Orientador: Jose de Assis Fonseca Faria / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:14:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarinaCostada_M.pdf: 3345030 bytes, checksum: e6bf10ea5513c154e9e48eb649851bff (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A agua de coco verde (Cocus nucifera L.) e bem conhecida por suas propriedades nutritivas, hidratantes e de baixos teores de gordura. Outra bebida com grande participacao no mercado de bebidas no Brasil e o refrigerante, bebida contendo dioxido de carbono (CO2) na sua formulacao. A adicao de CO2 proporciona maior vida e refrescancia para a bebida, alem de contribuir para uma alimentacao mais segura, inibindo o desenvolvimento de microrganismos aerobios. O objetivo deste estudo foi o desenvolvimento de uma bebida carbonatada a base de agua de coco verde e avaliacao do processo de carbonatacao dessa bebida. Diferentes formulacoes foram avaliadas sensorialmente, fixando-se inicialmente o pH em 4,4 e variando-se o volume de carbonatacao e o valor de solidos soluveis (0Brix). A bebida formulada foi clarificada, pasteurizada (90 °C/30s), resfriada, carbonatada e envasada em garrafas de polietileno tereftalato (PET) e armazenadas a temperatura ambiente. Para o processo de clarificacao e carbonatacao, avaliou-se diferentes tipos filtros e de carbonatadores. A bebida carbonatada foi avaliada atraves de analises fisico-quimica, microbiologica e sensorial pos processo e durante a estocagem. Quando a agua de coco carbonatada possuia volume de carbonatacao entre 4,1 a 4,3, 60% dos consumidores consideraram a quantidade de solidos soluveis de 8,2 como ideal de docura e 38,87% preferiram 7,2 oBrix. O processo de carbonatacao criou um ambiente seletivo para microrganismos na agua de coco carbonatada. O baixo pH e o ambiente de baixa tensao de oxigenio favoreceu o crescimento de leveduras e bacterias lacticas. Os resultados desta pesquisa sugeriram que o oxigenio atua fortemente sobre as alteracoes na cor da agua de coco in natura, pasteurizada e carbonatada, e em alguns casos aparecendo cor ligeiramente rosada e/ou marrom / Abstract: The coconut water (Cocus nucifera L.) is well known for its nutritional properties, high hydrating power and low fat levels. Another beverage with great participation in soft drinks market is the carbonated soft drinks, which is a traditional drink containing carbon dioxide (CO2) in its formulation. The addition of CO2 provides more life and greater refreshing to the beverage, besides contributing to a safer food, and inhibiting the development of aerobic microorganisms. The objective of this study was the development of a soft drink based on coconut water and the evaluation of process for the carbonation of coconut water and its shelf life study. Different formulations were sensory evaluated. The coconut water was standardized to pH 4,4 and settled the range of volume carbonation and soluble solids. The drink formulated was clarified, pasteurized (90°C/30s), cooled, carbonated and bottled in plastic bottles (PET) and stored at room temperature. Before heat processing clarification filters were tested and after this two carbonation equipments were tested and evaluated. The shelf life was followed by physicalchemical, microbiological and sensorial analysis. When the formulation of coconut water presented carbonation between 4.1 to 4.3, 60% of consumers considered the amount of soluble solids of 8.2 oBrix as ideal for sweetness but 38.87% preferred 7.2. The process of carbonation created a selective environment for microorganisms. Also the low pH and the environment of low oxygen tension favored the growth of yeasts and lactic bacteria. The growth of lactic acid bacteria in coconut water was favored by the nutrient-rich medium such as amino nitrogen. It was observed that oxygen acted strongly on the appearance of coconut water, both in nature, pasteurized, and carbonated, forming pink or brown colors / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Jose de Assis Fonseca Faria / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T10:39:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ElienePenhaRodrigues_M.pdf: 2626940 bytes, checksum: 872960c1af9cf987688832b45e82d078 (MD5) Previous issue date: 2010 / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

O presente estudo teve como objetivo produzir e avaliar o desempenho de painéis de partículas homogêneas de cimento-bagaço de cana-de-açúcar curados por carbonatação acelerada. Para atingir os resultados foram realizados ensaios de caracterizações morfológica e físico-química das partículas de bagaço de cana-de-açúcar, bem como ensaio de termometria para identificar a compatibilidade da matéria prima (bagaço) com o cimento. Os painéis de partículas cimento-bagaço produzidos foram submetidos a dois processos de cura distintos: 1- cura por 48 h em câmara climática, seguida por 24 h em ambiente com concentração de 15% ±0.6 de CO2, seguida por 24 dias em ambiente saturado ao ar; 2- cura em câmara climática por 48 h, seguida por 25 dias em ambiente saturado ao ar. Ao final dos 28 dias de cura e após ensaio de envelhecimento acelerado de imersão e secagem foram realizadas as caracterizações físico-mecânicas seguindo as recomendações das normativas DIN: 310; 322 e 323, bem como caracterização microestrutural e de condutividade térmica do painel de partículas cimento-bagaço. Os resultados obtidos indicaram que os painéis de partículas cimento-bagaço curados por carbonatação acelerada apresentaram melhor desempenho físico-mecânico quando comparados aos painéis não carbonatados, pois a carbonatação melhorou a interface entre as partículas e a matriz cimentícia, proporcionando maior adesividade entre as fases. E, além disso, reduziu o pH do meio alcalino em que as partículas de bagaço de cana-de-açúcar estão inseridas, minimizando o processo de degradação da lignina, celulose e hemicelulose. / The present study aimed to produce and evaluate the performance of homogeneous particles of cement panels-bagasse-sugar cured by accelerated carbonation. To achieve the results tests were carried out morphological and physical-chemical characterization of particles of bagasse of sugar cane, as well as Thermal-test to identify the compatibility of the raw material (bagasse) with cement. The particle cement-bagasse produced were subjected to two different curing processes: 1-cure for 48 h in climate Chamber, followed by 24 h in environment with concentration of 15% ± 0.6, followed by 24 days in saturated air environment; 2-cure in climate Chamber for 48 h, followed by 25 days in saturated air environment. At the end of the 28 days of curing and after accelerated aging test of soaking and drying were realized the physical-mechanical characterizations according the recommendations of the DIN standards: 310; 322 and 323, as well as micro-structural characterization and thermal conductivity of Particleboard bagasse-cement. The results obtained indicated that the particle bagasse-cement cured by accelerated carbonation presented physical-mechanical performance better than compared with non-carbonated panels because the carbonation has improved the interface between the particles and the cementitious matrix, providing greater adhesion between phases. In addition, reduced the pH of the alkaline medium in which the particles of bagasse of sugar cane are inserted, minimizing the process of degradation of lignin, cellulose and hemicellulose.

