Com a crescente ideia de sustentabilidade, surge a necessidade de utilização de recursos renováveis e reaproveitamento de resíduos gerados em processos industriais. Neste trabalho foi avaliada a utilização da cinza pesada oriunda da queima do carvão em usinas termoelétricas no desenvolvimento de um Cermet. O compósito Cinza-Ferro (Cz-10Fe) foi obtido por metalurgia do pó e é composto de cinza pesada moída com adição de 10% em massa de pó de ferro puro. A adição do ferro é justificada para melhoria das propriedades mecânicas do material cerâmico. O compósito foi aplicado como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador, no pós-tratamento de efluentes domésticos. Foram realizados estudos com os principais componentes da cinza, tais como a sílica (SiO2), em forma de pó de quartzo, e a alumina (Al2O3) na versão comercial para avaliação da interação dos mesmos com o ferro e avaliação de suas propriedades mecânicas sob influência da variação da temperatura de sinterização A cinza pesada, obtida na Usina Tractebel de Charqueadas, foi moída durante 2, 4 e 8 horas para determinação do tamanho de partícula ideal para o compósito. Após caracterização, foi selecionada cinza moída por 2 horas para a produção dos compósitos para aplicação. A aplicação se deu utilizando um protótipo no pós-tratamento de efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da COMUSA visando a remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Obteve-se incremento na eficiência do processo, reduzindo a DQO do efluente final em média 9%, indicando a viabilidade de uso do protótipo no pós- tratamento de esgotos domésticos, com porosidade aproximada de 20%, obtidos na cinza moída por 2 horas e sinterizado com ferro, como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador. / With the crescent idea of sustainability, there is a necessity for the use of renewable resources and the reuse of waste generated in industrial processes. In this work the use of the coal bottom ash from thermoelectric plants was evaluated in the development of a Cermet. The composite Ash-Iron (Cz-10Fe) was obtained by powder metallurgy and is composed of ground heavy ash with addition of 10% by mass of pure iron powder. The addition of iron is justified to improve the mechanical properties of the ceramic material. The composite was applied as biofilm packing media in trickling filter in the post-treatment of domestic effluents. Studies with the main components of the ash, such as silica (SiO2), in the form of quartz powder, and alumina (Al2O3) in the commercial version were carried out to evaluate their interaction with iron and evaluation of their mechanical properties under influence of the sintering temperature variation The bottom ash obtained at Tractebel from Charqueadas was milling for 2, 4 and 8 hours to determine the ideal particle size for the composite. After characterization, milled ash for 2 hours was selected for the production of the composites for application. The application was done using a prototype in the post-treatment of effluents from the Wastewater Treatment Station (ETE) of COMUSA aiming at the removal of Chemical Oxygen Demand (COD). The efficiency of the process was obtained by reducing the COD of the final effluent by a mean of 9%, indicating the viability of the utilization the prototype in the post-treatment of domestic sewage, with approximate porosity of 20%, obtained in ground ash for 2 hours and sintered with iron powder, in biofilm packing media in trickling filter.

O emprego de resíduos da indústria como materiais alternativos na Engenharia vem sendo tópico recorrente em pesquisas de desenvolvimento de novos materiais, devido a uma maior consciência da opinião pública quanto ao impacto ambiental oriundo da produção industrial. Buscando colaborar com esta discussão, esta pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como alternativa de solução em Engenharia. Analisando-se a microestrutura da cinza volante, observa-se que ela é formada por esferas ocas e plerosferas (esferas ocas preenchidas por esferas menores). Foi estudado o ganho de resistência da mistura promovido pela moagem da cinza volante em um moinho de bolas cerâmicas, visando uma potencialização da reatividade do material. A fim de possibilitar a utilização destes resíduos, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. A presente pesquisa busca fornecer subsídios para que seja possível determinar o seu comportamento, através do uso da relação porosidade (η)/teor volumétrico de cal (LV) obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura dos dois resíduos, com e sem o processo de moagem da cinza, levando a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado para cinza volante com diferentes tempos de moagem e cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos de prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m3, curados por 7 dias, com umidade de 18% para os tempos de moagem 0, 2 e 6h nas temperaturas 23 e 40°C, e 0 e 6h a 60°C. Os resultados apontam que o aumento do teor de cal gerou ganhos de resistência para as maiores temperaturas de cura; a diminuição da porosidade proporcionou um ganho de resistência para todas as combinações; o aumento da temperatura foi importante no ganho de resistência entre 23oC e 40oC; a moagem da cinza por 2h promoveu ganhos significativos de resistência em relação à não moída, porém, para 6h de moagem os ganhos não foram significativos para as temperaturas de cura de 23oC e 60oC. A relação η/LV, ajustada por um expoente [η/(Lv)0,07], mostrou-se adequada na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de moagem estudados. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal, temperatura de cura e tempo de moagem, mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas suas interações. / The use of industry by-products as alternative materials in Engineering has been a recurring topic of research in development of new materials, mainly, due to a larger public conscience regarding the environmental impact of industrial production of waste. Aiming to contribute on this discussion, this research sought to introduce two by-products (fly ash and carbide lime), produced on the metropolitan area of Porto Alegre, as an alternative Engineering solution. Analyzing the microstructure of the fly ash, it is observed that it is composed by void spheres and plerospheres (void spheres filed with smaller ones). Having that in mind, it was studied the admix strength gain promoted by the grinding of de fly ash on a ceramic ball mill, aiming an enhancement of the reactivity of the material. In order to enable the use of these byproducts, it is necessary the study