The project aimed at conceptually develop a solution that is able to automatically transfer an already stacked and measured heap of goods from an order tote into an erected corrugated cardboard box, whereas the dimensions of the corrugated cardboard box and the stack are allowed to vary within a specified interval. The method for this project consisted of five main parts: feasibility study; concept generation; concept choice; design; and evaluation. The project was initiated by a feasibility study where the problem was clarified and knowledge regarding the problem was gathered. The feasibility study resulted in an user requirement specification and a product requirement specification. The product requirement specification was utilized in the evaluation processof the final developed concept. The concept generation was conducted according to structured methods prescribed by Ulrich and Eppinger. The concept choice was done by the use of Pughs concept choice matrix. The result of this project consists of a conceptual proposal of how the previously described problem may be solved. The final developed concept resulted in a cad model. The evaluation showed that the concept did not fulfill the product requirement specification, despite this it is assessed that the concept in its working principle has good merits that are worth further investigation. Further development of the concept remain and validation of the working principle is needed. Further choices concerning form, material, and components remain. The report contributes to a foundation for further development of an automated filling mechanism for erected corrugated cardboard boxes.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ingo H Dalibor.pdf: 1064360 bytes, checksum: e76ccd8c14da5a15a2f117ade49f4b1f (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Particulate fillers have a broad application in the composites industry, mainly for cost reduction. But fillers may have also an influence on mechanical properties like strength, stiffness and strain. The scope of this dissertation is the mechanical characterization of particulate composites changing concentration from 1% to 20% in volume with an PVC rod as reinforcement. Initially pull out tests were applied to determine critical length of reinforcement. Critical length measures load transfer on interface between matrix and reinforcement, which is main factor to improve composite s strength. Critical length as a function of filler concentration showed a remarkable similarity for all fillers studied. At about 5% volume fraction all curves showed a minimum, it means, the shear strength is a maximum in this point. Finally, mechanical properties in flexural tests without PVC reinforcement were determined showing at low filler concentration significant variation. Statistical significance tests showed mechanical properties aren t a linear function to concentration. Flexural tests on particulate composite with PVC reinforcement showed strength reduction, but on elastic modulus and strain, different effects were realized, depending on filler used. It means, a 3 phase composite may have a synergy or dissociative effect when filler and reinforcement were applied together. / A carga particulada, normalmente utilizada para redução de custos, pode ter influência nas propriedades mecânicas dos compósitos com matriz de poliéster insaturado. Foram confeccionados corpos de prova com concentração volumétrica variando entre 1 e 20% na matriz de poliéster. Inicialmente foi analisada a força de adesão na interface do reforço e a matriz. Com a força de adesão é transferida a tensão da matriz para o reforço, ocorrendo um aumento da resistência do compósito. A força de adesão pode ser determinada pelo comprimento crítico do reforço, neste caso uma haste de PVC, através de um ensaio de arrancamento, conhecido também como pull out . A curva do comprimento crítico em função da concentração de carga mostrou uma notável semelhança com todas as cargas testadas, havendo um mínimo em torno da concentração volumétrica nominal de 5%. Posteriormente, através de ensaios de flexão, foram determinadas as propriedades mecânicas do compósito, que são o módulo de elasticidade, resistência e a deformação máxima nas concentrações acima mencionadas. Os ensaios foram realizados sem e com a haste de PVC. Os efeitos das cargas foram muito distintos em cada caso. O melhor resultado foi obtido no módulo de elasticidade do compósito com a matriz poliéster com carga de vidro moído na concentração de 5% em volume e uma haste de PVC. Nos outros casos as cargas testadas tiveram efeito negativo nas propriedades. A haste de PVC trouxe um efeito positivo apenas na deformação máxima sem a utilização de carga na matriz. Em todos os outros casos o efeito da haste de PVC foi negativo.