A carbonatação acelerada é um processo químico que têm se tornado muito atrativa para a indústria do fibrocimento, por mitigar a degradação das fibras vegetais utilizadas nos materiais e por melhorar o desempenho físico-mecânico dos compósitos. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a influência da umidade no processo de carbonatação acelerada, em fibrocimentos reforçados com polpas celulósicas de eucalipto. Para o desenvolvimento das atividades experimentais foi realizado primeiramente um estudo da evolução da carbonatação nos compósitos de fibrocimento, considerando diferentes concentrações de umidade relativa (60, 70, 80 e 90%). Posteriormente, foi realizada a caracterização dos compósitos de fibrocimento por meio da avaliação do desempenho físico-mecânico, com ensaio mecânico de flexão em quatro pontos que determinou o módulo de ruptura (MOR), módulo elástico (MOE), limite de proporcionalidade (LOP) e energia específica (EE); e ensaios físicos para obtenção dos valores de absorção de água (AA), densidade aparente (DA) e porosidade aparente (PA). Os compósitos foram também avaliados quanto à durabilidade e microestrutura, através de ensaios de envelhecimento acelerado, composição mineralógica e análise microestrutural. A partir dos resultados obtidos, os compósitos carbonatados com 60% de umidade relativa apresentaram maior formação de carbonato de cálcio, maior densificação da matriz cimentícia e, consequentemente, menor quantidade de espaços vazios logo nas primeiras horas de carbonatação. Em relação ao desempenho dos compósitos de fibrocimento, as umidades de 60 e 70% permitiram que a carbonatação proporcionasse maiores valores de MOR, LOP e MOE, diferindo estatisticamente dos demais compósitos. Os ensaios físicos complementaram os ensaios mecânicos, mostrando que os compósitos carbonatados com 60 e 70% de umidade apresentaram menores valores de AA e PA, junto de maiores valores de DA. O processo de carbonatação acelerada foi favorecido pelas menores concentrações de umidade relativa, como apresentado também pelas análises de TG e DRX, que permitiram que o processo acontecesse de forma mais efetiva, melhorando a interface fibra-matriz. / The accelerated carbonation is a process that can be made very feasible for the fiber cement industry, for mitigating the degradation of the vegetable fibers used in the materials and for improving the physico-mechanical performance of composites. In this context, the present work evaluated the influence of relative humidity in the accelerated carbonation process in fiber cement composites reinforced with eucalyptus cellulosic pulps. For the development of experimental activities, a study of the evolution of carbonation in fiber cement composites was carried out, considering different concentrations of relative humidity (60, 70, 80 e 90%). Subsequently, the characterization of fiber cement composites was evaluated through the physical-mechanical performance evaluation, with a four-point mechanical test that determined the modulus of rupture, modulus of elasticity, limit of proportionality and specific energy; and physical tests to obtain the values of water absorption, bulk density and apparent void volume. The composites were also evaluated for durability and microstructure, through accelerated aging, mineralogical composition and microstructural analysis. From the results obtained, the carbonate composites with 60% relative humidity showed a higher calcium carbonate formation, a higher densification of the cementitious matrix and, consequently, a lower amount of voids in the first few hours of carbonation. In relation of the performance of fiber cement composites, the 60 and 70% humidity allowed the carbonation to provide higher values of mechanical analysis, differing statistically from the other composites. The physical tests complemented the mechanical tests, showing that the carbonated composites with 60 and 70% humidity presented lower values of water absorption and apparent void volume, with a greater filling of the empty spaces of the composites. The accelerated carbonation process was favored by the lower concentrations of relative humidity, as also shown by the TG and XRD analyzes, which allowed the process to happen more effectively, improving the fiber-matrix interface.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2015-03-27T13:15:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Roberto Perim - 2013.pdf: 5602046 bytes, checksum: a13b1b08e33347855a3233aed18ac260 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-27T15:38:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Roberto Perim - 2013.pdf: 5602046 bytes, checksum: a13b1b08e33347855a3233aed18ac260 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-27T15:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - José Roberto Perim - 2013.pdf: 5602046 bytes, checksum: a13b1b08e33347855a3233aed18ac260 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The concrete, to be one of the most consumed material in the world, has been the object of several studies and researches in order to improve and enhance its features with respect to technical, economical and environmental aspects, aiming a higher durability. Solutions have been searched and actions have been implemented in order to produce such concrete and to achieve these goals. One of which is the incorporation of mineral additions to replace part of the Portland cement used in the production of this material. Several additions have been studied over time, among them are the fly ash, the slag blast furnace, the silica fume, the ash from rice husk, the bagasse ash from sugar cane and the metakaolin. The latter is a high reactivity pozzolan and it