AN ABSTRACT OF THE DISSERTATION OF RAJNISH PURI, for the Doctorate of Philosophy Degree in ENGINEERING SCIENCE WITH CONCENTRATION IN CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING, presented on APRIL 15, 2015 at Southern Illinois University Carbondale TITLE: DEVELOPMENT OF HIGH PERFORMANCE CONCRETE COMPOSITES USING CLASS F FLY ASH AND PCC BOTTOM ASH, AND A STATISTICAL MODEL TO PREDICT COMPRESSIVE STRENGTH OF SIMILAR CONCRETE COMPOSITES ADVISOR: Dr. Sanjeev Kumar It is a common knowledge that the use of concrete is as old as the evolution of human civilization. People have always dreamed beyond the dotted lines and so does the usage of concrete. With the rapid industrialization and globalization, the journey from ordinary concrete to high performance concrete (HPC) has been swift and remarkable. The diversification and utilization of high performance concrete has given the tool in the hands of engineers and architects who can now design and execute buildings of any shape and size deemed impractical a few decades ago. The aim of this research was to develop high performance concrete composites having different percentages of Illinois Class “F” fly ash and bottom ash by replacing the appropriate proportions of Type 1 portland cement and fine aggregate, respectively. The target was to develop high performance concrete composites that have compressive strength of 8,000 psi (55 Mpa) after 28 days of curing in water with a slump of 4±½” (102mm ± 13mm) and air content between 4 and 6 percent. In order to achieve the targeted air content, an air entraining agent DARAVAIR 1400 was used. The water-cement ratio of 0.3 was maintained throughout the research and to achieve the targeted slump, high-range water reducer ADVA 140M was used. The engineering parameters of the high performance concrete composites and an equivalent control mix were evaluated by conducting a detailed laboratory study which included several tests, e.g., slump, fresh air content, compressive strength, splitting-tensile strength, flexural strength, resistance to rapid freezing and thawing, sealed shrinkage and free swelling, and rapid chloride permeability. The results presented show that all high performance concrete composites developed in this study achieved the targeted compressive strength of 8,000 psi (55 MPa) after 28 days of curing in water. The results of the durability tests show that the concrete composites developed in this study have trends similar to that of an equivalent conventional concrete. Based, on the results of this study, it was concluded that the concrete composites have potential to be used on real world projects and thus help the environment by substantially reducing the amount of fly ash and bottom ash going to ash ponds or landfills. Based on the experimental test result data, a detailed statistical analysis was conducted to develop an empirical model to predict compressive strength of similar concrete composites for a given amount of fly ash, bottom ash, and curing period. Additional laboratory tests were performed to validate the mathematical model.

The use of recycled concrete aggregates in Portland cement concrete and granular road base or sub-base works has increased steadily all over the world in order to conserve the limited natural aggregate deposits. The recycling of the demolished concrete aggregate for the use in concrete or granular pavement works will not only help to protect the environment but also an economical benefit to the user. The main drawback for the bulk utilization of demolished or recycled aggregate is its characterization and proper quality control during its production. The overall objective of this research was to characterize recycled concrete aggregates (RCA) obtained from a demolished foundation structure and to determine its suitability for Portland Cement Concrete (PCC) works and use as a granular road base or sub-base material. Tests were carried out on RCA samples to determine whether it meets the specification for concrete aggregate material or a granular road base and sub-base materials. Several concrete mixes consisting of 10, 20, 30, 40, 60, and 80 % replacement of natural coarse aggregates (NCA) with RCA were prepared and tested for compressive strength after curing periods of 7, 14, and 28 days. The compressive strength of concrete made with various percentages of RCA decreased with increasing RCA content but it increased with curing period for all concrete mixes. The durability parameters of the natural aggregates and RCA samples were investigated by using sulfate soundness, rapid freeze-thaw and micro-deval tests to ascertain their chemical and abrasive resistance. The California Bearing Ratio (CBR) of RCA base was also compared with that of a natural road base material to determine its suitability for road base or sub-base works. In this study, the flakiness and elongation indices of the RCA were found to be better than that of conventional natural aggregates. The RCA base material had lower maximum dry density, higher optimum moisture content, and low California Bearing Ratio (CBR) value compared to the natural crushed rock base (NCRB) material but was found to be a relatively good road base material.