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2185418 bytes, checksum: 8edee78b6cc4067e1c81e1ad8e74a457 (MD5) Previous issue date: 2010-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Self-compacting concrete (SCC), considered one of the greatest advances in concrete technology, is characterized by its special capacity of filling ability, passing ability and resistance to segregation by the action of its own weight without the presence of other external forces. Taking into consideration the numerous cities and their industries that have caused a considerable increase in the production of solid waste, including industrial waste in SCC has brought about significant environmental benefits. This study aimed to develop a SCC with inclusion of waste from the manufacturing of kaolin, specifically from what is called birra and borra . The most common producers of SCC used limestone filler. In the production of SCC the mix-design method Tutikian (2007) and Gomes (2002) were used as a base, the Marsh funnel and miniature slump tests for paste composition and the compactability test of materials for the fabrication of granulometric skeletons. In order to evaluate the properties of SCC in fresh state tests, the slump flow test, slump flow test T50cm, V-funnel, V-funnel 5min, L-box, U-box and J-ring were used. The possibility of using waste from the kaolin beneficiation in a SCC was proven, where the borra was used as fine material and birra as a replacement for aggregates. In the hardened state, testing of compressive strength were carried out on the 7th and 28th days, resulting in resistance rate of approximately 20 to 40MPa. / O concreto auto-adensável (CAA), considerado como um dos maiores avanços na tecnologia do concreto, é caracterizado por suas capacidades especiais de preenchimento, habilidade de passagem e resistência à segregação pela ação do seu próprio peso sem que existam outras forças externas. Diante do panorama em que as cidades e suas indústrias têm provocado um considerável aumento na produção dos resíduos sólidos, incluir resíduos industriais ao CAA traz benefícios ambientais significativos. Assim, este trabalho teve por objetivo desenvolver um CAA com inserção de resíduos provenientes da fabricação de caulim, mais especificamente a birra e a borra. No CAA de referência foi utilizado o fíler calcário. Na confecção do CAA foram utilizados como base os métodos de dosagem Tutikian (2007) e Gomes (2002), sendo realizados os testes do Funil de Marsh e mini-cone para composição da pasta e os testes de compacidade dos materiais para confecção dos esqueletos granulométricos. Para avaliar as propriedades do CAA no estado fresco foram executados os testes do espalhamento, espalhamento T50cm, funil-V, funil V 5min, caixa-L, caixa-U e anel-J. Foi constatada a possibilidade de utilizar resíduos provenientes do beneficiamento de caulim em um CAA, a borra como material fino e a birra em substituição de parte dos agregados. No estado endurecido, foram executados testes de resistência à compressão aos 7 e 28 dias, obtendo resistências na faixa aproximada de 20 MPa a 40 MPa.

Made available in DSpace on 2014-07-29T12:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre_text_marta.pdf: 236863 bytes, checksum: d3c71af11d441289032c0090e88b1a4b (MD5) Previous issue date: 2008-11-27 / The generation of industrial waste has been the object of increasing attention in the field of Science and Technology because of the problems which arise when it is stored and inadequately disposed of. This can have negative consequences for the worker, the company and for the neighboring population. In addition it can generate liabilities for the environment. Measures which internalize such liabilities for the productive system are necessary, but not sufficient to bring about large scale changes in what concerns the sustainable management of solid waste. Therefore, there is an urgent need for technical and participative