is being studied to be an alternative material of great potential and abundance, it is found in several parts of the world and it has a great number of advantages, such as ease of exploration, the use of a relatively simple process in its industrialization, the low cost of production and trade, besides a lower environmental impact when compared to the clinker. Several researches have already proved its potential as pozzolanic material, however, a few studies have been conducted in order to verify the durability of concretecurrent market with the addition of metakaolin. The carbonation, which is, simplifying, a chemical reaction between the carbon dioxide from the air and the calcium hydroxide present in cement paste, and occurs in the surface layers in contact with the environment to which the concrete is exposed, is one of the most important phenomenon to the beginning of the process of corrosion that causes major problems related to the lack of durability of structures, can lead to the collapse of structures. In this research, two groups of concrete were studied. In the first group were addressed levels of 10%, 12,5%, 15%, 17,5% and 20% of metakaolin in replacement of the cement and with the same relation a/ag (0,60). And in the second group were used the substitution levels of 10%, 15% and 20%, keeping the same range of resistance with variation of the ratio a/ag. The behavior of these concrete was analyzed in relation of its resistance to compressive strength at ages 3, 7, 28, 56 and 91 days, to water absorption by immersion at 91 days, and to microstructural and mineralogical changes. It as also evaluated the advancing front of carbonationmeasurements of the depth of the carbonation and mass gain during 16 weeks after preconditioning, where these concrete were subjected to accelerated carbonation process in a CO2 incubator, whose parameters used were as follows: temperature of 20°C, 75% relative humidity and CO2 concentration from 6%. The results showed that as the level of metakaolin increases, there are strength gains by compression, reaching levels between 8% and 16% higher than the reference concrete. Regarding the carbonation process, the behavior of the concrete of the first group was very similar to the reference concrete, and that levels 10% and 15% of substitution had the best performances. The concrete of the second group performed well below the other group, showing the great influence of ratio a/g related to carbonation. / O concreto, por ser um dos materiais mais consumidos no mundo, vem sendo objeto de vários estudos e pesquisas no intuito de melhorar e aprimorar as suas características no que se refere aos aspectos técnicos, econômicos e ambientais visando a uma maior durabilidade. Soluções têm sido buscadas e ações implementadas na produção desses concretos para se atingir esses objetivos, e uma delas é a incorporação de adições minerais em substituição parcial ao cimento Portlandutilizado na produção desse material. Diversas adições têm sido estudadas ao longo do tempo, dentre elas a cinza volante, a escória de altoforno, a sílica ativa, a cinza da casca de arroz, a cinza do bagaço da cana-de-açucar e o metacaulim. Essa última é uma pozolana de alta reatividade e vem sendo estudada por ser um materialalternativo de grande potencial e abundante, encontrada em várias partes do mundo, além de trazer uma série de vantagens, como a facilidade de exploração, a utilização de um processo relativamente simples na sua industrialização, baixo custo de produção e comercialização, e menor impacto ambiental quando comparado ao clínquer. Várias pesquisas já comprovaram o seu potencial como material pozolânico, porém, poucos estudos foram realizados no sentido de verificar a durabilidade das estruturas de concretoscorrentes do mercado com a adição do metacaulim. A carbonatação, que é, simplificadamente, uma reação química entre o dióxido de carbono do ar e o hidróxido de cálcio presente na pasta de cimento e que ocorre nas camadas superficiais em contato com o ambiente a que o concreto está exposto, é um dos fenômenos mais importantes para o início do processo de corrosão das armaduras, fenômeno este que podelevar estruturas ao colapso. Nesta pesquisa, foram estudados dois grupos de concretos, sendo abordados, no primeiro, níveis de 10%, 12,5%, 15%, 17,5% e 20% de metacaulim em substituição em massa ao cimento e com mesma relação a/ag (0,60), e no segundo grupo foram utilizados os níveis de substituição de 10%, 15% e 20%, mantendo-se a mesma faixa de resistência, com variação da relação a/ag. O comportamento desses concretos foi analisado em relação à resistência à compressão nas idades de 3, 7, 28, 56 e 91 dias, à absorção de água por imersão aos 91 dias e às mudanças microestruturais e mineralógicas.Também se avaliou o avanço da frente de carbonatação, com medidas de profundidade carbonatada e ganhos de massa, no decorrer de 16 semanas, após precondicionamento, onde esses concretos foram submetidos ao processo de carbonatação acelerada em incubadora de CO2, cujos parâmetros adotados foram os seguintes: temperatura de 20oC, umidade relativa de 75% e concentração de CO2 de 6%. Os resultados mostraram que, na medida em que se aumenta o nível de metacaulim, há ganhos de resistência à compressão atingindo níveis entre 8% e 16% acima do concreto de referência. Em relação ao processo de carbonatação, os comportamentos dos concretos do primeiro grupo foram bastante semelhantes ao concreto de referência, sendo que os níveis de 10% e 15% de substituição obtiveram os melhores desempenhos. Os concretos do segundo grupo ficaram com desempenho bem abaixo dos demais, mostrando a grande influência da relação a/ag em relação à carbonatação.