of its mechanical behavior due to the cementation provided by the mixture and compaction of these materials. The current research seeks to provide subsides in order to determine its behavior, through the use of the ratio porosity (η)/ volumetric lime content (LV), obtained from the identification and quantification of the most important variables on the control of the strength of the admixes of both by-products, with or without the process of fly ash grinding. This means, the formulation of equations for the simple compressive strength forecast of the cemented material for the fly ash with different grinding times and accelerated curing temperature. In order to do so, it were realized simple compression tests with 5, 10 and 15% of lime, with a specific dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m3, cured for 7 days, with water content of 18% for the grinding times of 0, 2 and 6h to the curing temperatures of 23 and 40oC, and 0 and 6h to 60oC. The results show that, the increase of lime content provided strength gains for the higher temperatures; the decrease of porosity generated strength gain to all the combinations; the increase in curing temperature was important on the strength gain between 23oC and 40oC; the grinding of fly ash for 2h promoted significant strength gains when compared to the not ground samples, however, for 6h of grinding the strength gain wasn’t significant for the 23oC and 60oC curing temperatures. The η/LV ratio, adjusted by an exponent [η/(LV)0,07], presented itself adequate for the formulation of the equations for the forecast of the strength gain of the cemented material to all the studied temperatures and grinding times. Besides that, the existence of unique and distinct relationships on the control of the simple compression strength depending on the porosity, volumetric lime content, curing temperature and grinding time, have been shown useful for the dosage formulation. The results were submitted to variance analysis, which demonstrated that all the factors chosen on the experiment were significant, as all their interactions.

Alguns materiais, constituídos quase que exclusivamente por sílica, são empregados, de forma suplementar ao cimento Portland, por promoverem melhorias ao concreto, devido aos seus efeitos físicos e pozolânicos, além de atenderem a questões ambientais. No entanto, essa sílica pode gerar produtos indesejados na presença de álcalis, sendo este fenômeno conhecido como reação álcali sílica (RAS). Na presença de água, esses produtos são capazes de expandir no interior da massa de concreto, provocando fissuras internas e externas e, em casos mais graves, a degradação do elemento estrutural. Com a finalidade de evitar essa manifestação patológica, o presente trabalho propõe-se avaliar o potencial reativo frente à RAS da sílica ativa e dois tipos de cinzas da casca do arroz (CCA), uma comercial e outra residual. Nessa investigação foram adotados os teores de 5 a 50 %, utilizados como substituição parcial ao cimento Portland padrão. Os métodos de ensaio adotados nesta pesquisa foram o método acelerado em barras de argamassa segundo a NBR 15577 - 4/5, e dois novos métodos acelerados (cubos de pasta e prismas). O métodos acelerado em cubos de pasta avaliou a resistência à compressão, enquanto o método em prismas de pasta avaliou a variação dimensional. Os resultados obtidos em barras de argamassa apontaram que ambas as CCA investigadas, foram reativos frente à RAS. No entanto, o teor de 50 %, em ambas as CCA, se mostrou inócuo para essa reação. A sílica ativa foi considerada inócua em todos os teores avaliados. O aditivo superplastificante empregado não foi eficiente em reduzir a expansão provocada pela CCA. Os ensaios que avaliaram a expansão em prismas de pasta apresentaram uma ótima correlação positiva com o método normalizado em barras de argamassa. Nos prismas de pasta com 25 % de CCA industrial foram identificados os compostos franzinite, chessexite e thaumasite. Estes compostos apresentaram morfologia de acículas ora tortuosas ora delgadas e retilíneas compondo todas as amostras coletadas dessa pasta. A análise termogravimétrica apontou o alto poder adsorvente de água dessa pasta. Em conclusão, o ensaio em prismas de pastas a 48°C com 1,25 % de Na2Oeq demonstrou ser um método prático laboratorialmente e apresentou um grande potencial para avaliar os materiais suplementares ao cimento Portland frente a RAS, além de facilitar identificação dos produtos que provocaram expansão. / Some materials, consisting almost exclusively for silica, are employed, supplementary form to Portland cement, for promoting improvements to concrete, due to their physical and pozzolanic effects and environmental issues. However, this silica may generate unwanted products in presence of alkalis. This phenomenon is known as alkali-silica reaction (ASR). In the presence of water, these products are able to expand inside concrete, generating internal and external cracks and, in severe cases, structural element degradation. In order to prevent this pathologic manifestation, the aim of the present study was to evaluate reactive potential in ASR of fume silica and two types of rice husk ash (RHA), a manufacturing and residual. Levels of 5 to 50 % were used as partial replacement to standard Portland cement. In the present study, accelerated method in mortar bars according to NBR 15577 - 4/5 and two new accelerated methods (pastes cubes and prisms) were used. Accelerated method in paste cubes evaluated compressive strength, while method in paste prims evaluated dimensional change. Results in mortar bars demonstrated, both RHA, were reactive to ASR. However, level of 50 %, both RHA, was innocuous to ASR. Fume silica was innocuous to ASR at all levels evaluated. Superplasticizer additive was not effective to reduce to expansion caused by RHA. In the cubes assay was possible to evaluate the reactive potential to ASR by analysis of variation coefficient. Results demonstrated a positive correlation between expansion in paste prism and standard method in mortar bars. In the paste prism with 25 % of RHA manufacturing were identified compounds of franzinite, chessexite and thaumasite. These compounds presented morphology of needles sometimes tortuous and sometimes thin and straight in all samples. Thermogravimetric analysis showed the high adsorbent power of water in this paste. In conclusion, paste prims assay at 48ºC with Na2Oeq 1.25 % demonstrated to be a practical laboratory method and presented a great potential to evaluate additional material to Portland cement in front of ARS, and this assay facilitates the identifications of products that cause expansion.