Com a crescente diminuição de recursos minerais e o alto custo envolvido na construção da estrutura de uma mina, a recuperação máxima possível de uma jazida vem se tornando fundamental. Para isso além da escolha do método de lavra ter a necessidade de ser feito cautelosamente, é possível lançar mão de métodos adicionais de recuperação, como por exemplo, a recuperação de pilares. Essa pesquisa foi baseada na determinação da caracterização do enchimento (backfill cimentado) utilizado nas câmaras vazias que possibilita a posterior recuperação dos pilares. A caracterização do enchimento é composta da determinação da resistência simples do backfill necessária para que o enchimento cumpra com seu objetivo, desenvolvimento da classificação granulométrica ótima para os agregados e dosagem de cimento e água para alcançar a resistência proposta. A metodologia desenvolvida para obter a nova caracterização é composta de várias etapas que incluem pesquisas em campo e trabalhos em laboratório. Primeiramente, foram obtidos através de análise em campo os parâmetros de dosagem de cimento e classificação granulométrica dos agregados já utilizados na planta de fabricação do enchimento, bem como sua resistência correspondente. Em seguida definições teóricas da dosagem de cimento ideal e classificação granulométrica ótima foram realizadas com base na resistência à compressão simples que foi identificada como necessária para cumprir com as solicitações geomecânicas do maciço rochoso, então posteriormente, a nova caracterização definida teoricamente foi posta à prova através da confecção de corpos de prova de backfill, seguido de execuções de ensaios de compressão. Durante a primeira etapa da metodologia, já se pôde identificar que os agregados possuíam um alto índice de partículas tamanho argila que estavam afetando os resultados de resistência obtidos com a caracterização empregada inicialmente. A partir disso se optou por construir a curva granulométrica ótima sem essa fração. A resistência à compressão simples calculada de 2,69 MPa, foi obtida com base no planejamento de longo prazo que prevê a total recuperação dos pilares existentes na mina. Dessa maneira toda a área que será minerada foi considerada como um único bloco. Finalmente, foi identificada a dosagem de cimento sendo de 4% em peso, que juntamente com a granulometria ótima é capaz de alcançar os valores esperados de resistência. Para que o planejamento da produção da mina durante os próximos anos de vida útil seja efetivamente cumprido, o enchimento deverá prover à mina estabilidade geomecânica local a nível de câmaras abertas com paredes verticais de backfill estáveis e também estabilidade global a nível de contato entre níveis e galerias de acesso. Isso somente será alcançado se a nova caracterização for corretamente aplicada. / As a consequence of the ongoing reduction of mineral resources and the high cost involved in the construction of a mine, the maximum recovery of a mineral deposit becomes a fundamental issue. Therefore, besides the need of caution on the choice of the mining method, it is possible to make use of additional recovery methods, such as the recovery of pillars. This research was based on the determination of the characterization of the fill (cemented backfill) used in avoid stopes that allows the subsequent recovery of adjacent pillars. The characterization of the fill consists of determining the uniaxial compressive strength of the backfill required for an efficient filling, developing an optimal particle-size distribution for the aggregates and finding the cement-water ratio necessary to reach the desired resistance. The methodology developed to obtain the new characterization is comprised of several steps which include field work and laboratory tests. First, cement dosing parameters and particle size of the aggregates (already used at the filling manufacturing plant), as well as their corresponding strength, were obtained through analyses in the field work. Then, theoretical definitions of the ideal cement dosing and optimal particle-size analysis were carried out based on the uniaxial compressive strength that has been identified as necessary to comply with the geomechanical requests from the rock mass, and then later, the new theoretical characterization was tested by making backfill samples, followed by execution of compression tests. During the first stage of this methodology, it has been identified a high proportion of clay particle size for the aggregates, that have affected the strength results obtained from the characterization used initially. From this point, we decided to build the optimal particle-size curve without this fraction. Uniaxial compressive strength, calculated as 2.69 MPa, was obtained from the long-term planning that determines the full recovery of the existing pillars in the mine. In this way, the entire area to be mined was considered as a single block. Finally, the cement dosing has been identified as 4% by weight, which together with the optimal particle size, is able to achieve the expected strength values. In order to effectively fulfill the mine production planning over the next years of lifespan, the filling should provide the mine local geomechanical stability at open stopes level, with vertical walls of stable backfill, and also global stability at the contacts between levels and access galleries. This will only be achieved if the new characterization is correctly applied.

