na redução das expansões, os tratamentos à base de silano, e principalmente do tipo octiltrietoxisilano, mostraram muito promissores. Após o lítio, o tratamento à base do silano OCTEO, no teor de 10%, com o surfactante tipo DMSO, em aplicação múltipla, se mostrou mais eficiente. Para complemento da parte experimental da pesquisa, foram realizados ensaios de absorção de água por imersão e análises por microscopia eletrônica de varredura e verificou-se o efeito dos produtos de tratamento nos poros das argamassas. / The chemical reaction between cement alkaline hydroxides and reactive silica present in some aggregates produces an alkaline silicate gel that expands when it adsorbs water and can cause concrete expansion and cracking, thereby affecting durability. This phenomenon is known as alkali-aggregate reaction (AAR) and was first detected over 70 years ago as the cause of deterioration especially in large dams and a number of other concrete structures in hydroelectric power plants in general. In recent years, AAR has also been noted in other types of structure, such as building foundations, bringing the problem more dramatically to the fore. Preventive measures for AAR have long been known and are routinely applied in hydroelectric power plant structures when there are reactive aggregates. These measures have been recently standardized in Brazil. Nevertheless there are still flaws in our knowledge regarding how to mitigate expansion when this phenomenon is already present in the concrete. Considering these aspects, the main purpose of this study, developed within Furnas/ANEEL Research and Development Program, is to verify, at laboratory level, the mitigating potential of silane compounds in residual expansion in affected mortars which contain reactive aggregates. Assays were performed on bars of mortar treated with silane compounds in three different stages. The first stage was developed as a pilot study with results serving as support for the following stages. The second and third stages verified the activity of the products in the prevention and mitigation of AAR, respectively. The results obtained in the first stage were unsatisfactory as the expansions were greater than the references. The second and third stage treatments required bars not previously exposed to NaOH, differently from the first stage and which may have been the cause of the increased expansion and product inefficiency. The results in these stages proved satisfactory both in preventing and mitigating AAR residual expansions, and although lithium is more efficient in reducing expansions, silane based treatments, mainly the octyltriethoxysilane types proved most promising. Following lithium, the most efficient treatment was 10% content OCTEO silane with a DMSO type surfactant applied in multiple layers. To complement the experimental part of the study, assays on water absorption through immersion were performed as well as scanning electron microscopy to verify the effect of the treatment products on the mortar pores.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-09-24T21:42:24Z No. of bitstreams: 2 COUTO, T.A. - RAA Estudo do fenômeno em rochas silicosas 2008.pdf: 9649591 bytes, checksum: 0ecde13fd55a962ac1bc6a8f43f44415 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-25T10:37:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 COUTO, T.A. - RAA Estudo do fenômeno em rochas silicosas 2008.pdf: 9649591 bytes, checksum: 0ecde13fd55a962ac1bc6a8f43f44415 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-25T10:37:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 COUTO, T.A. - RAA Estudo do fenômeno em rochas silicosas 2008.pdf: 9649591 bytes, checksum: 0ecde13fd55a962ac1bc6a8f43f44415 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / The symposium on Alkali-Aggregate Reaction (AAR) held in Goiânia in 1997 led to a greater dissemination of this deleterious reaction in Brazil, motivating engineers to find solutions for the problem. Recently, in Brazil, this occurrence has occurred in several building foundations in the Recife metropolitan area besides hydraulic powers plants, as can be seen in some publications from the last AAR Symposium in 2006. This study presents an investigation of several aggregates commercially used in the State of Goiás, Brazil, in order to determine their potential reactivity. In addition, their behavior were compared to the ones from aggregates from several Brazilian classic cases such as Furnas HPP (MG), Moxotó HPP (AL/BA), Pedro Beicht Dam (SP/MG) and Jaguara HPP (SP), beyond aggregates used in civil works of Pernambuco and also a highly reactive basalt from Paraná. The experimental program tested twenty-two rock samples with varied lithology and two local types of cements that had the same clinker (cement A and B). The research uses petrographic analyses, accelerated mortar bar test (NBR 15577), chemical test method (NBR 9774) and accelerated concrete prisms test (based on NBR 15577), to assess the reactivity of the rocks. The results indicate that aggregates show varied expansivity and reactivity among them and sometimes one specific aggregate present different behavior by comparing the results form the test methods performed. This study also discusses the possibility of preventing deleterious expansion from tested aggregates by using the correct type of cement. / Desde 1997, quando as reações expansivas do tipo álcali-agregado ganharam uma maior difusão no âmbito nacional com o primeiro Simpósio sobre Reação Álcali- Agregado (RAA), foi observado um envolvimento mais expressivo de diversos profissionais da área na busca de soluções para este problema. Atualmente, no Brasil, esta manifestação patológica que até então, de uma maneira geral, era exclusiva de obras hidráulicas, já vem sendo observada em estruturas residenciais e comerciais dentro de grandes centros, como os casos relatados da região metropolitana de Recife durante o segundo Simpósio sobre RAA em 2006. No estado de Goiás esta preocupação não foi diferente e, em virtude disto, este trabalho tem por objetivo apresentar a investigação da potencialidade reativa de agregados deste estado comparando com o comportamento de agregados procedentes de algumas obras que representam casos clássicos brasileiros com a UHE Furnas (MG), UHE Moxotó (AL/BA), Barragem de Pedro Beicht (SP) e UHE Jaguara (SP), além de agregados utilizados em obras civis de Pernambuco e um basalto altamente reativo do Paraná. Foram, portanto, selecionados vinte e dois agregados com litologias variadas para este trabalho. A utilização da técnica de petrografia e do método acelerado em barras de argamassa (NBR 15577) foram objeto de estudo da pesquisa, incluindo a análise dos agregados por meio do método químico (NBR 9774) e pelo método dos prismas de concreto (NBR 15577), adaptado na versão acelerada. Foram empregados dois tipos de cimento de mesmo clínquer (cimento A e B) procedentes do estado de Goiás. Os resultados indicaram potencialidades reativas variadas entre os agregados e comportamentos distintos entre alguns métodos de ensaio para o mesmo agregado, bem como a viabilidade do combate da RAA, dependendo do cimento empregado.