A reação álcali-agregado no concreto é um fenômeno que tem como causa uma reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos provenientes do cimento e alguns minerais reativos presentes no agregado. Esta reação pode causar a deterioração do concreto, pois os seus subprodutos podem tornar-se expansivos na presença de umidade, originando fissuração, diminuição da resistência, aumento da permeabilidade e, eventualmente, a ruptura da estrutura. O uso de adições minerais em concretos suscetíveis à reação álcali-agregado tem sido apontado como uma alternativa eficiente na prevenção da reação expansiva, juntamente com o uso de agregados não reativos e a limitação dos teores de álcalis no cimento ou concreto. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do processo de deterioração do concreto devido à reação álcali-sílica, principalmente no que se refere ao tipo ou mineralogia do agregado e à utilização de cinza de casca de arroz, como substituição parcial do cimento Portland. Desta forma, o programa de pesquisa compreendeu, a realização de ensaios de expansão acelerada em barras de argamassa (ASTM C1260/94) moldadas com cimento Portland tipo CP-I S 32, com teores de 12,5; 25 e 50% de dois tipos de cinza de casca de arroz, em substituição parcial ao cimento, e quatro diferentes tipos de agregados (basalto B, basalto BGO, granito e riodacito). A microestrutura dos materiais utilizados e das barras submetidas ao ensaio acelerado foi avaliada através de técnicas analíticas e experimentais, tais como, petrografia, difração de raios x, porosimetria por intrusão de mercúrio, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão (MEV e MET), com microanálise por detecção de energia dispersiva (EDS). Os resultados obtidos no ensaio acelerado comprovaram a potencialidade reativa das rochas analisadas e identificaram uma correlação entre o tipo de rocha e o teor de cinza de casca de arroz. A análise da microestrutura indicou que existe uma reação química da CCA com o meio alcalino utilizado no ensaio que acaba interferindo na formação e na relação C/S dos produtos expansivos resultantes da reação álcali-sílica. / The alkali-aggregate reaction in concretes is a phenomenon caused by a chemical reaction that occurs between alkaline hydroxides from Portland cement and some reactive minerals from aggregates. Such reaction can cause severe concrete deterioration, as its by-products can become expansive in the presence of water, originating fissuration, strength reduction, permeability increase, and eventually, the failure of concrete structures. The use of mineral admixtures in concretes susceptible to the alkali-aggregate reaction has been pointed out as an efficient alternative to prevent concrete expansion, along with the use of non-reactive aggregates and the limitation of the alkali amount in cement or concrete composition. In this context, the main purpose of the present work was the investigation of concrete deterioration due to the alkali-silica reaction, focusing the aspects related to the type or mineralogy of the aggregate and the utilization of rice husk ash as partial substitution of Portland cement. The research program comprised initially accelerated expansion tests carried out in mortar bars (ASTM C 1260/94), which were molded using CP-I S 32 Portland cement, 12.5, 25, and 50% contents of two types of rice husk ash, as partial replacement to the cement, and four different types of rock aggregates (basalt B, Basalt BGO, granite, and rhyodacite). Also, the microstructure of the concrete mixtures investigated, after being submitted to expansion in the accelerated tests, were evaluated through experimental and analytical techniques such as petrography, mercury intrusion porosimetry, x-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), and energy dispersive detection (EDS). The results obtained have proved the reactivity potential of the investigated rock aggregates and identified a correlation between type of aggregate and rice husk ash content. The microstructure analysis indicated that the occurrence of a chemical reaction involving the rice husk ash in the alkaline environment established in the tests, had a significant effect on the amount of expansive by-products as C/S relation resulting from alkali-silica reactions.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-06-27T17:06:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Dannúbia Ribeiro Pires (PPGECAM_CAA).pdf: 1569346 bytes, checksum: de291d5949502da801c8fef00fcf2b43 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T17:06:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Dannúbia Ribeiro Pires (PPGECAM_CAA).pdf: 1569346 bytes, checksum: de291d5949502da801c8fef00fcf2b43 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Facepe / A grande demanda de cinza de algaroba gerada nas lavanderias pertencentes ao APL de Pernambuco e sua constituição química prioritária de carbonato de cálcio, caracterizando seu efeito filler, impulsionaram a verificação do comportamento do sistema cimentício quando da substituição do cimento pela cinza nas argamassas de revestimento. O objetivo deste trabalho é utilizar o resíduo, atualmente descartado no ambiente, em materiais cimentícios, de modo a contribuir para o desenvolvimento sustentável, reduzindo o impacto produzido pelo armazenamento e descarte inadequado. Além disso, pretende-se contribuir para a redução da emissão de CO2 causada pelas indústrias cimenteiras e minimizar os custos dos produtos com cimento Portland. Neste trabalho, foi avaliada a influência da substituição do cimento Portland em diferentes porcentagens (0%, 5%, 10% e 20%) nas propriedades nos estados fresco e endurecido das argamassas, aplicando no traço (1-X):2:X:9 (cimento: cal: cinza: areia), em volume, comumente utilizado para emboço e argamassa de assentamento em obras da região. A cinza foi caracterizada física e quimicamente. As propriedades analisadas no estado fresco foram: reologia das argamassas (reometria de mistura, de cisalhamento e compressiva - squezze flow), densidade de massa e teor de ar incorporado e aderência inicial das argamassas no