O objetivo deste trabalho é avaliar a incorporação de uma fração cuja fração granulométrica é menor que 2mm do resíduo do Shredder proveniente de uma indústria siderúrgica ao processo de fabricação de blocos cerâmicos estruturais de uma fábrica de cerâmica vermelha. As variáveis analisadas foram: dimensões, propriedades de resistência à compressão, absorção de água e quanto às questões ambientais pela análise de lixiviação e solubilização segundo a NBR 10.004 (ABNT, 2004). Foi realizado processamento do resíduo do Shredder em uma fração menor que 2mm e realizada a incorporação de uma dosagem de 10% e 20% deste material no processo industrial de uma cerâmica de produção de blocos estruturais. Foram avaliadas as propriedades de qualidade e quanto às questões ambientais. Analisando os resultados constatou-se que tanto o bloco cerâmico padrão quanto aos protótipos contendo 10% e 20% de resíduo atendem os limites normativos para resistência à compressão e para absorção de água. Na análise dimensional, somente o protótipo contendo 10% de resíduo atende todos os parâmetros quanto os requisitos normativos.Pelas análises de lixiviado e solubilizado, concluiu-se que tanto o bloco cerâmico estrutural padrão quanto ao protótipo contendo 20% de resíduo são classificados como Classe II A- não inerte. É possível afirmar que a fração menor que 2mm do resíduo do Shredder pode ser utilizada junto à massa cerâmica como matéria-prima para fabricação de blocos cerâmicos estruturais. / The goal of this work is to evaluate the incorporation of a fraction smaller than 2 mm of the Shredder Residue from a steel industry into a manufacturing process of structural bricks in a red ceramic factory. Evaluate the quality of results as the compressive strength properties, water absorption and environmental issues as leaching and solubilization analysis according to NBR 10.004 (ABNT, 2004). The Shredder Residue in a fraction smaller than 2mm was incorporated in dosages of 10% and 20% with the clay in the industrial process of a ceramic which produces structural blocks. The quality properties and the environmental issues were analyzed and the results was that both brick pattern block and the prototypes containing 10% and 20% residue meet regulatory limits for compressive strength and water absorption. The analysis of leached and solubilized concluded that both the brick pattern and the prototype containing 20% of waste are classified as Class II A – non inert residue. It is possible to say that the fraction smaller than 2mm of Automotive Shredder Residue can be used with the clay as raw material for the manufacture of structural ceramic blocks.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-02T11:53:10Z No. of bitstreams: 1 JOÃO DE FARIAS FILHO - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 2250939 bytes, checksum: 9a6914c2c0bcf158acbfb1c8c0fe66a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-02T11:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO DE FARIAS FILHO - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 2250939 bytes, checksum: 9a6914c2c0bcf158acbfb1c8c0fe66a8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Capes / O interesse pela preservação dos recursos naturais e a busca pelo desenvolvimento sustentável tem despertado interesse de um grande número de pesquisadores visando obter conhecimento de materiais não convencionais. Entre esses materiais, destaca-se a reciclagem dos resíduos produzidos pela construção civil e pela indústria de beneficiamento de granito, as quais são geradoras de um volume considerável de resíduos, causando grandes impactos ambientais. O principal obstáculo para o uso generalizado desses materiais está relacionado ao seu comportamento ao longo do tempo. Para que haja confiabilidade nas características tecnológicas de um novo material e sua indicação como nova tecnologia a ser disponibilizada no mercado é fundamental o conhecimento de suas condições de uso e sua durabilidade. Este trabalho tem como objetivo principal estudar a durabilidade das argamassas alternativas incorporadas com resíduos de construção civil e das indústrias beneficiadoras de granitos. Para quantificar a durabilidade dos materiais estudados, foram