A durabilidade dos edifícios em concreto armado só pode ser alcançada se for atendido um conjunto de requisitos e critérios nas etapas de projeto, execução e manutenção, nas quais os materiais envolvidos precisam ser adequadamente especificados, produzidos e empregados, de acordo com as respectivas rotinas dessas etapas. Assim, o requisito genérico de proteção das armaduras de aço carbono, para a durabilidade de estruturas, é contemplado por vários critérios, desde a etapa de projeto. Esta dissertação trata dos critérios pertinentes à qualidade do concreto e visou contribuir para a evolução de procedimentos para o controle tecnológico de concretos estruturais de cimento Portland, em atmosferas marítimas e urbanas, em clima tropical, com vistas à proteção de armaduras de aço carbono. O programa experimental estudou três lotes diferentes de concretos estruturais, semelhantes quanto a especificações básicas de abatimento: 10 ± 2 cm, de fck 30 MPa e para ambiente classe III da NBR 6118 (2003). O objetivo foi caracterizar e analisar a influência de propriedades físicas do estado fresco sobre o estado endurecido de concretos, dentro da faixa de consistência citada, com ênfase nas propriedades relacionadas ao teor de ar das misturas e suas respectivas resistências à carbonatação e ao ingresso de íons cloreto. A amostragem, os ensaios no estado fresco e a moldagem dos corpos-de-prova foram realizados durante três concretagens conduzidas em duas obras de edifícios de múltiplos andares, na cidade de João Pessoa/PB. As composições e a produção dos lotes ficaram a cargo da central dosadora e fornecedora do concreto em cada obra. O lote inicial serviu para o treinamento da equipe, em campo e laboratório, com amostragem de seis caminhões. Os outros dois lotes, identificados como 1 e 2, foram caracterizados em condições bastante semelhantes, sempre pela mesma equipe, e representados pela amostragem de cinco e seis caminhões, respectivamente. As propriedades medidas no estado fresco foram: abatimento do tronco de cone pela ABNT NBR NM 67 (1998); teor de ar por método pressométrico da ABNT NBR 47 (2002); massa específica pela ABNT NBR 9833 (2008); relação água/materiais secos por analogia à ABNT NBR 9605 (1992); e compactabilidade dos concretos adensado e não adensado, por adaptação da BS EN 12350-4 (2008). Para o estudo das propriedades no estado endurecido, os corpos-de-prova eram cilíndricos, com 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura, e foram maturados por dois métodos adaptados do Tipo A da ASTM C 684 (1999). Certas propriedades foram ainda caracterizadas para condições normais de cura da ABNT NBR 5738 (2003). As propriedades estudadas no estado endurecido foram: resistência à compressão pela ABNT NBR 5739 (2007); resistência à tração por compressão diametral pela ABNT NBR 7222 (1994); absorção de água por capilaridade pela ABNT NBR 9779 (1995); absorção de água total e índice de vazios pela ABNT NBR 9778 (2005); resistência à carbonatação em câmara com CO2 (5%; UR 65 + 10 %; 23 + 3 °C); e resistência à penetração de cloretos e CO2, por três ciclos de um dia de molhagem e 27 dias de secagem, entre sete e 91 dias. De modo complementar, foram moldados corpos-de-prova específicos de aço e concreto, para medidas de potencial de circuito aberto, com vistas à continuidade de pesquisas sobre envelhecimento acelerado. A maioria das propriedades foram medidas por duas repetições, constando os resultados individuais em apêndices. A análise inicial dos resultados dos três lotes foi descritiva e resumiu em tabelas o valor médio, desvio padrão, valor máximo, valor mínimo, a amplitude e o coeficiente de variação de cada lote. As propriedades de cada lote também foram comparadas por análise de variância e, ao final, foram correlacionadas de modo conjunto, independentemente do lote de origem. Nesse caso, foram destacadas as melhores correlações entre propriedades, independentemente dos materiais constituintes de cada concreto. Entre as propriedades do estado fresco, destacaram-se as seguintes: a) o abatimento do tronco de cone apresentou correlação forte e inversa (r² = -0,802, para lotes 1 e 2) com resistência à compressão após um dia de cura acelerada em temperatura moderada, em método similar ao Tipo A da ASTM C 684 (1999); b) o teor de ar pelo método pressométrico apresentou correlações de razoáveis a fortes com a resistência à compressão a 28 dias (r² = -0,698, para lotes 1 e 2), com a resistência à tração por compressão diametral por cura acelerada a sete dias (r² = -0,818, para lotes 1 e 2), com a profundidade de carbonatação em câmara de CO2 (r² = 0,699, para lotes 1 e 2) e com a profundidade de penetração de cloretos por três ciclos de imersão e secagem (r² = 0,625, para lotes 1 e 2); c) as medidas de compactabilidade do concreto adensado, ainda que realizadas em condições de campo, apresentaram várias correlações moderadas com outras propriedades do estado fresco e endurecido. No estado endurecido, destacaram-se as seguintes correlações: a) r² da ordem de -0,75 para a resistência à compressão a um dia dos concretos dos lotes 1 e 2, com cura acelerada de 0/24 horas em temperatura moderada, e a profundidade de carbonatação em câmara de CO2 (5%) e a de penetração de cloretos por três ciclos de imersão e secagem, ambas analisadas a 91 dias, tendo os corpos-de-prova recebido cura inicial acelerada de 24/48 h, em temperatura moderada, seguida de imersão normal por até sete dias; b) r² de -0,682 entre a resistência à tração por compressão diametral, com cura acelerada de 24/48h em temperatura moderada seguida de cura normal por até sete dias, e a profundidade de ingresso de íons cloreto, para os três lotes submetidos aos ciclos citados; c) valores de r² entre 0,521 e - 0,561 para as correlações entre a absorção de água por capilaridade, em corpos-de-prova submetidos à cura inicial acelerada em temperatura moderada por 24/48 h e em temperatura normal por até sete dias, e a resistência à carbonatação para os lotes submetidos aos ciclos citados. Assim, esta pesquisa conclui e propõe que, além do teor de ar no estado fresco, as resistências à compressão e à tração por compressão diametral entre um e sete dias, por cura acelerada do Tipo A da ASTM C 684 (1999) ou por duração adaptada da mesma, sejam propriedades que passem a ser avaliadas em concretos, com vistas a melhorar e controlar a sua resistência a agentes agressivos. Nesta pesquisa, a microestrutura nas primeiras idades do concreto mostrou ser mais determinante da rede de conexão de poros e do transporte de agentes agressivos do que a microestrutura em idades mais avançadas de hidratação; e trabalhos futuros devem confirmar esta interpretação. Espera-se que estes resultados possam estimular novas práticas de qualificação de concretos em estudos de dosagem ou no ato do recebimento de concretos pré-misturados, especialmente em ambientes mais agressivos às armaduras, com vistas à futura evolução