Cada vez mais freqüente, a utilização de técnicas tradicionais da engenharia geotécnica depara-se com obstáculos de caráter econômico e ambiental. A técnica do solo-cimento tornase atrativa quando o melhoramento das propriedades do solo do local constitui-se em uma alternativa de projeto. A técnica de tratamento de solos com cimento encontra aplicação, por exemplo, na construção de bases para pavimentos, na proteção de taludes em barragens de terra, como camada de suporte para fundações superficiais, como remediação de solos contaminados e como barreiras de contenção de contaminantes. Desta forma, esta tese tem por objetivo analisar a influência da quantidade de cimento, da porosidade e da umidade de moldagem sobre o comportamento físico e químico de um solo argiloso artificialmente cimentado e contaminado. O programa experimental consiste em caracterizar os materiais utilizados, analisar fisicamente as misturas solo-cimento e solo-cimento-contaminante, através de ensaios de resistência à compressão simples, medidas de sucção e condutividade hidráulica. Quimicamente serão realizados ensaios de lixiviação em coluna e análises químicas e físico-químicas do lixiviado. Os resultados, quanto à caracterização, apresentam um material argiloso, oriundo de rochas riodacitos (riolito/dacito); quanto à resistência à compressão simples houve um aumento de resistência com o aumento da quantidade de cimento e com o aumento do peso especifico de compactação; quanto ao solo contaminado e cimentado ocorreu o mesmo comportamento, porém, com queda de resistência. A condutividade hidráulica obteve um decréscimo quando aumentado o peso especifico de moldagem, tanto para solo-cimento como para solo-cimento-contaminante. Para as análises químicas, a partir do ensaio de lixiviação, contatou-se redução de parâmetros de contaminação com a adição de cimento, principalmente com o aumento significativo do pH, devido ao aumento da quantidade de cimento. Concluiu-se que a quantidade de cimento e a diminuição da porosidade ocorrida pela maior densificação influenciam em ganho de resistência, à uma baixa permeabilidade e à uma baixa concentração de contaminante no lixiviado. / More and more the use of traditional techniques of the geotechnical engineering comes across obstacles of economic and environmental character. The technique of the soil-cement becomes attractive when the improvement of the properties of the local soil constituted in a project alternative. The technique of treatment of soils with cement finds application, for instance, in the construction of bases for pavements, in the protection of talus in land dams, as support layer for superficial foundations, as remediation of polluted soils and as barriers of contention of pollutants. This way, this theory has as objective to analyze the influence of the amount of cement, of the porosity and of the molding humidity over the physical and chemical behavior of a loamy soil artificially cemented and polluted. The experimental program consists of characterizing the used materials, to analyze the mixtures soil-cement and soil-cement-pollutant physically, through resistance samples to the simple compression, suction measures and hydraulic conductivity. The lixiviation samples will be chemically accomplished in column and chemical and physiochemical analyses of the lixiviated. The results, according to the characterization, present a loamy material, originating from rocks rhyodacite (rhyolite/dacite); according to the resistance to the simple compression there was a resistance increase with the rise of the amount of cement and with the increase of the weight specific of compaction; as for the polluted soil and cemented happened the same behavior, however, with resistance fall. The hydraulic conductivity suffered a decrease when increased the specific weight of molding, for soil-cement and for soil-cement-pollutant. (Continue For the chemical analyses, starting from the lixiviation samples, it was reached a reduction of parameters of contamination with the cement addition, mainly with the significant increase of the pH, due to the increase of the amount of cement. It was concluded that the amount of cement and the decrease of the porosity happened by the largest densification influence in resistance adding, as well as they provide a low permeability and a low pollutant concentration in the lixiviated. / Cada vez más la utilización de técnicas tradicionales de la ingeniería geotécnica se depara con obstáculos de carácter económico y ambiental. La técnica del suelo-cemento se vuelve atractiva cuando el mejoramiento de las propiedades del suelo local se constituye en una alternativa de proyecto. La técnica de tratamiento de suelos con cemento encuentra aplicación, por ejemplo, en la construcción de bases para pavimentos, en la protección de taludes, en presas de tierra, como camada de soporte para fundaciones superficiales, como remediación de suelos contaminados y como barreras de contención de contaminantes. Esta tesis tiene por objetivo analizar la influencia de la cantidad de cemento, de la porosidad y de la humedad del molde, sobre el comportamiento físico y químico de un suelo arcilloso artificialmente cementado y contaminado. El programa experimental consiste en caracterizar los materiales utilizados, analizar físicamente las mezclas suelo-cemento y suelo-cementocontaminante a través de ensayos de resistencia a compresión simple, medidas de succión y conductividad hidráulica. Químicamente serán realizados ensayos de lixiviación en columna y análisis químicos y físico-químicos del lixiviado. Los resultados, con respecto a la caracterización, presentan un material arcilloso, oriundo de rocas riodacitos (riolito/dacito). En cuanto a la resistencia el aumento de la misma es directamente proporcional al aumento de la cantidad de cemento y del peso especifico de compactación, referente al suelo contaminado y cementado ocurrió el mismo comportamiento, pero con disminución de resistencia. La conductividad hidráulica obtuvo una reducción cuando se produjo el aumento del peso específico, tanto para suelo-cemento como para suelo-cemento-contaminante. Para los análisis químicos, a partir del ensayo de lixiviación, se constato reducción de parámetros de contaminación con la adición de cemento, principalmente con el aumento significativo del pH. Se concluyó que la cantidad de cemento y la disminución de la porosidad ocurrida por l mayor compampactacion influencio en el aumento de resistencia, asi como porporciono baja permeabilidad y baja concentración de contaminante en el lixiviado.