realizados ensaios de envelhecimento natural e ensaios de envelhecimento acelerado através de ciclos de molhagem e secagem. Assim estes materiais foram expostos a condições que simulam sua utilização, para avaliar a degradação. As propriedades físico-mineralógicas das matérias-primas foram analisadas através dos ensaios de análise granulométrica por difração a laser, área específica pelo método do permeâmetro de Blaine, análise química, análise termodiferencial, análise termogravimétrica e difração de raios X. Verificou-se também a atividade pozolânica desses resíduos através das normas da ABNT. Após o conhecimento das propriedades estudou-se a durabilidade das argamassas para assentamento, utilizando-se percentagens de substituição, em peso, da cal por resíduo reciclado, que variou de 30% a 50%. Determinou-se a influência desses teores de substituição nas resistências à compressão simples. Os corpos de prova confeccionados foram submetidos ao envelhecimento natural e acelerado após 28 dias de cura em água. No envelhecimento natural os corpos de prova foram submetidos aos 60 dias, 90 dias, 120 dias e 180 dias. Para o envelhecimento acelerado através de ciclos de molhagem e secagem, os corpos de prova foram submetidos a 20 ciclos, 30 ciclos, 45 ciclos, 60 ciclos e 90 ciclos. Os resultados evidenciaram que as argamassas incorporadas com resíduos possuem atividade pozolânica. Para o envelhecimento natural evidenciou-se o comprometimento da durabilidade do material após 60 dias com redução no comportamento mecânico, sendo os melhores resultados para os corpos de prova com 30% e 50% de resíduos de construção. No envelhecimento acelerado para os tratamentos adotados, os resultados evidenciaram ação da formação de silicoaluminatos de cálcio e potássio que favoreceram um aumento no comportamento mecânico, e além disso, não foi observado o comprometimento da durabilidade do material. / The preservation of natural resources and search for sustainable development are increase in interest by the researchers with the aim to obtain knowledge of non conventional materials. Among these materials stand out the recycling of residues from civil construction and from granite industry, which are producers of large amount of residues and causing great environmental impacts. The main impediment for the general use of these materials is related to their behavior with the time. To have a confidence in the technological characteristics of a new material and to indicate as a new technology to be used is necessary to know the use conditions and its durability. The aim of this work is to study the durability of the alternative mortar incorporated with residues from civil construction and from granite industry. To quantify the durability of the studied materials, it was made test of natural and accelerated weathering through wetting and drying cycles. The materials were submitted to conditions that simulated their use to evaluate their degradation. The physical and mineralogical properties of the raw materials were analyzed by granulometric size by laser diffraction, specific surface area, Blaine air permeability, chemical analyzes, differential thermo analyzes, thermogravimetric analyzes and X-ray diffraction. Also it was measured the pozolanic activity of the residues according to the Brazilian norms. After it was studied the durability of the mortar by using percentages of substitutions, w/w%, of lime by recycling residue. The amount changed from 30 to 50%. It was measured the influence of these amounts in the simple compression strength. The samples were submitted to natural and accelerated weathering after 28 days of cure in water. In the natural weathering the samples were submitted to 60, 90, 120 and 180 days. To the accelerated weathering, the samples were submitted the 20, 30, 45, 60 and 90 cycles of wetting and drying. The results that the mortars incorporated with residues have pozolanic activity. The natural weathering cause a compromise in the durability of the material after 60 days with a decrease in the mechanical behavior and the best results occur to the sample with 30% and 50% of residue. In the accelerated weathering, the results show indicate the formation of calcium and potassium aluminosilicates that can give an increase in the mechanical behavior, however, it was not observed a compromise in the durability of the material.