de procedimentos da ABNT NBR 12655 (2006). / Durability of reinforced concrete buildings can only be achieved if a set of requirements and criteria is met in the design, execution and maintenance phases, in which the materials must be properly specified, manufactured and employed, according to the respective procedures of these phases. Therefore, the general requirement of protection of carbon steel reinforcements, for structural durability, is contemplated by several criteria as early as the design phase. This thesis addresses the relevant criteria concerning concrete quality and its objective was to contribute to the evolution of technological control procedures for Portland cement structural concretes, in urban and maritime atmospheres in tropical climate, aiming at the protection of carbon steel reinforcements. The experimental program studied three different batches of structural concrete that were similar in terms of slump test basic specifications: 10 ± 2 cm, fck = 30 MPa and class III of ABNT NBR 6118 (2003) environmental classification. The goal was to characterize and analyze the influence of physical properties of fresh concrete on hardened concrete, within the previously mentioned consistency range, with emphasis on those properties related to air content of the mixtures and their respective carbonation and chloride ion penetration resistances. Sampling, fresh concrete tests and specimen molding were conducted during three cast-in-place concretes in two construction sites of multi-storey buildings in the city of João Pessoa, state of Paraíba, in Brazil. The batch plant supplying the concrete for each construction site was responsible for batch composition and production. The initial batch was used to train the team, in the field and laboratory, with a sample of six trucks. The other two batches, identified as 1 and 2, were characterized under very similar conditions, always by the same team, and the samples consisted of five and six trucks, respectively. The properties measured in fresh concrete were: slump test according to Brazilian norm ABNT NBR NM 67 (1998); air content by the pressure method of ABNT NBR 47 (2002); bulk density according to ABNT NBR 9833 (2008); water/dry material ratio by analogy with ABNT NBR 9605 (1992); and compactability of compacted and non-compacted concretes, by adaptation of BS EN 12350-4 (2008). In order to study the properties of hardened concrete, the specimens were cylindrical, measuring 10 cm in diameter and 20 cm in height, and were matured by using two methods adapted from Type A of ASTM C 684 (1999). Some properties were also characterized for normal curing conditions according to ABNT NBR 5738 (2003). The properties studied in hardened concrete were: compressive strength according to ABNT NBR 5739 (2007); splitting tensile strength as per ABNT NBR 7222 (1994); capillary water absorption according to ABNT NBR 9779 (1995); water absorption by immersion and void ratio following ABNT NBR 9778 (2005); carbonation resistance in CO2 chamber (5%; 65 + 10 % RH; 23 + 3 °C); and chloride and CO2 penetration resistance, using three one-day wet and 27-day dry cycles, between seven and 91 days. As a complement, specific steel and concrete specimens were molded to measure open circuit potential, aiming at the continuity of researches on accelerated ageing. Most properties were measured twice and the individual results are presented in appendices. Preliminary analysis of results from the three batches was descriptive and summarized in tables the mean value, standard deviation, maximum value, minimum value, amplitude and coefficient of variation for each batch. The properties of each batch were also compared using analysis of variance and, at the end, were correlated as a whole, regardless of the batch of origin. In this case, the best correlations among properties were highlighted, regardless of the materials used in each concrete. Among the properties of fresh concrete, the following are noteworthy: a) the slump test presented strong and inverse correlation (r² = -0.802, for batches 1 and 2) with compressive strength after one day of accelerated curing at moderate temperature, using a method similar to Type A of ASTM C 684 (1999); b) air content in the pressure method presented reasonable to strong correlations with compressive strength at 28 days (r² = -0.698, for batches 1 and 2), with splitting tensile strength with accelerated curing at seven days (r² = - 0.818, for batches 1 and 2), with carbonation depth in CO2 chamber (r² = 0.699, for batches 1 and 2) and with chloride penetration depth after three immersion-drying cycles (r² = 0.625, for batches 1 and 2); c) compactability measurements of compacted concrete, despite being taken in field conditions, presented several moderate correlations with other properties of fresh and hardened concrete. In hardened concrete, the following correlations should be highlighted: a) r² was -0.75 for compressive strength at one day of the concretes from batches 1 and 2, with 0/24- hour accelerated curing at moderate temperature, and carbonation depth in CO2 chamber (5%) and chloride penetration depth after three immersion-drying cycles, both analyzed at 91 days, after the specimens underwent 24/48-hour initial accelerated curing at moderate temperature, followed by normal immersion for up to seven days; b) r² was -0.682 between splitting tensile strength, with 24/48-hour accelerated curing at moderate temperature followed by normal curing for up to seven days, and chloride ion penetration depth, for the three batches submitted to the aforementioned cycles; c) r² values between 0.521 and - 0.561 for the correlations between capillary water absorption, in specimens submitted to initial accelerated curing at moderate temperature for 24/48h and at normal temperature for up to seven days, and carbonation resistance for the batches submitted to the aforementioned cycles. Therefore, this research concludes and proposes that, besides air content in fresh concrete, compressive strength and splitting tensile strength between one and seven days, using accelerated curing of Type A of ASTM C 684 (1999) or for a duration adapted from that norm, are properties that should be evaluated in concrete, with the purpose of improving and controlling resistance to aggressive agents. In this research, the microstructure of the early ages of concrete proved to be more determinant of the pore structure connection and of the transport of aggressive agents than the microstructure at later ages of hydration; and future studies should confirm this interpretation. It is expected that these results will encourage new practices for the qualification of concrete in mixture proportion studies or when ready mixed concrete is received at construction sites, especially in environments that are more aggressive to reinforcements, with a view to developing future procedures of ABNT NBR 12655 (2006).