solutions. Technical solutions would make it viable to reuse or reduce the generation of waste, while participative solutions would reduce the negative consequences for communities and bodies who directly or indirectly are part of this process. In this context, waste from the quarrying of crushed stone was studied in the metropolitan Region of Goiânia. Quarrying is an important source of resources for the economic development of the region but it is also a great generator of solid waste. The research began with the physical and chemical characterization of filler, which forms the greatest volume of solid waste, resulting from quarrying and focused on its general effects on health. It also evaluated how the workers in these companies relate to the environmental issue in this context in which they live. A survey with questions was distributed and from the answers it could be concluded that the profile of these workers is extremely lacking in information which would provide them with information to deal with legal aspects directly related to their activity. Furthermore, it could be seen that specific methodologies in Environmental Education are needed to attend to these cases. It was also detected that the accumulation of filler can be harmful to society in terms of health. This is because of its physical and chemical characteristics, and in particular its considerable concentration of silica. These facts justify the need to find a technical solution to reduce the quantity of this waste. Hence it was decided to test different blends of natural soil and filler, using laboratory tests based on soil mechanics, with a view to investigating the possibility of using filler in road pavement, as it absorbs enormous quantities of material in its constituent layers and has attracted the attention of researchers in an effort to find new alternative uses for the different types of industrial waste. At this phase, tests were carried out for characterization, CBR, dynamic triaxial tests, permeability, compressive strength using varied quantities of lateritic clay soil as filler. From the results of these tests it was possible to claim that proportions of 30% filler added to compacted soil with modified energy and 20% filler added to compacted soil with intermediate energy can be used for base and sub base purposes, respectively, in flexible urban pavements with light traffic. The result of the resilience module points to the need for prudence in the use of filler, as repeated loads of filler in the test showed that the samples which were most appropriate in the CBR Statistical Test can undergo processes leading to a loss of mechanical resistance. After deciding in the laboratory on the most appropriate proportions of soil-filler for use in pavements, an experimental track was built using this material. An analysis of its behavior was done using the following field tests: sand flagon test, speedy, dynamic cone penetration, loading plate and Benkelman beam. The results of these tests were compared with those obtained from a track built in the same location with soil-crushed rock and lateritic gravel, both considered conventional material. It could be concluded that the mechanical behavior of the experimental track built with soil-filler blends are adequate for the conditions established by the technical norm in force up until the moment they were monitored, since its mechanical behavior is comparable to that obtained when using conventional materials / A geração de resíduos industriais tem merecido destaque crescente na Ciência e Tecnologia devido à problemática causada pelo seu armazenamento ou descarte inadequado, que pode trazer conseqüências negativas para o trabalhador, interno a empresa, e à população circunvizinha, além de gerar passivo ambiental. Medidas que internalizem tais passivos para o sistema produtor são necessárias, mas não suficientes para a mudança em larga escala, no que se refere ao gerenciamento sustentável dos resíduos sólidos. Para tanto, há a necessidade premente de soluções técnicas e participativas.Técnicas, de forma a permitir a viabilização do aproveitamento ou minimização da geração do resíduo, e participativas, de forma a minimizar as conseqüências negativas sobre as comunidades e entidades que direta ou indiretamente fazem parte desse processo. Neste contexto foi estudado o resíduo do setor de mineração de pedra britada