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02-21Bitstream added on 2014-06-13T19:05:06Z : No. of bitstreams: 1 batista_aud_dr_arafo.pdf: 615250 bytes, checksum: 0ecd726c988be8090372e448348080fd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo foi analisar a influência da incorporação de três desinfetantes (hipoclorito de sódio a 1%, glutaraldeído alcalino a 2% e digluconato de clorexidina a 2%) em duas diferentes porcentagens de substituição da água da espatulação (50 e 100%) de dois gessos tipo IV, FujiRock EP (M1) e Rock Plus (M2), avaliando-se a resistência à compressão e à tração diametral. Os corpos-de-prova foram obtidos a partir de matrizes metálicas bipartidas com 20 mm de diâmetro e 40 mm de altura (resistência à compressão) e 20 mm de diâmetro e 10 mm de altura (resistência à tração diametral). As matrizes foram fixadas sobre uma placa de vidro, o gesso foi manipulado na proporção água/pó recomendada pelos fabricantes (M1:20ml/100g e M2:19 ml/100g), em um espatulador mecânico por 30 segundos, e vazado sob vibração. Para cada ensaio foram confeccionados sete grupos para cada gesso (n=10). Os grupos foram: CONTROLE (Água destilada), G50 (substituição de 50% da água de espatulação por glutaraldeído), G100 (100% de glutaraldeído), C50 (substituição de 50% da água por clorexidina), C100 (100% de clorexidina), H50 (substituição de 50% da água por hipoclorito) e H100 (100% de hipoclorito). Após a presa os corpos-de-prova foram removidos das matrizes e armazenados à temperatura ambiente. Os ensaio de compressão e tração diametral foram realizados 24 horas após o vazamento, em uma máquina de ensaios MTS-810, com célula de carga de 100 KN à velocidade de 0,5mm/min. Os valores médios de resistência à compressão e à tração diametral (MPa) foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey, com nível de significância de 95%, permitindo concluir que: (a) a incorporação das substâncias desinfetantes estudadas afetou a resistência à compressão de ambos os gessos analisados; (b) as diferentes proporções de incorporação das substâncias... / The purpose of this study was to evaluate the compressive and diametral tensile strength of two Type IV dental stones, FujiRock EP (M1) e Rock Plus (M2), mixed with three disinfectant solutions (sodium hypochlorite 1%, chlorhexidine digluconate 2% and glutaraldehyde 2%) in two different proportions of gauging water (50% and 100%). Compressive samples consisted of cylindrical specimens, each having a diameter of 20 mm and length of 40 mm, and diametral tensile specimens consisted of discshaped specimens, having a diameter of 20 mm and length of 10 mm, obtained from split metal molds. The stone was mixed with the solutions previously outlined at the water-powder ratio recommended by the manufacturers (M1:20ml/100g e M2:19 ml/100g), mechanically spatulated under vacuum (Turbomix) for 30 seconds, and gently vibrated in the molds. Seven groups were prepared for each test, with 10 samples each, as follows: CONTROL (distilled water), G50 (substitution of 50% of gauging water by glutaraldehyde), G100 (only glutaraldehyde), C50 (substitution of 50% of gauging water by chlorhexidine digluconate), C100 (only chlorhexidine digluconate), H50 (substitution of 50% of gauging water by sodium hypochlorite) and H100 (only sodium hypochlorite). Specimens were removed from the molds after they set. Compressive strength and diametral tensile strength was determined 24 hours the specimens were cast, in an MTS-810 testing machine, with a cross-head speed of 0,5mm/min. Mean compressive and diametral tensile strength was calculated and expressed in megapascals (MPa). Data from both tests were analyzed by ANOVA and Tukey test, showing that: (a) chemical disinfectants incorporation reduced the compressive strength of type IV dental stones evaluated; (b) the use of two different proportions of gauging water substitution by disinfectants (50% and 100%) has affected the compressive strength of only one die stone (M1); (c) chemical disinfectants incorporation did not reduced.