substrato; e no estado endurecido foram: resistência à tração por compressão diametral, resistência potencial de aderência à tração, módulo de elasticidade dinâmico, porosidade e permeabilidade. De acordo com os resultados obtidos nesta pesquisa, a presença da cinza favoreceu, em todas as porcentagens estudadas, a redução no teor de água de amassamento, mantendo a trabalhabilidade das argamassas. As argamassas com teores de 5% de cinza preservam as propriedades do sistema compatíveis com as propriedades da argamassa de referência. Porém, até 10% é possível a introdução deste resíduo, em substituição ao cimento, sem prejuízos aos sistemas cimentícios, proporcionando alterações mínimas em relação à argamassa de referência, sendo promissor o uso desse resíduo em materiais cimentícios. / There is a considerable production of algaroba wood ash in the laundries of the local productive arrangement on the clothing industry in the Agreste Region of Pernambuco. It is possible to apply it as filler due to its mainly chemical constitution as calcium carbonate. Based on these facts, it was evaluated the mortars behaviour when cement is partial replaced by algaroba ashes. This work objectives reuse this residue, currently discarded in the environment, in cementitious materials. In this way, it contributes to the sustainable development by reducing the impact by storage and improper disposal. Moreover, it is intended contributes to reducing CO2 emissions caused by cement industries and minimize the costs of products with Portland cement. This study investigates the influence of the gradual replacement of cement by algaroba ash (0%, 5%, 10% and 20%). It was evaluated the properties of mortars in fresh and hardened states. The mix by volume (1-X):2:X:9 (cement, lime, ash, sand) was studied, taking into account that these alternative mortars can be applied on regional building sites as rendering plaster and laying mortar. The ashes were characterized physically and chemically. It was carried out in the fresh state: rheology of mortars (mixture, compressive and shear rheometers - squeeze flow), mass density, a content of entrained air and initial adherence of the mortars to the substrate; and in the hardened state: diametrical traction, potential adherence, dynamic modulus of elasticity, porosity and permeability. The results indicate that the presence of the ashes decreases the quantity of mixing water required to keep the workability of the mortars, regardless the content of cement replacement content by algaroba ash. The mortar with 5% ash content preserving system properties compatible with the properties of the reference mortar. However, it is possible to partial substitute the cement by algaroba ash until 10% in the studied mortars, when comparing to the reference system, algaroba ashes are a promising material to incorporate in a cementitious system.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-22T13:13:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Emerson Silva - Versão definitava.pdf: 2135263 bytes, checksum: 0a3cbcc3e5c3ecb44715e0fbc253bd60 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T13:13:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Emerson Silva - Versão definitava.pdf: 2135263 bytes, checksum: 0a3cbcc3e5c3ecb44715e0fbc253bd60 (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / Muitos estudos acerca do aproveitamento de resíduos e sua utilização em matrizes cimentícias têm sido desenvolvidos, na busca de um destino adequado, uma vez que a construção civil é um dos maiores consumidores de materiais naturais em seus processos e produtos. As cinzas agroindustriais ocupam lugar de destaque dentre os resíduos com possibilidades de aplicação por apresentarem propriedades pozolânicas, como por exemplo, cinzas volantes, sílica ativa entre outros, contribuindo para a redução do consumo de cimento Portland e sustentabilidade da indústria de materiais cimentícios. O bagaço da cana-de-açúcar é um dos subprodutos do processo de produção da cana-de-açúcar, sendo o Brasil o maior produtor mundial. Neste trabalho foram produzidas cinzas a partir do beneficiamento por queima controlada e moagem da cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBCA) coletada em uma usina do estado de Pernambuco para avaliar a sua aplicação como adição mineral em matrizes de base cimentícia. A cinza coletada foi submetida a um processo prévio de secagem em estufa e peneiramento para retirada de materiais contaminantes (folhas, pedras e outros). Parte do material passante não sofreu tratamento térmico, sendo denominada CAN, o restante foi dividido em quatros frações, cada fração submetida a uma temperatura de queima: 300°C, 400°C, 500°C e 600°C, sendo denominadas CB300, CB400, CB500 e CB600, respectivamente. Após a queima, cada cinza passou por um processo de peneiramento/moagem e foi submetida a análises de fluorescência de raios X, difração de raios X, massa específica real por picnometria a gás e área superficial específica por B.E.T (Brunauer-Emmett-Teller). A reatividade das cinzas foi avaliada por meio de medições de condutividade elétrica em solução saturada de Ca(OH)2/cinzas e o índice de atividade com cal (IAC), foi baseado na ABNT NBR 5751 (2012). Os resultados por condutividade elétrica indicam tendência de reatividade do material estudado, quando comparado a pozolana de referência - MTC. O IAC das amostras com CBCA mostraram resultados satisfatórios apenas para as cinzas moídas por 7 horas. A moagem mostrou ser de fundamental importância para o aumento do potencial pozolânico da CBCA. A temperatura de calcinação se mostrou relevante quando da aplicação de 500ºC, acima deste valor ocorreu o decréscimo dos índices de pozolanicidade. / Many studies about waste recovery and your use in cement matrices have been developed on the search for a appropriate destination, since the civic construction is one of the largest consumers of natural materials in their processes and products. The agroindustrial ashes occupy prominent place among the residues with application possibilities for presenting pozzolanic properties, such as fly ash, silica fume among