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O módulo de elasticidade aos 28 dias. Além destes foi avaliada a permeabilidade por meio de ensaio de absorção; durabilidade através do ensaio acelerado de cloretos e da carbonatação; a porosidade foi verificada com a realização da microscopia eletrônica de varredura. De maneira geral, verificou-se que mesmo a resistência dos concretos de menor proporção agregado/aglomerante (traço pobre), está acima das resistências mais usuais na região metropolitana de Belém que é em torno de 25 a 30 MPa, visto que o cimento branco utilizado é o estrutural, por isso, justifica-se o alcance destes valores mesmo com traço pobre. Com relação à permeabilidade, os resultados demonstraram que assim como a resistência, esta é dependente do tipo de cimento empregado e das adições utilizadas. Os valores mais elevados de permeabilidade foram obtidos nos concretos referência (sem adição). Para estudar a porosidade viu-se que concreto referência apresenta-se menos compacto e com mais poros perceptíveis, principalmente os com maiores proporções agregado/aglomerante. Já nas micrografias dos concretos CMT e CSA, é possível observar uma menor quantidade de poros na região ocupada pela pasta Por fim, foi feita uma comparação das propriedades mecânicas, capacidade de absorção de água e porosidade do Cimento Portland Branco (CPB). / The present work aims at investigating the behavior of White Portland cement concrete with addition of metakaolin and silica fume, evaluating the mechanical behavior, the behavior regarding water absorption and porosity level and durability in concrete with this binder. For this purpose, assays were performed in plastic state (consistency and density) and hardened (compressive strength, diametral tensile strength by, modulus of elasticity, water absorption, carbonation and penetration of chloride). Reviews of its compressive strength and tensile strength at the ages of 7 and 28 days by IPT/EPUSP method that uses traces 1:5, 1:3.5 and 1:6,5 were performed. The modulus of elasticity at 28 days. Besides these permeability was evaluated by absorption test; through accelerated durability testing of chlorides and carbonation, porosity was verified by carrying out the scanning electron microscopy. In general, it was found that even the resistance of concrete with the lowest aggregate/binder (poor trait), the proportion is above the more usual resistance in the metropolitan region of Belém which is around 25-30 MPa, whereas white cement used is structural, so it is justified to reach these values even with poor trait. With regard to permeability, the results demonstrated that as resistance, this is dependent on the type of cement used and the additions used. The highest permeability values were obtained in specific reference (without addition). To study the porosity was seen that concrete reference presents more compact and less noticeable pores, especially those with higher aggregate/binder ratios. Already in the micrographs of CMT concrete and CSA, you can see a smaller amount of pores in the region occupied by folder Finally, a comparison was made of the mechanical properties, water absorption capacity and porosity of white Portland cement (CPB).

O cimento Portland (CP) é um produto industrializado que não é só consumidor de energia e de matérias-primas, mas também responsável por grandes emissões de CO2. Além do impacto ambiental, a presença de alguns compostos hidratados que em contato com os sulfatos, produzem fases expansivas que reduzem a vida útil das estruturas. Adições minerais, como as escórias de alto-forno, têm sido adicionadas para reduzir o clínquer e aumentar a resistência aos sulfatos, porém nem todas as escórias conferem empregabilidade como adição devido a sua composição química. Cimentos com adições apresentam ganho de resistência muito lento nas primeiras idades, tornando-se desinteressante para a cadeia produtiva da construção civil. Assim, as limitações que o CP apresenta, somada ao aumento dos resíduos, incentivaram a busca por aglomerantes isentos de clínquer. A álcali ativação proporcionou a possibilidade de reaproveitamento de diversos subprodutos, pois a cinética de reação é similar ao CP, devido à semelhança química e liberação de calor. Pesquisas ligadas à durabilidade dos cimentos álcali ativados (CAT) ainda são bastante reduzidas, principalmente a eficácia dos métodos empregados para avaliação da resistência aos sulfatos em ambientais laboratoriais. Portanto, este trabalho teve como objetivo investigar o comportamento das pastas de escórias ativadas com 5% de NaOH e CP resistente a sulfatos (CPIV-RS) em ambientes sulfatados através do método NIST e comparar com o método acelerado em argamassas proposto pela NBR 13583:2014. As avaliações incluíram as análises microestruturais (DRX/MEV/DTG) e macroestrutural através de inspeções visuais, variação dimensional, variação de massa e resistência à compressão. Os resultados indicaram que nas condições ensaiadas, os métodos acelerados de avaliação da resistência aos sulfatos não apresentaram diferenças significativas entre as pastas e argamassas. Os CATs apresentaram desempenho superior antes e depois da exposição ao Na2SO4 comparados aos CPIV-RS, favorecendo a hidratação e a resistência à compressão. Por outro lado, a formação da gipsita parece ser o principal produto de degradação dos CATs na solução de MgSO4, originado pela descalcificação