Cement is the construction building material with higher responsibility by carbon dioxide emission of all industrial human activities, besides be a considerably expensive material, more than the rice husk ash in nature. Environmental benefits are generated in its utilization, because rice husk ashes are industrial process residues of the grain processing, that are discarded in the environment without none care. The using of these ashes in partial cement substitution in structural concrete, beside of the economical and environmental benefits, proportionate, in general, a higher useful life to the reinforced concrete structures. Based in theses environmental principles, this work aims at to study the technical and economical viability of the RHA utilization, substituting the cement partially, in concrete mixtures for conventional concrete. concrete prototypes with 20 x 20 x 70 cm, with and without ground and non-ground RHA, in 0%, 15% and 25% contents of cement substitution, with water/binder ratios of 0,45, 0,55 and 0,65. Exposed in natural environmental conditions (0,3 0,4% of CO2) the concrete prototypes were analyzed at 18, 24 and 30 months, to the axial compressive strength and carbonation by means of extraction of specimens perpendicularly cut to the casting direction, with 10 x 20 cm dimensions. The axial compressive strength at 18 months of the ground RHA mixtures were higher to the reference concrete, while the natural RHA ones were lower than the latter, with higher decreases for the 25% content than for 15%. The natural carbonation coefficients of reference concrete were the smallest ones, followed by the ground RHA with 15% and 25% and, after, with natural RHA, 15% and 25%. The results show that is possible substitute until 15% of cement by natural rice husk ash without pronounced strength losses (around 20%) and with carbonation coefficients between 4 and 5 mm.ano-0,5, values considered adjusted for conventional concrete. / O cimento é o material de construção com maior responsabilidade pela emissão do dióxido de carbono de todas as atividades industriais humanas, alem de ser um material consideravelmente mais caro do que as CCA s, in natura. Benefícios ambientais são gerados na sua utilização, pois as cinzas de casca de arroz são resíduos de processos industriais do beneficiamento do grão, que muitas vezes são descartados no meio ambiente, sem nenhuma preocupação ambiental. Usá-las em substituição parcial do cimento em concretos estruturais, além de benefícios econômicos e ambientais, proporciona, geralmente, uma maior vida útil às estruturas de concreto armado. Baseado nestes preceitos ambientais, esta pesquisa tem por objetivo o estudo da viabilidade técnica e econômica da utilização da cinza de casca de arroz (CCA), substituindo parcialmente o cimento nas misturas de concretos para uso em concreto convencional. Foram moldados protótipos de concreto de 20 x 20 x 70 cm, com CCA natural e moída, nos teores de 0, 15 e 25%, em substituição ao cimento, nas relações água/aglomerante 0,45, 0,55 e 0,65. Expostos em condições ambientais naturais (0,3 0,4% de dióxido de carbono), os protótipos de concreto foram analisados nas idades de 18, 24 e 30 meses, quanto à resistência, compressão axial e frente ao fenômeno de carbonatação natural, por meio da extração de testemunhos cortados perpendiculares à direção de moldagem, com dimensões 10 x 20 cm. A resistência à compressão axial a 18 meses dos traços com CCA moída foram superiores ao concreto de referência, enquanto que os de cinza natural foram menores do que as misturas com CCA moída, com quedas maiores para o teor de 25% do que para 15%. Os coeficientes de carbonatação natural do traço referência foram os menores de todos, seguidos dos CCA moída, com 15 e 25% e, após, com a CCA natural, de 15% e 25%. Os resultados mostram que é possível substituir até 15% de cimento por cinza de casca de arroz natural, sem moagem, sem perdas acentuadas de resistência (ao redor de 20%) e com coeficientes de carbonatação entre 4 e 5 mm.ano-0,5, valores que podem ser considerados adequados para concreto convencional.

O regolito é o manto do intemperismo existente sobre as rochas. Este manto pode ser constituído estruturalmente por três entidades distintas denominadas, solo, sedimento e saprolito. Ambas são produtos da intemperização das rochas. No entanto, o saprolito é definido como o único produto não transportado da intemperização isovolumétrica do litotipo originário. Diferente dos solos, dos sedimentos ou das rochas, não existe uma ciência específica para o estudo dos saprolitos. A saprolitologia não existe oficialmente, porém, pode ser implicitamente encontrada em trabalhos científicos de todo o mundo. No primeiro capítulo da tese, apresenta-se o estado da arte dos estudos dos saprolitos e sugere-se a consolidação da saprolitologia com o intuito de incentivar o incremento das pesquisas voltadas a esta entidade ainda pouco conhecida. De fato, os processos relacionados à intemperização isovolumétrica das rochas ainda não foram completamente compreendidos. Neste contexto, o Estado de Pernambuco, no nordeste do Brasil, apresenta condições geomorfológicas e climáticas propícias ao estudo da formação de saprolitos. No segundo capítulo da tese, demonstra-se que o intemperismo isovolumétrico de treze rochas cristalinas foi mais influenciado pelas condições microambientais, a exemplo da dinâmica da água através da microestrutura, do que pelas condições macroambientais. Posteriormente ao intemperismo isovolumétrico, diferenças morfológicas e geoquímicas ocorrem durante a evolução vertical do regolito. Entretanto, os domínios da saprolitogênese e da pedogênese são difíceis de diferenciar. No terceiro capítulo da tese, avaliou-se a evolução morfológica, estrutural e geoquímica de treze perfis formados por sistemas solo-saprolitos derivados do embasamento cristalino do Estado de Pernambuco. Anomalias nos índices de mensuração do intemperismo demonstram que o aumento gradual do grau de intemperização dos horizontes mais superficiais em relação aos horizontes inferiores não é a regra durante a evolução vertical do regolito. Em adição, a geoquímica e a morfologia dos perfis estudados indicam que alguns sistemas solo-saprolitos desenvolveram-se de forma interligada e outros apresentam evidências de que a formação do saprolito pode ter ocorrido após a formação do solo sobrejacente. Durante