others, contributing for the reduction of the consumption of cement Portland and sustainability of cementitious materials industry. The bagasse of the sugarcane is one of the byproducts of the production process of sugarcane, with Brazil being the world's largest producer. In this work were produced ashes from the beneficiation by controlled burning and grinding of ash from sugarcane bagasse (CBCA) collected in a mill of Pernambuco to evaluate your application as mineral addition in cement-based matrices. The collected ash was submitted to a previous drying process in a kiln and sieving for removing contaminant material (leaves, stones and other) part of the passing material did not suffer thermal treatment, called CAN, the remainder was divided into four portions, each portion submitted to a firing temperature: 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C and 600 ° C, called CB300, CB400, CB500 and CB600, respectively. After burning, each ash passed through a process of sieving/milling and was submitted to X-ray fluorescence analysis, X-ray diffraction, real specific mass by gas pycnometry and specific surface area by BET (Brunauer-Emmett-Teller). The reactivity of the ash was evaluated by means of electrical conductivity measurements in saturated solution of Ca(OH)2 / ashes. The activity index with lime (AIL), based on the ABNT NBR 5751 (2012). The results by electrical conductivity indicates tendency of reactivity of the studied material, when compared to the pozzolan of reference - MTC. The AIL of de samples with CBCA showed satisfactory results just for milled ashes for 7 hours. The milling showed to be of fundamental importance for improve the pozzolanic potential of the CBCA. The temperature showed to be relevant whe the application of 500ºC, above this value occurred decrease of pozzolanicity index.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-08-09T13:01:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissetação.Pablo.final.pdf: 2088555 bytes, checksum: 6d0fea4fe26c7d709925fe51c4d992e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:01:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissetação.Pablo.final.pdf: 2088555 bytes, checksum: 6d0fea4fe26c7d709925fe51c4d992e9 (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / A incorporação de resíduos diversos dentro de seus processos produtivos tem sido uma tendência na construção civil, esse processo visa a diminuição dos custos de produção e da deposição de resíduos no meio ambiente, dentro desta ótica as cinzas vegetais tem sido bastante estudadas devido as suas possíveis propriedades pozolânica. Para este estudo foi utilizada a cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBCA) proveniente do estado de Pernambuco, esse material foi submetido a um processo de secagem em estufa a 100°C e um peneiramento para retirar matérias contaminantes como folhas, madeiras e outros. O material foi dividido em quatro partes e submetido a um processo de calcinação nas temperaturas de 300°C, 400°C, 500°C e 600°C e chamadas de CB 300, CB 400, CB 500 e CB 600, a parte do material que não passou por esse tratamento foi denominada de CAN. Posteriormente a CBCA passou por um peneiramento em peneiras de malha #200 e #400 e a moagem em um moinho de bolas e por fim essas amostras foram submetidas aos ensaios de caracterizações físicas (Área específica, BET (BrunauerEmmett-Teller) e Massa específica) e caracterização química (D.R.X. e termogravimetria) e ensaios de consistência e resistência a compressão. A existência de atividade pozolânica foi testada através dos ensaios de D.R.X. e resistência a compressão segundo as normas da ABNT NBR 5751 (2012). No ensaios químicos (D.R.X.) ficou constatada a possível existência de atividade pozolânica do material estudado apenas nas cinzas moídas a sete horas, no ensaio de resistência a compressão apenas as cinzas moídas a sete horas apresentaram desempenho satisfatório. O estudo mostrou a importância do processo de moagem do material e de como o mesmo influencia na atividade pozolânica, já o processo de calcinação teve resultados abaixo do esperado principalmente nas temperaturas a partir de 500°C, já que as amostras apresentaram resultados melhores nas temperaturas de 300°C e 400°C. / The incorporation of various waste in their production processes has been a trend in the construction industry, this process is aimed at reducing production costs and waste disposal on the environment, within this perspective plant ash has been widely studied because of its potential pozzolanic properties. For this study we used sugar cane bagasse ashes (CBCA) from the state of Pernambuco, this material was subjected to a drying process in oven at 100 ° C and sieving to remove contaminating materials such as leaves, wood and others. The material was divided into four parts and subjected to a calcination process at temperatures of 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C and 600 ° C and calls CB300, BC400, BC500 and BC600, the portion of the material which has not undergone this treatment was designated CAN. Subsequently the CBCA passed a sieve of sieve mesh # 200 and # 400 and grinding in a ball mill and finally the samples were subjected to physical characterization assays (specific surface area, BET (Brunauer-EmmettTeller) and Mass specific) and chemical (DRX and thermogravimetry) and consistency tests and compressive strength. The existence of pozzolanic activity was tested by the D.R.X. tests, thermogravimetry and compressive strength according to ABNT NBR 5751 (2012). In chemical assays (XRD and thermogravimetric analysis) was found to contain the reactivity of the material studied compared to pozzolan reference metakaolin (TCM), as compared to compressive strength testing only the ash grinded to seven hours (M7H) showed satisfactory performance. The study showed the importance of the process of grinding the material and how the same influence on the pozzolanic activity, since the calcination process results below mainly expected at temperatures from 500 ° C, since the samples showed better results in temperatures 300 ° C and 400 ° C.