do C-S-H, afetando fortemente as propriedades físicas, químicas e mecânicas dos cimentos álcali ativados. / Portland cement (PC) is an industrialized product that is not so consuming of energy and raw materials, but also responsible for large CO2 emissions. Besides the environmental impact, the presence of some hydrated compounds that in contact with the sulfates, produce expansive phases that reduce the useful life of the structures. Minerals additions, such as blast furnace slag, have been added to reduce clinker and increase resistance to sulphates, but not all slags confer employability as addition because of their chemical composition. Cements with additions show very low resistance gain in the early ages, making it uninteresting for the productive chain of civil construction. Thus, the limitations that PC presents, together with the increase of residues, have encouraged the search for clinker-free binders. Alkali-activation provided the possibility of reuse of several by-products, because the reaction kinetics is similar to PC, due to chemical similarity and heat release. Researches related to the durability of alkaliactivated cements (AAC) are still very low, mainly the efficacy of the methods used to evaluate the resistance to sulfates in laboratory environments. Therefore, the objective of this work was to investigate the behavior of slag pastes activated with 5% NaOH and sulfate resistant PC (PCIV-SR) in sulphated environments using the NIST method and to compare with the accelerated mortar method proposed by NBR 13583:2014. The evaluations included microstructural analysis (XRD/SEM/DTG) and macrostructural analysis through visual inspection, dimensional variation, mass variation and compressive strength. The results indicated that under the conditions tested, the accelerated methods of sulfate resistance evaluation did not present significant differences between pastes and mortars. The AACs presented better performance before and after exposure to Na2SO4 compared to PCPIV-SR, favoring hydration and compressive strength. On the other hand, the formation of gypsum appears to be the main degradation product of the AACs in the MgSO4 solution, caused by the C-S-H decalcification, strongly affecting the physical, chemical and mechanical properties of the activated alkali cements.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandoAML.pdf: 704139 bytes, checksum: 56133b8802fd230583fd96ae8805d657 (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Several problems related to the loss of hydraulic seal in oilwells, causing gas migration and/or contamination of the production zone by water, have been reported. The loss of the hydraulic seal is a consequence of cracks which can be occasioned either by the invasion of gas during the wait on cement or by the expansion of the casing causing the fracture of the cement sheath. In case of the pressure of the formation is higher than the pressure in the annulus, gas can migrate into the slurry and form microannulus, which are channels where gas migrates after the cement is set. Cracks can be also occasioned by the fracture of the cement sheath when it does not withstand the thermal and dynamic loads. In reservoirs where the oil is heavy, steam water injection operation is required in order to get the oil flowing. This operation increases the temperature of the casing, and then it expands and causes the fracture of the cement sheath in the annulus. When the failures on the cement are detected, remedial cementing is required, which raise costs caused by the interventions. Once the use of cement in the construction civil sector is older than its use in the petroleum sector, it is common to bring technologies and solutions from the civil construction and apply them on the petroleum area. In this context, vermiculite, a mineral-clay widely encountered in Brazil, has been used, on its exfoliated form, in the civil construction, especially on the manufacture of lights and fireproof concretes with excellent thermal and acoustical properties. It has already been reported in scientific journals, studies of the addition of exfoliated vermiculite in Portland cements revealing good properties related to oilwell cementing operations. Thus, this study aimed to study the rheological behavior, thickening time, stability and compressive strength of the slurries made of Portland cement and exfoliated vermiculite in 5 different compositions, at room temperature and heated. The results showed that the compressive strength decreased with the addition of exfoliated vermiculite, however the values are still allowed for oiwell cementing operations. The thickening time of the slurry with no exfoliated vermiculite was 120 min and the thickening time of the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite was 98 min. The stability and the rheological behavior of the slurries revealed that the exfoliated vermiculite absorbed water and therefore increased the viscosity of the slurries, even though increasing the factor cement-water. The stability experiment carried out at 133 ?F showed that, there was neither sedimentation nor reduction of the volume of the cement for the slurry with 12 % of exfoliated vermiculite. Thus, the addition of exfoliated vermiculite accelerates the set time of the cement and gives it a small shrinkage during the wait on cement, which are important to prevent gas migration / Muitos problemas relacionados ? perda do isolamento hidr?ulico em po?os de petr?leo, causando migra??o de g?s e contamina??o da zona produtora por migra??o de ?gua, t?m sido reportados. A perda do isolamento hidr?ulico ? conseq??ncia de trincas que por sua vez s?o conseq??ncias de uma cimenta??o mal feita, onde houve invas?o de g?s durante a pega da pasta gerando trincas tamb?m chamadas de microanulares que s?o os caminhos por onde a migra??o de g?s ocorre. Essas trincas tamb?m s?o ocasionadas pela fratura do cimento quando este n?o suporta as cargas t?rmicas e din?micas, as quais o cimento ? submetido durante sua vida. Em reservat?rios onde o ?leo encontrado ? bastante viscoso, opera??es de inje??o de vapor de ?gua s?o requeridas a fim de facilitar o escoamento do ?leo. Essa opera??o aumenta a temperatura da malha de po?os, fazendo com que o revestimento dilate e frature o cimento no anular, ocasionando a perda do isolamento hidr?ulico. Uma vez detectada falhas no isolamento hidr?ulico, opera??es de corre??o s?o requeridas o que acaba gerando custos, perda de tempo com a interven??o e lucro cessante. Como o setor de constru??o civil trabalha com cimento a muito mais tempo que o setor de petr?leo, ? comum lan?ar-se m?o de tecnologias e solu??es apresentadas na constru??o e aplicar com os devidos ajustes no ramo do petr?leo. Nesse contexto, a vermiculita, um argilomineral encontrado em abund?ncia no Brasil, tem sido aplicado, na sua forma expandida, na constru??o civil para confec??o de concretos leves, resistentes a fogo e com excelentes propriedades de isolamento t?rmico e ac?stico. J? tem sido reportado em revistas cient?ficas, estudos de sua adi??o em cimento portland com boas propriedades relacionadas ? cimenta??o de po?os de petr?leo. Dessa forma o presente trabalho objetivou estudar o comportamento reol?gico, tempo de pega e a resist?ncia a compress?o de pastas com vermiculita expandida e cimento portland classe especial em quatro composi??es diferentes, fazendo um comparativo com as propriedades existentes da pasta padr?o contendo apenas cimento portland e ?gua, em duas temperaturas, ambiente e aquecida. Os resultados mostraram que a resist?ncia ? compress?o dos corpos de prova diminuiu com o aumento da concentra??o de vermiculita, por?m ainda dentro da faixa permitida para cimenta??o de po?os de petr?leo. Os ensaios de consistometria indicaram que o tempo de pega para a pasta padr?o foi de 120 min, enquanto que para a pasta com 12% de vermiculita expandida foi de 98 min. Os ensaios de estabilidade e a avalia??o do comportamento reol?gico das pastas mostraram que a vermiculita expandida por absorver ?gua, aumenta a viscosidade da pasta, mesmo aumentando o fator ?gua-cimento. O ensaio de estabilidade realizado ? 133 ?F mostrou que n?o houve rebaixamento e nem sedimenta??o para a pasta com 12% de vermiculita expandida. Logo a adi??o de vermiculita expandida ? pasta cimentante favorece a cura r?pida e a baixa retra??o do volume da pasta durante a pega, importantes para evitar migra??o de g?s

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AbimaelLM.pdf: 1998740 bytes, checksum: 3bd1ad1da777ebc532ac1fcc9b0a96f4 (MD5) Previous issue date: 2009-03-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The low tenacity presented by the Portland cement pastes used in the oil wells cementation has been motivating several researches with attention focused on alternative materials. Additives have been developed to generate flexible pastes with mechanical resistance capable to support the expansions and retractions of the metallic covering of the wells that submit to the steam injection, technique very used to increase the recovery factor in oil reservoirs with high viscosity. A fresh paste with inadequate rheological behavior may commit the cementation process seriously, involving flaws that affect the performance of the paste substantially in the hardened state. This work proposes the elaboration and the rheological analysis of Portland cement pastes with addition of residues of rubber tire in several proportions, with the aim of minimizing the damages provoked in the hem cementing of these wells. By thermogravimetric analysis, the particles of eraser that go by the sieve of 0,5mm (35 mesh) opening and treated superficially with NaOH solution of 1 mol/L presented appropriate thermal resistance for wells that submit to thermal cyclic. The evaluation of the study based on the results of the rheological analysis of the pastes, complemented by the mechanical analysis, thickening, stability, tenor of free water and filtrate loss, being used as parameter a paste reference, without rubber addition. The results showed satisfactory rheology, passive of few corrections; considerable loss of mechanical resistance (traction and compression), compensated by earnings of tenacity, however with established limits for its application in oil wells; satisfactory stability, free water and thickening time / A baixa tenacidade apresentada pelas pastas de cimentos Portland utilizadas na cimenta??o de po?os de petr?leo tem motivado v?rias pesquisas voltadas para materiais alternativos. Aditivos t?m sido desenvolvidos para gerar pastas flex?veis e com resist?ncia mec?nica capaz de suportar as expans?es e retra??es do revestimento met?lico dos po?os que se sujeitam ? inje??o de vapor, t?cnica muito utilizada para aumentar o fator de recupera??o em reservat?rios de ?leo com alta viscosidade. Uma pasta fresca