da Região Metropolitana de Goiânia, importante provedor de recursos para o desenvolvimento econômico da região, além de grande gerador de resíduos oriundos de seu processo. A pesquisa iniciou-se pela caracterização físico-química de seu principal resíduo: o filer, ressaltando os efeitos na saúde em geral, e pela avaliação da forma como o trabalhador dessas empresas se relaciona com a questão ambiental nesse contexto em que vivem. Para tanto, foi aplicado formulário contendo questões que permitiram concluir que o perfil desta mão-de-obra é extremamente carente de informações que lhes garantam conhecimento para colaborar com aspectos legais diretamente relacionados com a sua atividade. Pôde-se observar ainda que metodologias específicas de Educação Ambiental precisam ser aplicadas para atender a esses casos. Foi ainda detectado que de fato o acúmulo do filer pode trazer prejuízos à sociedade sobre o aspecto da saúde, em função de suas características físico-químicas, dentre as quais se destaca a alta concentração de sílica. Com esses dados justificou-se a necessidade e a importância de se conseguir uma solução técnica para diminuir o quantitativo desse resíduo, optando-se então por testar diversas misturas de solo natural e filer, com base em análises laboratoriais embasadas em mecânica dos solos, com o objetivo de aplicar o filer em pavimentação rodoviária, pois esta atividade absorve altas quantidades de material em suas camadas constituintes e tem atraído diversos pesquisadores que tentam novas alternativas de uso para resíduos industriais de natureza diversa. Nesta fase foram feitos ensaios de: caracterização, CBR, triaxial dinâmico, permeabilidade e compressão simples com dosagens variadas de solo argiloso laterítico com o filer. A partir dos resultados desses ensaios foi possível estabelecer que as dosagens de 30 % de filer dosado ao solo compactado na energia modificada e 20% de filer dosado ao solo compactado na energia intermediária podem ser aplicados, respectivamente, em base e sub-base de pavimentos flexíveis urbanos sujeitos a baixo volume de tráfego. O resultado do módulo de resiliência sinaliza para a necessidade de prudência na aplicação do filer, pois as cargas repetidas do ensaio mostraram que as amostras que se apresentaram adequadas no ensaio estático de CBR podem sofrer processos que podem conduzir a perda de resistência mecânica. Após a determinação, em laboratório, das dosagens mais apropriadas para aplicação em pavimentação de solo-filer foi executado trecho experimental com este material. A análise de seu comportamento foi feita utilizando-se os seguintes ensaios de campo: frasco de areia, speedy, penetrômetro dinâmico de cone, prova de carga sobre placa e viga Benkelman. Os resultados desses ensaios foram comparados com os obtidos em trecho executado no mesmo local, com solo-brita e cascalho laterítico, ditos materiais convencionais. Pôde-se concluir que o comportamento mecânico do trecho experimental executado com misturas solo-filer adéquam-se às condições estabelecidas pelas normas técnicas vigentes de pavimentação até o momento em que foram monitoradas, sendo que o seu comportamento mecânico é comparável com o obtido utilizando materiais convencionais.

O objetivo desta pesquisa foi verificar a influência de diferentes tamanhos de partículas de carga na tenacidade à fratura (KIc), nos parâmetros do crescimento subcrítico de trinca (n e f0) e de Weibull (m e 0), na longevidade estimada pelo diagrama tensão-probabilidade-tempo (SPT) e no limite de fadiga cíclica (LFC) de compósitos resinosos experimentais. Quatro compósitos foram preparados contendo 78% em massa (59% em volume) de conteúdo inorgânico, constituído por 67% de pó de vidro com diferentes tamanhos de partículas (d50 = 0,5; 0,9; 1,2 e 1,9 µm) e 11% de sílica pirogênica. Dados de KIc obtidos pelo método single-edge notched beam (25x5x2,8 mm; n=15) foram submetidos a ANOVA/teste de Tukey (p < 0,05). n e f0 foram determinados através do ensaio de fadiga dinâmica (10-2 a 102 MPa/s) utilizando um dispositivo de flexão biaxial (12x1,2 mm; n=10). Para determinar m e 0, mais 20 espécimes de cada compósito foram testados na taxa de 100 MPa/s. Os diagramas SPT foram obtidos a partir dos dados da fadiga dinâmica e análise de Weibull. No ensaio de fadiga cíclica, um dispositivo de flexão biaxial (12x1,2 mm) foi utilizado para se obter a resistência