Orientador: Antonio Ludovico Beraldo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-09T11:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zucco_LorisLodir_D.pdf: 10570276 bytes, checksum: 090871f339d00c3709ca38718b69a991 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A reciclagem pode ser considerada uma ferramenta adequada para minimizar o impacto humano causado ao meio ambiente, o que aponta para o aproveitamento de resíduos agrícolas na obtenção de materia is para construções rurais, como uma forma alternativa de seqüestro ou da não emissão de carbono. O aproveitamento racional dos resíduos ainda é um problema não solucionado e uma parte substancial dos resíduos é desperdiçada, ou contamina o meio ambiente. No entanto, agregados de origem vegetal podem ser empregados na fabricação de artefatos leves de cimento, na busca de materiais de comportamento diferenciado em termos de isolamento térmico e acústico e de resistência às cargas dinâmicas. Esse trabalho de pesquisa, baseado em estudos anteriores envolvendo o aproveitamento da casca de arroz (CASCA), objetivou a redução no consumo de cimento através da incorporação de maior quantidade de material, a casca de arroz queimada em condições especiais, resultante de processo industrial (CINZA). Os percentuais de adição de casca e de cinza, variaram em função do tipo de mistura (pasta ou compósito). Assim, as diferentes misturas cimento-cinzacasca obtidas foram agrupadas em FASES, de acordo com o tipo de mistura (Pasta ou Compósito), a quantidade de casca (7,5% nas Fases I e II; variável nas Fases III e IV) e a quantidade de cinza (0%, 5%, 20% e 35%, na fase I e de 0%, 20% e 35%, nas demais fases). Por ser um material biológico a casca de arroz apresentou comportamento físico-químicomecânico variável, com síntese apresentada ao final de cada fase, em função do grande volume de informação (interação entre os fatores CASCA e CINZA). São apresentadas avaliações do comportamento químico, físico e mecânico das misturas à base de cimento, com incorporação de casca de arroz e/ou cinza da casca de arroz. As avaliações evidenciaram através do comportamento químico das misturas, o efeito negativo dos extrativos da casca de arroz (lavada em solução de cal) sobre as reações químicas do cimento (curva de hidratação), bem como sua redução pela adição de cinza, independentemente da distribuição em tamanho das partículas de casca. Atribuiu-se ao alto teor de carbono (98%) da cinza, a melhoria no comportamento químico das misturas. As reduções observadas em alguns parâmetros químicos, com a adição de cinza, está associada ao aumento de massa no sistema. A avaliação do comportamento físico-mecânico das misturas evidenciou que a adição de casca promoveu um aumento na resistência em tração por compressão diametral e redução na resistência em compressão simples. A adição de cinza promoveu aumento nestas resistências. A avaliação das placas prensadas evidenciou a ausência de diferença significativa entre as misturas, fato este também constatado na fase III, de modo que a adição de cinza não afetou de forma significativa a resistência mecânica, o que sugere a mistura 10 mm-35% como sendo a mais adequada para a produção de compósitos cimento-cinza-casca, com redução no consumo de cimento em cerca de 25%. Destaca-se que a mistura 10 mm-35% apresentou a maior capacidade de confinamento (ou de não emissão) de carbono. Sua capacidade de confinar foi estimada em cerca de 1,9 toneladas de CO2 por tonelada de cimento consumido no processo de fabricação do compósito, o que seria liberado para a atmosfera, quando da queima da casca de arroz no uso ou descarte inadequados. Palavras-chaves: calorimetria; casca de arroz; cimento; cinza; compósito / Abstract: The recycling is an effective tool to minimize environmental impact that is caused by human civilization. The utilization agricultural residual for rural construction is an efficient way for retain or reduce carbon emission to the atmosphere. However, the present-day techno logy is not enough to be a satisfactory level. A part of the residue is not consumed, and the rejected substances are causing environmental pollution. However, the vegetable aggregates can be employed to lightweight cement artifacts production, which is applied to thermal and acoustic isolators. This work look for a method for light artifacts production with minor cement consumption and larger rice husk (HUSK) consumption, with the help of the rice husk burned by a special industrial process (ASH). The ash and rice husk addition percentages had varied in function of the type of mixture (paste or composite). The different gotten mixtures cement-ash-rice husk been grouped in PHASES, in accordance with the type of mixture (Paste or Composite), the amount of rice husk (7.5% in Phases I and II; variable in Phases III and IV) and the amount of ash (0%, 5%, 20% and 35%, in phase I and of 0%, 20% and 35%, in the too much phases). For a biological material, the rice husk presented behavior changeable physic-chemistry-mechanic. A analyze synthesis is presented on the end each phase; this is necessary of the great volume of the information (interaction between the factors HUSK and ASH). Evaluations of the chemical, physical and mechanical behavior of cementash- rice husk mixtures are presented. The evaluations had evidenced through the chemical behavior of the mixtures, the negative