com comportamento reol?gico inadequado pode comprometer seriamente o processo de cimenta??o, implicando em falhas que afetam substancialmente o desempenho da pasta no estado endurecido. Este trabalho prop?e a elabora??o e a an?lise reol?gica de pastas de cimento Portland com adi??o de res?duos de borracha de pneu em diversas propor??es, com o objetivo de minimizar os estragos provocados na bainha cimentante destes po?os. Por an?lise termogravim?trica, as part?culas de borracha passantes na peneira de abertura 0,5 mm (35 mesh) e tratadas superficialmente com solu??o 1 mol/L de NaOH, apresentaram resist?ncia t?rmica adequada para po?os sujeitos ? ciclagem t?rmica. A avalia??o do estudo baseou-se nos resultados da an?lise reol?gica das pastas, complementadas pela an?lise mec?nica, espessamento, estabilidade, teor de ?gua livre e perda de filtrado, utilizando-se como par?metro uma pasta refer?ncia, sem adi??o de borracha. Os resultados mostraram reologia satisfat?ria, passiva de poucas corre??es; consider?vel perda de resist?ncia mec?nica (tra??o e compress?o), compensada por ganho de tenacidade, por?m dentro dos limites estabelecidos para sua aplica??o em po?os de petr?leo; satisfat?ria estabilidade, ?gua livre e tempo de espessamento

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuilhermeFM.pdf: 1361832 bytes, checksum: 90befe7961c07f2510ca8f988b71da6b (MD5) Previous issue date: 2009-03-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work addresses the production of lightweight concrete building elements, such as plates, prefabricated slabs for pre-molded and panels of fencing, presenting a singular concrete: the Lightweight Concrete, with special properties such low density and good strength, by means of the joint use of industrial waste of thermosetting unsaturated polyesters and biodegradable foaming agent, named Polymeric Lightweight Concrete. This study covered various features of the materials used in the composition of the Polymeric Lightweight Concrete, using a planning of factorial design 23, aiming at studying of the strength, production, dosage processes, characterization of mechanical properties and microstructural analysis of the transition zone between the light artificial aggregate and the matrix of cement. The results of the mechanical strength tests were analyzed using a computational statistics tool (Statistica software) to understand the behavior and obtain the ideal quantity of each material used in the formula of the Polymeric Lightweight Concrete. The definition of the ideal formula has the purpose of obtaining a material with the lowest possible dry density and resistance to compression in accordance with NBR 12.646/92 (≥ 2.5 MPa after 28 days). In the microstructural characterization by scanning electron microscopy it was observed an influence of the materials in the process of cement hydration, showing good interaction between the wrinkled face of the residue of unsaturated polyesters thermosetting and putty and, consequently, the final strength. The attaining of an ideal formula, given the Brazilian standards, the experimental results obtained in the characterization and comparison of these results with conventional materials, confirmed that the developed Polymeric Lightweight Concrete is suitable for the production of building elements that are advantageous for construction / Neste trabalho ? abordada a aplica??o da tecnologia dos concretos leves ? produ??o de elementos construtivos, tais como placas pr?-fabricadas para lajes pr?-moldadas, pain?is de veda??o e pe?as pr?-moldadas, e ao desenvolvimento de um concreto celular com propriedades especiais de baixa densidade e boa resist?ncia mec?nica, em fun??o da utiliza??o conjunta de res?duo industrial de poli?ster insaturado termofixo (PIT) e espuma biodegrad?vel incorporadora de ar, denominado de Concreto Celular Polim?rico (CCP) . O estudo abrangeu diferentes tra?os dos materiais empregados na composi??o do CCP, sendo utilizado um planejamento fatorial 23, para an?lises dos processos de dosagem e produ??o, caracteriza??o das propriedades mec?nicas, bem como an?lises microestruturais da zona de transi??o entre o agregado artificial leve (PIT) e a matriz de cimento. Os resultados dos testes de resist?ncia mec?nica foram analisados utilizando-se uma ferramenta computacional de estat?stica (Statistica Software) para compreens?o do comportamento e obten??o da concentra??o ideal de cada material utilizado na formula??o do CCP. A defini??o da f?rmula ideal teve como finalidade a obten??o de um material com a menor densidade a seco poss?vel e resist?ncia ? compress?o que atendesse ? norma NBR 12.646/92 (≥ 2,5 MPa aos 28 dias). Na caracteriza??o microestrutural por microscopia eletr?nica de varredura, observou-se a influ?ncia dos materiais no processo de hidrata??o do cimento, onde constatou-se boa intera??o entre o res?duo de PIT, cuja face ? enrugada, e a pasta de cimento. A obten??o da formula??o de um novo material que atende ? norma brasileira, os resultados experimentais obtidos nas caracteriza??es e compara??o desses resultados com materiais convencionais, comprovaram que o Concreto Celular Polim?rico desenvolvido ? adequado ? produ??o de elementos construtivos que apresentam vantagens quando aplicados ? constru??o civil