a evolução do regolito, o solo e o saprolito influenciam processos essenciais ao meio ambiente. No quarto capítulo da tese, descrevem-se as implicações agrícolas e ambientais dos treze perfis descritos no terceiro capítulo. Os resultados sugerem que os processos geoquímicos existentes nos sistemas solo-saprolitos, a exemplo da \"mineral carbonation\", influenciam o fluxo de elementos através do ecossistema circundante e demonstram que os saprolitos possuem importância agrícola e ambiental análoga à dos solos, influenciando processos de relevância agroambientais tais como a dinâmica da água, a retenção e transporte de nutrientes e/ou a retenção e transporte de contaminantes ou poluentes. / The regolith is the mantle of weathering above the rocks. This mantle may consist of three structurally distinct entities denominated sediment, soil and saprolite. All are products of rock weathering. Saprolite is defined as the product of in situ, isovolumetric weathering of the lithotype. Unlike the soils, sediments or rocks, there is no specific science dedicated to the study of saprolite. The saprolihtology does not exist formally. However, it can implicitly be found in scientific papers from around the world. The first chapter of the thesis presents the state of the art of saprolite studies and suggests the consolidation of saprolithology in order to encourage the development of research focused in this entity poorly known. In fact, the processes related to the isovolumetric weathering of rocks are not yet fully understood. In this context, the Pernambuco State in Northeastern Brazil have geomorphological and climatic conditions prone to the study of the saprolite formation and evolution. The second chapter of this thesis demonstrates that the isovolumetric weathering of the thirteen crystalline rocks was more influenced by microenvironmental conditions, such as the water dynamics through the microstructure, than the macro-environmental conditions. Subsequent to isovolumetric weathering, morphological and geochemical differenciation occur during the vertical evolution of regolith. However, it is difficult to differentiate the domains of saprolithogenesis and pedogenesis. The third chapter of the thesis reports the morphological, structural and geochemical evolution of the thirteen profiles formed by soil-saprolite systems derived from the crystalline basement of the Pernambuco State. Anomalies in the weathering measurement indexes showed that the gradual increase in the degree of weathering from the surface horizons towards the subsurface horizons is not the rule for the vertical development of regolito. In addition, the geochemistry and the morphology of the studied profiles indicate that some soil-saprolite systems evolved in an interconnected way and others provide evidence that the formation of saprolite may have occurred after the formation of the overlying soil. During the regolith evolution, soil and saprolite influence key environmental processes. The fourth chapter describes the agricultural and environmental implications of the processes acting in the thirteen profiles described in the third chapter. The results suggest that existing processes in geochemical soil-saprolite systems, such as the mineral carbonation, have influenced the elements flow through the surrounding ecosystem and demonstrate that saprolites have agricultural and environmental importance analogous to soil, influencing processes such as water fluxes, retention and transport of nutrients and/or of contaminants or pollutants.

A lower-alkalinity cement based on MgO and SiO2 blends is analysed to develop clinker-free Fibre Reinforced Cementitious Composites (FRCC) with cellulosic fibres in order to solve the durability problems of this type of fibres when used in FRCC with Portland cement. Hydration evolution from 7 to 28 days of different MgO-SiO2 formulations is assessed. The main hydration products are Mg(OH)2 and M-S-H gels for all the formulations studied regardless of age. Hardened pastes are obtained with pH values < 11 and good mechanical properties compared to conventional Portland cement. 60% MgO-40% SiO2 system is chosen as optimal for the development FRCC since is the most mechanical resistant and is less alkaline compared with 70% MgO-30% SiO2. FRCC based on magnesium oxide and silica (MgO-SiO2) cement with cellulose fibres are produced to study the durability of lignocellulosic fibres in a lower pH environment than the ordinary Portland cement (PC). Flexural performance and physical tests (apparent porosity, bulk density and water absorption) of samples at 28 days and after 200 accelerated ageing cycles (aac) are compared. Two types of vegetable fibres are utilised: eucalyptus and pine pulps. MgO-SiO2 cement preserves cellulosic fibres integrity after ageing, so composites made out of MgO-SiO2 exhibit significant higher performance after 200 cycles of accelerated ageing than Portland cement composites. High CO2 concentration environment is evaluated as a curing treatment in order to optimise MgO- SiO2 matrices in FRCC. Samples are cured under two different conditions: 1) steam water curing at 55°C and 2) a complementary high CO2 concentration (20% by volume). In carbonated samples, Mg(OH)2 content is clearly lowered while new crystals of hydromagnesite [Mg5 (CO3)4⋅(OH) 2⋅4H2O] are produced. After carbonation, M-S-H gel content is also reduced, suggesting that this phase is also carbonated. Carbonation affects positively to the composite mechanical strength and physical properties with no deleterious effects after ageing since it increases matrix rigidity. The addition of sepiolite in FRCC is studied as a possible additive constituent of the binding matrix. Small cement replacement (1 and 2% wt.) by sepiolite is introduced and studied in hardened cement pastes and, later, in FRCC systems. When used only in cement pastes, it improves Dynamic Modulus of Elasticity over time. Bending tests prove the outcome of this additive on the mechanical performance of the composite: it improves composite homogeneity. Ageing effects are reported after embedding sisal fibres in MgO-SiO2 and PC systems and submitting them to different ageing conditions. This comparative study of fibre degradation applied in different cementitious matrices reveals the real compatibility of lignocellulosic fibres and Mg-based cements. Sisal fibres, even