effect of the extractives of the rice husk (Washed in Lime Solution) on the chemical reactions of the cement - hydration curve (temperature against time), the its reduction with the ash addition, independently of the particles size range. The high carbon content (98%) of the ash attributed the improvement to the chemical behavior of the mixtures. The reductions observed in some chemical parameters, with the ash addition, are associated with the increase of mass in the system. The behavior physical-mechanical evaluation of the mixtures evidenced that the rice husk addition increase the resistance in Brazilian test, with reduction in the resistance in simple compression. The ash addition promoted increase in this resistance. The evaluation of the board manufacturing evidenced an absence of significant difference between the mixtures, fact also evidenced in phase III. The ash addition not is significant affect in the mechanical resistance properties. The mixture 10 mm-35% proposed from at the production of composite, have reduction in the cement consumption in about 25%. In detach for 10 mm-35% mixture, presented the higher capacity of retain or reduce carbon dioxide emission. The capacity of to confine was estimated to in about 1.9 tons of CO2 for each ton of cement consumed in the process of manufacture of the composite, what would be emitted for the atmosphere, when of the burning of the rice husk, on the use or in the inadequate deposit. Keyywords: ash; calorimetric, cement; composite; rice husk / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Zeólitas sintetizadas a partir de cinzas leves e pesadas de carvão e modificadas com hexadeciltrimetilamônio (HDTMA) foram usadas como adsorvente para remoção dos corantes Solophenyl Navy (SN) e Solophenyl Turquesa (ST) e suas formas hidrolisadas, Solophenyl Navy hidrolisada (SNH) e Solophenyl Turquesa hidrolisada (STH), de efluente simulado de indústria têxtil. As zeólitas leve modificada (ZLM) e pesada modificada (ZPM) foram caracterizadas por diferentes técnicas, tais como, espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. As ZLM e ZPM apresentaram carga estrutural negativa devido à formação de uma bicamada parcial de HDTMA na superfície externa da zeólita. A concentração inicial dos corantes, o tempo de contato e o equilíbrio de adsorção foram avaliados. A cinética de adsorção de SN, ST, SNH e STH sobre as zeólitas seguiu o modelo de pseudo segunda- ordem. O tempo de equilíbrio foi de 20 min para SN e ST e 30 min para SNH e STH sobre ZLM, enquanto sobre ZPM foi de 60 min para SN e ST e 20 e 30 min para SNH e STH, respectivamente. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin foram aplicados para descrever as isotermas de adsorção. A adsorção dos corantes foi melhor descrita pelo modelo de Langmuir, com exceção dos sistemas SN/ZPM, SNH/ZPM e SNH/ZLM que seguiram modelo de Freundlich. As capacidades máximas de adsorção foram 3,64; 3,57; 2,91 e 4,93 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH pela ZLM, respectivamente e 0,235; 0,492; 1,26 e 1,86 mgL-1 pela ZPM, nesta mesma ordem. O melhor desempenho dos corantes hidrolisados foi atribuído à redução do tamanho das moléculas dos corantes durante o processo de hidrólise. A toxicidade aguda dos corantes foi avaliada por diferentes organismos teste. O microcrustáceo C. dubia apresentou valores de EC50 de 1,25; 54,5; 0,78 e 2,56 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH, respectivamente. A macrófita L. minor mostrou valores de EC50 de 18,9; 69,4; 10,9 e 70,9 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH, respectivamente. As larvas de mosquitos C. tepperi mostraram valores de EC50 de 119 e 440 mgL-1 para a SN e ST, respectivamente. Com relação ao processo de adsorção, os efeitos agudos foram substancialmente reduzidos após o tratamento da solução aquosa de SN e ST com ZLM, assim como de suas formas hidrolisadas, apresentando nenhuma toxicidade após a remoção de 100% da cor. Após o tratamento dos corantes com ZPM houve um aumento da toxicidade, com exceção dos corantes SNH e STH que não apresentaram toxicidade após o tratamento. Testes de Avaliação e Identificação da Toxicidade foram realizados a fim de identificar quais substâncias estariam causando a toxicidade nos corantes SN, ST e no lixiviado de ZLM e ZPM. Os efeitos tóxicos foram reduzidos significativamente após a manipulação com Extração de Fase Sólida (SPE) e ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) para o lixiviado de ZLM e ZPM. Os corantes mostraram redução na toxicidade após a manipulação com EDTA indicando que as substâncias tóxicas eram principalmente metais catiônicos. / Zeolites synthesized from fly and bottom ashes and modified with hexadecyltrimethylamonium (HDTMA) were used as adsorbent to remove dyes - Solophenyl Navy (SN) and Solophenyl Turquoise (ST) and their hydrolysed forms Solophenyl Navy Hydrolysed (SNH) and Solophenyl Turquoise Hydrolysed (STH), from simulated textile wastewater. The HDTMA-modified fly zeolite (ZMF) and HDTMA-modified bottom zeolite (ZMB) were characterized by different techniques, as X-ray fluorescence spectrometry, X-ray diffraction and scanning electron microscopy, etc. The ZMF and ZMB presented negative charge probably due to the formation of a partial bilayer of HDTMA on exchangeable active sites on the external surface of unmodified zeolite. Initial dye concentration, contact