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndrezaKC.pdf: 2477387 bytes, checksum: 5eafbea5e547e68eaf6513cad9b400ba (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Primary cementing is one of the main operations in well drilling responsible for the mechanical stability and zonal isolation during the production of oil. However, the cement sheath is constantly under mechanical stresses and temperature variations caused by the recovery of heavy oil. In order to minimize fracture and wear of the cement sheath, new admixtures are developed to improve the properties of Portland cement slurries and avoid environmental contamination caused by leaking gas and oil. Polymers with the ability to form polymeric films are candidates to improve the properties of hardened cement slurries, especially their fracture energy. The present study aimed at evaluating the effect of the addition of a chitosan suspension on cement slurries in order to improve the properties of the cement and increase its performance on heavy oil recovery. Chitosan was dissolved in acetic ac id (0.25 M and 2 M) and added to the formulation of the slurries in different concentrations. SEM analyses confirmed the formation of polymeric films in the cementitious matrix. Strength tests showed higher fracture energy compared to slurries without the addition of chitosan. The formation of the polymeric films also reduced the permeability of the slurry. Therefore, chitosan suspensions can be potentially used as cementing admixtures for heavy oil well applications / A cimenta??o prim?ria ? uma das principais opera??es na perfura??o do po?o de petr?leo. A fixa??o do revestimento e o isolamento zonal garantir? seguran?a e diminui??o dos custos na fase de produ??o de ?leo. No entanto, ? constante a ocorr?ncia de problemas na bainha ciment?cia devido a esfor?os mec?nicos e a varia??o de temperatura, causada pela recupera??o de ?leos pesados. Visando minimizar as fraturas e desgaste da bainha, novas adi??es est?o sendo desenvolvidas para melhorar as propriedades do cimento Portland e evitar a contamina??o ambiental decorrente de vazamento de g?s e ?leo pelo anular. Pol?meros com a capacidade de formar filmes polim?ricos s?o op??es de adi??es, pois a poss?vel forma??o da teia polim?rica na matriz ciment?cia melhora as propriedades e a energia de fratura da pasta. O presente trabalho, tem como objetivo adicionar ?s pastas ciment?cias suspens?o de quitosana para melhorar as propriedades da pasta ciment?cia e aumentar seu desempenho em opera??es de recupera??o de ?leo pesado. A quitosana foi dilu?da em ?cido ac?tico (0,25 M e 2 M) e adicionada na formula??o das pastas em diferentes concentra??es. A an?lise do MEV confirmou a forma??o de redes polim?ricas na matriz ciment?cia e os testes deresist?ncia mec?nica comprovaram uma energia de fratura elevada em rela??o ? pasta sem adi??o do pol?mero. A forma??o da teia polim?rica tamb?m reduziu a permeabilidade da pasta. Com isso, a suspens?o de quitosana torna-se uma solu??o polim?rica com potencial para ser aplicado em cimenta??o de po?os de petr?leo

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UlissesTB.pdf: 2103703 bytes, checksum: 784868c57be7336a1a7601f71664ac81 (MD5) Previous issue date: 2006-10-31 / The oil production in mature areas can be improved by advanced recovery techniques. In special, steam injection reduces the viscosity of heavy oils, thus improving its flow to surrounding wells. On the other hand, the usually high temperatures and pressures involved in the process may lead to cement cracking, negatively affecting both the mechanical stability and zonal isolation provided by the cement sheath of the well. The addition of plastic materials to the cement is an alternative to prevent this scenario. Composite slurries consisting of Portland cement and a natural biopolymer were studied. Samples containing different contents of biopolymer dispersed in a Portland cement matrix were prepared and evaluated by mechanical and rheological tests in order to assess their behavior according to API (American Petroleum Institute) guidelines. FEM was also applied to map the stress distribution encountered by the cement at bottom bole. The slurries were prepared according to a factorial experiment plan by varying three parameters, i.e., cement age, contents of biopolymer and water-to-cement ratio. The results revealed that the addition of the biopolymer reduced the volume of free water and the setting time of the slurry. In addition, tensile strength, compressive strength and toughness improved by 30% comparing hardened composites to plain Portland slurries. FEM results suggested that the stresses developed at bottomhole may be 10 to 100 times higher than the strength of the cement as evaluated in the lab by unconfined mechanical testing. An alternative approach is proposed to adapt the testing methodology used to evaluate the mechanical behavior of oilwell cement slurries by simulating the confined conditions encountered at bottornhole / A cimenta??o de po?os ? pr?tica comum na ind?stria do petr?leo. Po?os antigos que apresentam baixo rendimento passam a produzir mais quando se adota o processo de recupera??o secund?ria. Um dos procedimentos que pode ser adotado nestes po?os ? a introdu??o de vapor d'?gua sob press?o para que o petr?leo tenha sua viscosidade reduzida e flua com mais facilidade para os po?os da circunvizinhan?a. A temperatura elevada provoca fissura??o nas bainhas dos po?os e conseq?ente perda de estanqueidade devido ao car?ter r?gido das bainhas de cimento Portland. Comp?sitos de cimento