Um dos problemas que contribui para a diminuição do desempenho de células a combustível de membrana trocadora de prótons é o cruzamento de combustível do compartimento anódico para o catódico. Um método de avaliar o contato do combustível anódico com o cátodo consiste da exposição do catalisador oxidado à molécula de interesse, em condições de circuito aberto. Do ponto de vista fundamental, a análise desses transientes de circuito aberto pode fornecer informações importantes acerca do mecanismo reacional associado. São apresentados nessa Dissertação, resultados da interação entre metanol ou etanol e superfícies oxidadas de paládio, em meio alcalino. Entre os parâmetros investigados, maior ênfase foi dada ao efeito da natureza do cátion alcalino presente no eletrólito. Observou-se que a presença de Li+ ou K+ no eletrólito influencia desde a quantidade de óxido formada, até o tempo requerido para a redução desses óxidos pela molécula orgânico dissolvida. A natureza do composto orgânico presente também exerce diferenças consideráveis no transiente de circuito aberto. Finalmente, foram propostos esquemas reacionais para representar a interação de circuito aberto com o metanol e etanol. Em ambos os casos, os mecanismos incluem a produção auto-catalítica de sítios livres de paládio. / One of the problems that contributes to the performance decreasing observed in proton exchange membranes is the fuel crossover from the anodic to the cathodic compartment. A method to evaluate the contact of the anodic fuel with the cathode consists of exposing the oxidized catalyst to the molecule of interest under open circuit conditions. From the fundamental point of view, the analysis of the open circuit transients may provide relevant information on the associated reaction mechanism. In this Dissertation, results of the open circuit interaction between methanol or ethanol with oxidized palladium surfaces, in alkaline media, are presented. Among the distinct investigated parameters, emphasis will be put on the effect of the nature of the alkali cation present in the electrolyte. It was observed that the presence of Li+ or K+ influences several aspects, from the amount of oxide formed to the time needed for the reduction of the oxide by the dissolved organic molecules. The identity of the dissolved organic molecule also exerts marked influence on the open circuit transients. Finally, two reaction schemes for the open circuit interaction with methanol or ethanol were proposed. In both cases, the mechanisms include the auto-catalytic production of free palladium sites.

An estimated two to four million acres of irrigable saline and alkali soils of the United States return very little income to land owners (17,19). Increased needs for forage crops, and the relatively high salt and alkali tolerance of some improved forage species, once established, suggests a way of increasing revenue from some of these lands without costly reclamation.

Bibliography: leaves 157-174. This study examined the fate of three common sulfonylurea herbicides in highly alkaline soils through a series of laboratory and field experiments to determine if existing leaching models could be used to describe their field behaviour under Australian climatic conditions. A liquid chromatographic method was developed to simultaneously determine levels of triasulfuron, metsulfuronmethyl, and chlorsulfuron in soil and water. The investigation of base hydrolysis for the herbicides in aqueous buffer and soil solutions determined that it was unlikely to be a major loss pathway for sulfonylureas in alkaline soils. The herbicides were found to have low sorption, very little retardation and high mobility, moving at a marginally slower rate than water. Degradation did not follow first-order kinetics, but rather a two-stage process appeared to be involved. Both VARLEACH and LEACHM models predicted the measured concentration of the herbicides reasonably well in profile under low rainfall conditions but were less adequate under high rainfall. Forecasts with the LEACHP model predicted levels of the herbicides for a dominant soil type of the cereal belt of southern Australia with median rainfall after a year.

Graduation date: 1995