after accelerated ageing, do neither suffer a significant reduction in cellulose content nor in cellulose crystallinity and crystallite size, when exposed to MgO-SiO2 cement. Fibre integrity is preserved and no deposition of cement phases is produced in MgO-SiO2 environment. / Um cimento de baixa alcalinidade à base de blendas de MgO e SiO2 é analisado para o desenvolvimento de Compósitos Cimentícios Reforçados com Fibras (CCRF) celulósicas sem clínquer para resolver os problemas de durabilidade de este tipo de fibras quando são usadas em CCRF com cimento Portland. A evolução da hidratação, desde 7 aos 28 dias, das diferentes formulações é avaliada. Os principais produtos hidratados são o Mg(OH)2 e o gel M-S-H para todas as formulações independentemente da idade estudada. As pastas endurecidas apresentam valores de pH < 11 e bom desempenho mecânico comparado com o cimento Portland convencional. O sistema 60% MgO-40% SiO2 é escolhido como a formulação ótima para o desenvolvimento de CCRF já que é a mais resistente e menos alcalina comparada com 70% MgO-30% SiO2. CCRF com cimento à base de óxido de magnésio e sílica (MgO-SiO2) e fibras celulósicas são produzidos para a análise da durabilidade das fibras lignocelulósicas em ambientes com valores de pH mais baixos comparados com o cimento Portland (PC). O desempenho mecânico a flexão e os ensaios físicos (porosidade aparente, densidade aparente e absorção de água) são comparados aos 28 dias e após de 200 ciclos de envelhecimento acelerado. O cimento à base de MgO-SiO2 preserva a integridade das fibras após o envelhecimento. Os compósitos produzidos com este cimento exibem melhores propriedades após 200 ciclos de envelhecimento acelerado que os compósitos produzidos com cimento Portland. Ambientes com alta concentração de CO2 são avaliados como tratamento de cura para otimizar as matrizes MgO- SiO2 nos CCRF. As amostras são curadas sob 2 condições diferençadas: 1) cura com vapor de água a 55oC e 2) cura com alta concentração de CO2 (20% do volume). As amostras carbonatadas apresentam teores reduzidos de Mg(OH)2 enquanto é produzida uma nova fase cristalina: hidromagnesita [Mg5 (CO3)4⋅(OH) 2⋅4H2O]. Após a carbonatação, o conteúdo de gel M-S-H é reduzido também, indicando uma carbonatação desta fase. A carbonatação aumenta a rigidez da matriz o que influi positivamente no desempenho mecânico e as propriedades físicas dos compósitos sem efeitos prejudiciais ao longo prazo. A adição de sepiolita em CCRF é estudada como possível adição na composição da matriz aglomerante. Baixos teores (1 e 2% em massa) de cimento são substituídos por sepiolita para o estudo das pastas de cimento hidratado e, posteriormente, dos compósitos. O Módulo Elástico Dinâmico das pastas é incrementado com o tempo pela adição de sepiolita. Os ensaios a flexão demostram que a adição de sepiolita melhora a homogeneidade dos compósitos. Reportam-se os efeitos das fibras de sisal após da exposição a sistemas MgO-SiO2 e PC e submetidas a diferentes condições de envelhecimento. Este estudo comparativo da degradação das fibras expostas a diferentes matrizes cimentícias mostra a compatibilidade das fibras lignocelulósicas com os cimentos à base de Mg. As fibras de sisal, inclusive após o envelhecimento acelerado, não apresentam nem redução significativa no conteúdo de celulose nem na cristalinidade da celulose assim como do tamanho de cristalito, quando expostas a cimentos MgO-SiO2.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-06-30T19:06:20Z No. of bitstreams: 1 Bruno Rommel Cattani Sartori.pdf: 2512461 bytes, checksum: abb3f86120ab4514cee67cbf57c00264 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-30T19:06:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruno Rommel Cattani Sartori.pdf: 2512461 bytes, checksum: abb3f86120ab4514cee67cbf57c00264 (MD5) Previous issue date: 2013-08-16 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / Milton Valente / Este trabalho tem por finalidade contribuir para os estudos de durabilidade de concretos com a inserção de agregados graúdos reciclados de concreto (AGRC) e de cinza de casca de arroz (CCA) em concretos frente à carbonatação. Trabalhando com a hipótese de que o emprego de CCA possa mitigar o efeito da alta porosidade do AGRC nas propriedades do concreto, foram produzidos concretos com 0, 25 e 50% de AGRC; 0, 10 e 20% de CCA e relações água/aglomerante iguais a 0,42, 0,53 e 0,64. Para o ensaio de carbonatação acelerada, utilizou-se uma câmara de carbonatação com alimentação contínua de solução gasosa a 3% de CO2 e umidade relativa controlada, na qual os concretos permaneceram durante 63 dias. Os resultados apontaram para um efeito positivo do emprego de CCA nos concretos produzidos com AGRC. A substituição de cimento por CCA em média pode aumentar a resistência à compressão e à tração. Os concretos com relação a/agl 0,42, para a grande parte dos concretos ensaiados, retornaram resistências à compressão de 40 MPa à 55 MPa, com coeficiente de carbonatação de 1,0mm/dia½ a 1,5 mm/dia½, independente do teor de CCA. No entanto, concretos com relação a/agl mais alta (0,64), apresentaram resistência entre 15 MPa e 30 MPa, sendo que para grande parte destes o coeficiente de carbonatação se apresenta na faixa abaixo dos 3,0 mm/dia½ e acima do 2,0 mm/dia½. / This research contributes to the study of concrete carbonation using recycled concrete coarse aggregates (RCA) and rice husk ash (RHA). The use of RHA may contribute to reduce the effects of RCA's high porosity on the properties of the concrete. It was used 0,25 and 50% of RCA in replacement of natural aggregate; 0,10 and 20% of RHA as cement replacement; and water/binder 0.42, 0.53 and 0.64. For the accelerated carbonation test it was used a carbonation chamber with continuous feeding gaseous solution at 3% CO2 and controled relative humidity, where the concrete samples remained for 63 days. The results point to a positive effect of the use of RHA in concrete produced with RCA. Concretes with water/binder 0.42, for the most of the concrete tested, resulted in a compressive strength of 40 MPa to 55 MPa, with carbonation coefficient of 1.0mm/day1/2 to 1.5 mm/day1/2, independent of the amount of the RHA. However, concretes with higher water/binder (0.64) showed resistance between 15 MPa and 30 MPa, and for most of these the carbonation coefficient is below 3.0 mm/day1/2 and above 2.0 mm/day1/2.