Portland aditivados com biopol?mero foram analisados com rela??o a tr?s aspectos: propriedades mec?nicas previstas nas normas da ABNT e espec?ficas para a ind?stria do petr?leo; propriedades reol?gicas tamb?m previstas em norma e avalia??o num?rica por elementos finitos simulando bainhas de po?os de petr?leo. As pastas foram preparadas seguindo planejamento fatorial pr?vio, com varia??o de tr?s fatores: idade do cimento Portland, concentra??o de biopol?mero e fator ?gua/cimento. Os resultados mostraram que a presen?a do biopol?mero elimina forma??o de ?gua livre; funciona como acelerador de pega, reduzindo o tempo de espessamento; aumenta as resist?ncias ? compress?o e ? tra??o em at? 30 % e a tenacidade-resili?ncia em at? 30 %. A an?lise por elementos finitos mostrou que a ordem de grandeza das tens?es despertadas pela temperatura no fundo do po?o chega a ser 10 e 100 vezes superior ?s resist?ncias ? compress?o e ? tra??o, respectivamente, das pastas ensaiadas em laborat?rio. Isto levou ? constata??o de que os ensaios n?o confinados de propriedades mec?nicas n?o conseguem medir o comportamento real das pastas, sendo necess?ria a adapta??o dos mesmos para a condi??o confinada. Um ensaio alternativo ? proposto por meio de um equipamento (SCERB) que simula as condi??es de fundo de po?o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlankML.pdf: 1510639 bytes, checksum: 80a343cff9d15e912e4b6cbd66703104 (MD5) Previous issue date: 2006-10-16 / The isolation of adjacent zones encountered during oilwell drilling is carried out by Portland-based cement slurries. The slurries are pumped into the annular positions between the well and the casing. Their rheological behavior is a very important component for the cementing process. Nowadays, several alternative materials are used in oilwell cementing, with goal the modification and the improvement of their properties, mainly the increase of the fluidity. And this can be reached by using plasticizers additives able to account for different oilwell conditions, yielding compatible cement slurries and allowing enough time for the complete cementing operation. If the rheological properties of the slurry are properly characterized, the load loss and flow regime can be correctly predicted. However, this experimental characterization is difficult. Rheological models capable of describing the cement slurry behavior must be capable of predicting the slurry cement deformation within reasonable accuracy. The aim of this study was to characterize rheologically the slurries prepared with a especial class of Portland cement, water and plasticizers based on lignosulfonate, melamine and polycarboxylate at temperatures varying from 27?C to 72?C. The tests were carried out according to the practical recommendations of the API RP 10B guidelines. The results revealed a great efficiency and the dispersive power of the polycarboxylate, for all temperatures tested. This additive promoted high fluidity of the slurries, with no sedimentation. High lignosulfonate and melamine concentrations did not reduce the rheological parameters (plastic viscosity and yield stress) of the slurries. It was verified that these additives were not compatible with the type of cement used. The evaluated rheological models were capable of describing the behavior of the slurries only within concentration and temperature ranges specific for each type of additive / Pastas de cimento do tipo Portland s?o usadas para isolamento de po?os de petr?leo. Esse procedimento ? realizado por meio do bombeio da pasta no espa?o anular entre o po?o e a coluna de revestimento, de modo a se obter fixa??o e veda??o eficiente e permanente. Para isso o comportamento reol?gico da pasta de cimento ? um componente de extrema import?ncia para o processo de cimenta??o. Atualmente, diversos materiais alternativos s?o utilizados em pastas para cimenta??o, objetivando a modifica??o e a melhoria de suas propriedades, principalmente no que diz respeito ao aumento de fluidez. Isso pode ser alcan?ado por meio da utiliza??o de novos aditivos do tipo plastificantes, capazes de suportar as diversas condi??es de po?os, promovendo ?s pastas propriedades compat?veis ?s condi??es encontradas, permitindo, ainda, um tempo suficiente de trabalhabilidade para a completa execu??o do servi?o de cimenta??o. Assim, se as propriedades reol?gicas da pasta s?o bem caracterizadas, a perda de carga e o regime de fluxo podem ser prognosticados corretamente. Contudo, essa caracteriza??o ? dif?cil do ponto de vista experimental. Modelos reol?gicas capazes de descrever o que ocorre, dever?o ser capazes de predizer a deforma??o da pasta de cimento com razo?vel exatid?o. Portanto, a finalidade deste trabalho foi o estudo e a caracteriza??o reol?gica de pastas constitu?das de cimento Portland classe especial, ?gua e aditivos do tipo plastificante, a base de lignossulfonato, melamina e policarboxilato, em temperaturas na faixa de 27?C a 72?C. Os testes foram realizados de acordo com as recomenda??es pr?ticas da norma API RP 10B. Os resultados dos ensaios demonstraram a grande efici?ncia e o poder dispersivo do policarboxilato, para todas as temperaturas estudadas. O aditivo promoveu uma alta fluidez, sem efeitos de sedimenta??o. O aumento das concentra??es de lignossulfonato e melamina n?o reduziu os par?metros reol?gicos (viscosidade pl?stica e limite de escoamento). Tamb?m foi verificado que esses aditivos n?o foram compat?veis com o tipo de cimento utilizado. Por fim, os modelos reol?gicos avaliados foram capazes de descrever o comportamento das pastas apenas para faixas de temperatura e concentra??o de cada tipo de aditivo