Os ensaios não destrutivos servem como uma importante ferramenta para a análise de estruturas de concreto armado. A utilização de ensaios de velocidade de propagação do pulso ultra-sônico (VPU) permite realizar um acompanhamento das características do material ao longo de sua vida útil. Através da análise dos dados obtidos, pode-se averiguar a uniformidade do concreto, controlar a sua qualidade, acompanhar sua deterioração e, através de comparação com corpos de prova de referência e, até mesmo, estimar a resistência do mesmo. No entanto, as técnicas atuais para análise dos resultados coletados são, em grande parte, baseadas na sensibilidade dos profissionais que as aplicam. Para facilitar o controle e inspeção de estruturas de concreto armado é fundamental desenvolver estratégias para tornar esta análise mais simples e precisa. Este trabalho se baseia na hipótese de que a aplicação de Redes Neurais Artificiais (RNAs) pode gerar modelos de relacionamento úteis e acurados entre as características do concreto, sua compacidade e sua resistência à compressão. O intuito é determinar se com o uso de RNAs é possível estabelecer relações não-lineares que permitam estimar a resistência do concreto a partir do conhecimento de algumas propriedades básicas e da verificação da sua compacidade por meio de ensaios de VPU. Os resultados indicam que as RNAs podem ser usadas para gerar métodos numéricos robustos e flexíveis para estimativa da resistência à compressão a partir de dados de VPU. O estudo evidencia uma considerável melhora nos resultados de estimação da resistência quando se empregam modelos neurais, em comparação a modelos estatísticos tradicionais. Para os dados coletados, provenientes de diversas pesquisas, os modelos tradicionais geram estimativas com coeficientes de determinação que não ultrapassam um valor de R² de 0,40. Já as redes neurais conseguem ajustes com R² da ordem de 0,90. Além de contribuir para uma melhor análise de situações em que haja dúvidas sobre a resistência ou homogeneidade de elementos de concreto, o trabalho demonstra que modelos neurais são uma forma eficiente de ordenar e transferir conhecimento não estruturado. Constatou-se, ainda, que, dada sua capacidade de aprendizagem e de generalização do conhecimento adquirido, as RNAs se constituem em um meio rápido e preciso para modelagem de fenômenos complexos. / Nondestructive Testing (NDT) techniques are useful tools for analyzing reinforced concrete (RC) structures. The use of Ultrassonic Pulse Velocity (UPV) measurements enables the monitoring of changes in some critical characteristics of concrete over the service life of a structure. The interpretation of the data collected allows an assessment of concrete uniformity, and can be used to perform quality control, to monitor deterioration and even, by means of comparison against reference samples, to estimate compressive strength. Nonetheless, the current techniques for UPV data analysis are, on a large degree, based on the sensitivity of the professionals who apply these tests. For accurate diagnosis it is necessary to consider the various factors and conditions that can affect the results. To proper control and inspect RC facilities it is essential to develop appropriate strategies to make the task of data interpretation easier and more accurate. This work is based on the notion that using Artificial Neural Networks (ANNs) is a feasible way to generate workable estimation models correlating concrete characteristics, compacity and compressive strength. The goal is to determine if it is possible to establish models based on non-linear relationships that are capable of estimating with good accuracy the concrete strength based on previous knowledge of some basic material characteristics and UPV measurements. The study shows that this goal is achievable and indicates that neural models perform better than traditional statistical models. For the data collected in this work, provided by various researchers, traditional regression models cannot exceed R² = 0.40, while the use of ANNs allows the creation of models that can reach a determination coefficient R² = 0.90. The results make clear that, besides contributing to better the analysis of situations where there is doubts regarding concrete strength or uniformity, neural models are an efficient way to order and transfer unstructured knowledge. It was shown that, given the learning capacity and its ability to generalize acquired information into mathematical patterns, ANNs are a quick and adequate way to model complex phenomena.