time and equilibrium adsorption were evaluated. The adsorption kinetic for SN, ST, SNH and STH onto the zeolites followed the pseudo second-order model. The equilibrium time was 20 min for SN and ST and 30 min for SNH and STH, respectively. Langmuir, Freundlich and Temkin models were applied to describe the adsorption isotherms. Adsorption of the dyes were best described by the Langmuir model, with exception to SN/ZPM, SNH/ZPM and SNH/ZLM systems that followed Freundlich model. The maximum adsorption capacities were 3,64; 3,57; 2,91 e 4,93 for SN, ST, SNH e STH by ZLM, respectively and 0,235; 0,492; 1,26 e 1,86 by ZPM, in this order. The best performance for hydrolyzed dyes has been attributed to reduction of the size of dyes molecules during the hydrolysis process. Acute toxicity of the dyes to a different organism were evaluated by different test-organisms. Waterflea, Ceriodaphnia dubia showed EC50 value of 1,25; 54,5; 0,78 and 2,56 mgL-1 for SN, ST, SNH and STH, respectively. The plant Lemna minor showed EC50 values of 18,9; 69,4; 10,9 and 70,9 mgL-1 for SN, ST, SNH and STH, respectively. Midges larvae of Chironomus tepperi showed EC50 values of 119 and 440 mgL-1 for SN and ST, respectively. Regarding the adsorption process, acute effects were substantially reduced after adsorption treatment of aqueous solution with SN and ST by ZMF, as well as their hydrolysed forms, showing no toxicity after removal of 100% of colour. After treatment with ZPM there was an increase of the toxicity, with exception of SHN and STH dyes that do not show toxicity after the treatment. Toxicity Identification Evaluation tests (TIE) were realized in order to identify what substances were causing the observed toxicity for the SN, ST and the leached of ZMF and ZMB. The acute effects were significantly reduced after manipulation with Solid-Phase Extraction (SPE) and Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) for the leached of ZMB and ZMF. The dyes showed reduced in the toxicity after manipulation with EDTA indicating that the toxicants are mostly cationic metals.

As cinzas resultantes da queima de carvão por usinas termelétricas tem sido uma fonte de contaminação constante devido a seu descarte sobre o solo de forma inadequada. Os elementos tóxicos presentes na cinza de carvão quando lixiviados da cinza para o solo podem ficar biodisponíveis e serem absorvidos por plantas, consumidos por animais ou ainda transportados para diversas matrizes ambientais, tais como, águas subterrâneas e águas superficiais. Ensaio de germinação e desenvolvimento das radículas de Lactuca sativa e ensaio de toxicidade aguda com Daphnia similis foram realizados para avaliar a toxicidade dos percolados de colunas de cinza de carvão e de solo com cinza de carvão. De acordo com os valores obtidos por meio dos ensaios de germinação e desenvolvimento das radículas de L. sativa foram observados efeitos tóxicos à germinação das sementes de L. sativa nos percolados da coluna de cinza de carvão. Os valores médios de CI50(120h) destes percolados variaram de 27,6 a 90,6% e os valores do índice de germinação (IG) variaram de 6,7 a 40,8. Nos ensaios de toxicidade aguda com os organismos teste D. similis também foram observados efeitos tóxicos à mobilidade e/ou sobrevivência dos organismos expostos aos percolados da coluna de cinza de carvão. Os valores obtidos para CE50(48h) nestes percolados variaram de 25,6 a 84,1%. Os percolados das colunas de solo com cinza de carvão não apresentaram toxicidade tanto à L. sativa como à D. similis. Os resultados obtidos por meio destes ensaios ecotoxicológicos para os percolados das colunas de cinza de carvão e de solo com cinza de carvão indicam que o solo das colunas retiveram as substâncias tóxicas lixiviadas da cinza de carvão, ou seja, os solos utilizados nestas colunas atuaram como filtros. / The coal fly ash of power plants has been a constant source of contamination due to the improperly disposed on the soil. The toxic elements leached from coal fly ash when in contact with soil could become bioavailable and be absorbed by plants, consumed by animals or transported to different environmental matrices, such as groundwater and surface water. Seed germination and root elongation tests with Lactuca sativa and acute toxicity tests with Daphnia similis were done to evaluate the toxicity of the leachate from coal fly ash and soil with coal fly ash columns. According to the values obtained for the seed germination and root elongation tests were observed toxic effects to seed germination of L. sativa for the leachates from coal fly ash column. The mean values of IC50(120h) for these leachates ranged from 27.6 to 90.6% and the germination index values (IG) ranged from 6.7 to 40.8. In the acute toxicity tests with test organisms D. similis were also observed toxic effects to mobility and/or survival of organisms exposed to leachates of the coal fly ash column. The values obtained for EC50(48h) for these leachates range from 25.6 to 84.1%. The leachates of soil with coal fly ash columns not presented toxicity to both test organisms, L. sativa and D. similis. The data obtained by these ecotoxicological tests to the leachates of soil coal fly ash and soil with coal fly ash columns indicate that the soil of the columns have retained the toxic substances leached from the coal fly ash, thus the soils used in these columns have acted as filters.