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-11T21:00:59Z No. of bitstreams: 1 SALOMÃO PEREIRA DE ALMEIDA – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 4588734 bytes, checksum: f4e29249479ebabacd5ed2f3d58988d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-11T21:00:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SALOMÃO PEREIRA DE ALMEIDA – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 4588734 bytes, checksum: f4e29249479ebabacd5ed2f3d58988d5 (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / O politereftalato de etileno (PET) é um dos plásticos mais produzidos no mundo devido à excelente relação entre as suas propriedades e seu custo de produção relativamente baixo. No entanto, devido ao tempo de degradação deste ser relativamente longo, quando descartados de forma inadequada, geram um elevado volume de resíduos. A reciclagem sistemática e a reutilização são soluções para minimizar esse impacto ao meio ambiente e, nesse sentido, a engenharia de pavimentos pode contribuir encontrando alternativas técnica e ambientalmente adequadas e o pavimento intertravado pode ser uma dessas alternativas. Pisos intertravados são formados por peças pré-moldadas de concreto, cuja camada superficial deve apresentar acabamento confortável para o trânsito de pessoas e sua estrutura deve suportar cargas de veículos. Como os agregados que compõem as peças podem ser naturais ou artificiais, buscou-se nesse trabalho avaliar o comportamento das peças produzidas com a substituição parcial do agregado miúdo por PET. Inicialmente, foram realizados ensaios de caracterização para determinar as propriedades físicas, químicas, mineralógicas e de estado dos agregados, do cimento e do PET. Em seguida, foram moldadas peças com substituição do agregado miúdo por PET nos teores de 2,5%, 5,0%, 7,5% e 10,0%. Utilizaram-se os traços 1:1,5:1,5, 1:2:2 e 1:2,5:2,5, com variações do fator a/c de 0,45, 0,50 e 0,55. Após 28 dias de cura, as peças foram submetidas aos ensaios de absorção de água e de resistência característica à compressão. Posteriormente, as peças do traço 1:1,5:1,5, com fator a/c 0,45, foram submetidas aos ensaios de resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade, microscopia eletrônica de varredura, desgaste por abrasão, suscetibilidade ao ataque por sulfatos e suscetibilidade à ação do calor e da chuva. Os resultados obtidos indicaram que a resistência à compressão, o módulo de elasticidade e a resistência à tração na flexão diminuíram à medida que o teor de PET aumentou; os ensaios de desgaste por abrasão indicaram que as peças, com qualquer um dos teores utilizados, podem ser usadas em situações com efeitos de abrasão acentuados; as peças apresentaram-se resistentes ao ataque por sulfatos, independentemente da presença de PET; quando suscetíveis à ação do calor e da chuva, a peça analisada teve variação de massa e perda de resistência na ordem de 21%, todavia, a água lixiviada não apresentou risco de contaminação para o solo. / The polyethylene terephthalate (PET) is one of the most produced plastics in the world because of the excellent relationship between their properties and their relatively low cost of production. Howeve r, due to degradation of the time be relatively long, when improperly disposed of, generating a large volume of waste. The systematic recycling and reuse are solutions to minimize the impact on the environment. Accordingly, the engineering floor can contribute finding technical and environmentally suitable alternatives and can be interlocked pavement of these alternatives. interlocked floors are made of precas t concrete parts, whose surface layer should provide comfortable finish for the transit of people and their structure must support vehicle loads. As the aggregates that make up the parts can be natural or artificial, we sought to evaluate this work the behavior of parts produced with the partial replacement of fine aggregate by PET. Initially, characterization tests were conducted to determine the physical, chemical, mineralogical and state of aggregate, cement and PET. Then, they were molded parts with replacement of fine aggregate PET at 2.5% content, 5.0%, 7.5% and 10.0%. Used was drawn 1:1.5:1.5, 1:2:2 and 1:2.5:2.5, by a factor of variation a / c of 0.45, 0.50 and 0.55 . After 28 days of curing, the specimens were subjected to water absorption tests and resistance to compression feature. Later, trace the pieces of 1:1.5:1.5, with factor w/c 0.45 were subjected to tensile strength tests in bending modulus, scanning electron microscopy, abrasive wear, susceptibility to attack by sulfates and susceptibility to the action of heat and rain. The results showed that the compressive strength, modulus of elasticity and tensile strength in bending decreased as PET content increased; The wear tests indicated that the abrasion parts, with any of the concentrations used, can be used in situations with marked abrasion effects; the pieces were resistant to attack by sulfates, regardless of the presence of PET; When susceptible to the action of heat and rain, the piece was analyzed mass variation and loss of strength in the order of 21%, however, the leachate showed no risk of contamination of the soil.