Submitted by Jesiel Ferreira Gomes (jesielgomes@ufcg.edu.br) on 2018-04-17T20:50:16Z No. of bitstreams: 1 CAYO CÉSAR CORTEZ PONTES – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2017.pdf: 8158516 bytes, checksum: db5e0ee4565586d1704ae50ddc242d41 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T20:50:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAYO CÉSAR CORTEZ PONTES – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2017.pdf: 8158516 bytes, checksum: db5e0ee4565586d1704ae50ddc242d41 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Bandas de deformação são estruturas rúpteis que ocorrem em arenitos porosos e podem alterar as propriedades físicas, comportamento mecânico e hidráulico das rochas, resultando na compartimentação de reservatórios. O objetivo deste trabalho foi compreender a variação das propriedades de Resistência à Compressão Uniaxial (UCS), porosidade, Razão de Poisson, Módulos de Young e incompressibilidade nos diferentes elementos arquiteturais da zona de falha: protólito não deformado, zona de dano e núcleo da falha. Para isso realizamos perfis para medição de parâmetros estruturais e geomecânicos com auxílio do esclerômetro (Schmidt Hammer), análises laboratoriais de porosidade, tanto por meio digital em seção delgada como por permoporosímetro a gás, cálculos dos módulos de Young, incompressibilidade e Razão de Poisson. Os resultados indicam que no afloramento correspondente ao núcleo da falha os valores de UCS foram até três vezes maiores que aqueles na zona de dano e quatro vezes maiores que a zona não deformada. A porosidade apresenta decréscimo médio de 10% na zona de dano e até 75% no núcleo da falha. A porosidade estimada por medições em permoporosímetro a gás, módulos de Young, incompressibilidade e Razão de Poisson foram calculados no núcleo da falha. Nesse elemento arquitetural as zonas com bandas possuem resistência até duas vezes maior que a zona sem banda, com efeito no módulo de Young e no módulo de incompressibilidade, porém ambas com deformação ocorrida em caráter rúptil, evidenciado pelo atributo Razão de Poisson. Concluímos assim que bandas de deformação afetam diretamente as propriedades físicas de arenito em diferentes níveis de intensidade. A ocorrência de tais heterogeneidades podem ter impactos importantes na produção já que impõe anisotropias aos reservatórios. / Deformation bands are brittle structures that occur in porous sandstones and may change the physical properties, geomechanical and hydraulic behavior of the rock, leading to the compartmentation of reservoirs. The objective of this research was to understand the variation of the properties of uniaxial compressive strength (UCS), porosity, Poisson’s ratio, Young’s and incompressibility’s modulus in different architectural elements of fault zone: protolith, damage zone and fault core. For this we extracted profiles for the measurement of structural and geomechanics with aid of Schmidt hammer, laboratorial analysis of porosity, both thin section digital means and by gas permoporosimeter, and Young’s, incompressibility and Poisson’s ratio calculations. The results indicate that in outcroup corresponding to the nucleus of fault the UCS values were up to three times higher than those in the damage zone and four times higher than the protolith. The porosity shows an average decrease of 10% in the damage zone and up to 75% in the fault core. Porosity by gas, Young’s and incompressibility modulus and Poisson’s ratios was calculated in core fault. In this architectural element with bands have resistance up to twice times than zone without bands, marked in the Young’s mo dulus as well as the incompressibility’s modulus, however both with deformation occurring in a brittle character, evidenced by Poisson’s ratio. We conclude that deformation bands directly affect the physics properties of sandstones in different levels of intensity. The occurrence of such heterogeneities may have important impacts on the production since it imposes anisotropies to the reservoirs.

Resumo: Novos compósitos têm surgido no mercado especificamente destinados à confecção de restaurações estéticas posteriores. Entretanto, embora tais materiais apresentem resultados iniciais animadores, há a necessidade de comprovações adicionais para que possam ser utilizados com segurança. Resinas compostas posteriores são submetidas a estresses complexos de compressão e abrasão durante a mastigação e a aplicação de selantes superficiais tem sido relatada como forma de aumentar a resistência ao desgaste destes materiais. O presente trabalho teve como propósito avaliar a dureza e a resistência à compressão das resinas compostas Alert (Jeneric/Pentron), Ariston (Vivadent), Definite (Degussa), P60 (3M), Solitarie (Kulzer), Surefil (Dentsply) e Z100 (3M) após 90 dias de imersão em água destilada, recobertas com selante Protect It (Jeneric/Pentron) e submetidas à ciclagem mecânica (10.000 ciclos, 600N, 5Hz). Os ensaios de dureza (n=8) foram realizados em aparelho Wolpert, com diamante Vickers e peso de 50gf aplicado por 30 segundos, antes e após períodos de imersão de 30, 60 e 90 dias. Os ensaios de resistência à compressão (n=8) foram realizados somente após 90 dias, em corpos-de-prova cilíndricos medindo 8mm de altura por 4mm de diâmetro. Apenas os espécimes destinados à compressão foram ciclados mecanicamente. Os ensaios foram realizados em máquina MTS 810, equipada com célula de carga de 10kN (ciclagem) e 100kN (compressão) e velocidade de 0,5mm/min. Após análise de variância (p<0,05), os resultados mostraram, previamente à imersão, maiores valores de dureza para os materiais Z100 (74,253VHN) e Ariston (71,308VHN). A seguir, com valor semelhante à resina Ariston, mas inferior à resina Z100, apresentou-se o material Surefil (69,969VHN)...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: New materials have been specifically indicated to direct posterior esthetic restoration. Although the clinical results seem to be satisfactory, at first, they haven't been enough to warrant restoration longevity. Posterior composite resins are subjected to compressive and abrasive stresses and surface penetrating sealants have been indicated in order to increase resins' wear resistance. The aim of this study was to evaluate hardness and compressive strength of posterior composite resins (Alert/Jeneric-Pentron, Ariston/Vivadent, Definite/Degussa, P60/3M, Solitarie/Kulzer, Surefil/Dentsply and Z100/3M), treated with a surface sealant (Protect It/Jeneric-Pentron), after 90 days of destiled water immersion and subjected at 10,000 stress cycles (600N, 5Hz). The hardness tests (n=8) were conducted on Wolpert equipment, using a Wickers diamond and 50gf load applied for 30 seconds before and after immersion for 30, 60 and 90 days. The compressive tests (n=8) were conducted after 90 days on MTS-810 machine with load cell of 10kN (cycling) and 100kN (compressive strength) and crosshead speed of 0.5 mm/min in samples 4mm of diameter and 8mm height. Before immersion (Anova, p<0,05), Z100 (74.253VHN) and Ariston (71.308VHN) showed the highest hardness. Surefil (69.969VHN) was similar to Ariston, but significantly lower than Z100. Alert (66.138VHN) was lower than Surefil, but higher than P60 (62.833VHN) and Definite (61.302VHN). Solitaire (46.609VHN) exhibited the lower hardness. After immersion, there was a significant decrease in hardness for almost all materials (Ariston, 97%; Definite, Solitaire and Surefil, 26%; Z100, 12% and Alert, 8%). Surface penetrating sealant had no effect on hardness values. Without cyclic loading (Anova, p<0,05), Z100 (336.275MPa), Alert (334.350MPa), P60 (331.000MPa)... (Complete abstract, click electronic access below)

O objetivo deste trabalho é avaliar a incorporação de uma fração cuja fração granulométrica é menor que 2mm do resíduo do Shredder proveniente de uma indústria siderúrgica ao processo de fabricação de blocos cerâmicos estruturais de uma fábrica de cerâmica vermelha. As variáveis analisadas foram: dimensões, propriedades de resistência à compressão, absorção de água e quanto às questões ambientais pela análise de lixiviação e solubilização segundo a NBR 10.004 (ABNT, 2004). Foi realizado processamento do resíduo do Shredder em uma fração menor que 2mm e realizada a incorporação de uma dosagem de 10% e 20% deste material no processo industrial de uma cerâmica de produção de blocos estruturais. Foram avaliadas as propriedades de qualidade e quanto às questões ambientais. Analisando os resultados constatou-se que tanto o bloco cerâmico padrão quanto aos protótipos contendo 10% e 20% de resíduo atendem os limites normativos para resistência à compressão e para absorção de água. Na análise dimensional, somente o protótipo contendo 10% de resíduo atende todos os parâmetros quanto os requisitos normativos.Pelas análises de lixiviado e solubilizado, concluiu-se que tanto o bloco cerâmico estrutural padrão quanto ao protótipo contendo 20% de resíduo são classificados como Classe II A- não inerte. É possível afirmar que a fração menor que 2mm do resíduo do Shredder pode ser utilizada junto à massa cerâmica como matéria-prima para fabricação de blocos cerâmicos estruturais. / The goal of this work is to evaluate the incorporation of a fraction smaller than 2 mm of the Shredder Residue from a steel industry into a manufacturing process of structural bricks in a red ceramic factory. Evaluate the quality of results as the compressive strength properties, water absorption and environmental issues as leaching and solubilization analysis according to NBR 10.004 (ABNT, 2004). The Shredder Residue in a fraction smaller than 2mm was incorporated in dosages of 10% and 20% with the clay in the industrial process of a ceramic which produces structural blocks. The quality properties and the environmental issues were analyzed and the results was that both brick pattern block and the prototypes containing 10% and 20% residue meet regulatory limits for compressive strength and water absorption. The analysis of leached and solubilized concluded that both the brick pattern and the prototype containing 20% of waste are classified as Class II A – non inert residue. It is possible to say that the fraction smaller than 2mm of Automotive Shredder Residue can be used with the clay as raw material for the manufacture of structural ceramic blocks.