à flexão inicial (RFI; n=14) e o LFC (n=20). LFC foi obtido pelo método escada após 105 ciclos. Para todos os testes, os espécimes foram armazenados em água destilada a 37oC por 24h. Foi realizada a fractografia dos espécimes fraturados nas taxas 10-2 e 10-1 MPa/s da fadiga dinâmica e nos ensaios para determinação da RFI e LFC. Houve relação direta entre d50 e KIc (C0,5: 1,2±0,1b; C0,9: 1,3±0,1ab; C1,2: 1,3±0,1ab; C1,9: 1,4±0,2a, em MPa.m0,5). C0,5 (31,2±6,2a) e C1,9 (34,7±7,4a) apresentaram valores de n superiores a C0,9 (20,3±3,0b) e C1,2 (17,3±1,8b). C1,2 (166,42±0,01a) apresentou o maior valor de f0 (em MPa), seguido pelo C1,9 (159,82±0,02b), C0,9 (159,59±0,02c) e C0,5 (158,40±0,02d). Não houve diferença estatística entre os valores de m (6,6 a 10,6) e 0 (170,6 a 176,4 MPa) dos compósitos. As reduções na tensão de fratura para uma probabilidade de falha de 5% após 10 anos estimadas pelo diagramas SPT foram de aproximadamente 22% para C0,5 e C1,9 e 36% para C0,9 e C1,2. Não houve diferença estatística entre as médias de RFI (155,4 a 170,7 MPa). C0,5 (93,0±18,6a) apresentou o maior LFC (em MPa), seguido pelo C1,2 (91,8±11,1ab), C1,9 (87,2±3,0b) e C0,9 (82,5±8,0c). Defeitos sub-superficiais e superficiais foram as principais origens de fratura. A trinca se propagou pela matriz polimérica ao redor das partículas (deflexão de trinca) e todas as superfícies apresentaram características de fratura frágil. Como conclusão, compósitos com partículas maiores apresentaram maior KIC, enquanto que partículas menores contribuíram para um maior LFC. Compósitos com distribuição granulométrica mais ampla, independentemente do d50, apresentaram maior resistência ao SCG. Nos demais parâmetros e propriedades avaliados (m, 0 e RFI) não houve influência do tamanho das partículas. / The aim of this study was to verify the influence of different filler sizes in the fracture toughness (KIc), subcritical crack growth (n e f0) and Weibull (m e 0) parameters, longevity estimated by the strength-probability-time (SPT) diagram and cyclic fatigue limit (CFL) of experimental resin composites. Four composites were prepared, each one containing 78 w% (59 vol%) of inorganic content, in which 67 w% were glass powder with different filler sizes (d50 = 0.5; 0.9; 1.2 e 1.9 µm) and 11 w% were pyrogenic silica. KIc data was obtained by the single-edge notched beam test and submitted to ANOVA/Tukey tests (p < 0.05). n and f0 were determined by the dynamic fatigue test (10-2 a 102 MPa/s) using a biaxial flexural device (12x1.2 mm; n=10). 20 specimens of each composite were tested at 100 MPa/s to determine Weibull parameters. SPT diagrams were constructed using the dynamic fatigue and Weibull data. For the cyclic fatigue test, a biaxial flexural device (12x1.2 mm) was used to obtain the initial flexural strength (IFS; n=14) and CFL (n=20). CFL was determined by staircase method after 105 cycles. For all tests, the specimens were stored in distilled water at 37oC for 24h. It was done the fractography of the fractured specimens that was subjected to the 10-2 e 10-1 MPa/s rates of the dynamic fatigue and to the IFS and CFL tests. There was a direct relation between d50 e KIc (C0.5: 1.2±0.1b; C0.9: 1.3±0.1ab; C1.2: 1.3±0.1ab; C1.9: 1.4±0,2a, in MPa.m0,5). C0.5 (31.2±6.2a) and C1.9 (34.7±7.4a) presented higher n values than C0.9 (20.3±3.0b) and C1.2 (17.3±1.8b). C1.2 (166.42±0.01a) showed the highest f0 value (in MPa), followed by C1.9 (159.82±0.02b), C0.9 (159.59±0.02c) and C0.5 (158.40±0.02d). There were no statistical differences among the m (6.6 to 10.6) and 0 (170.6 to 176.4 MPa) values of the composites. The reductions in fracture stress at 5% failure probability for a lifetime of 10 years estimated by the SPT diagrams were approximately 22% for C0.5 and C1.9 and 36% for C0.9 and C1.2. There were no statistical differences among the IFS means (155.4 to 170.7 MPa). C0.5 (93.0±18.6a) showed the highest CFL (in MPa), followed by C1.2 (91.8±11.1ab), C1.9 (87.2±3.0b) and C0.9 (82.5±8.0c). Near-surface and surface flaws were the main fracture origins. The crack propagated by the polymeric matrix around the fillers (crack deflection) and all the fracture surfaces showed brittle fracture features. As conclusion, composites with large fillers presented the highest KIC, while the small fillers contributed to increase the CFL. Composites with broader granulometric size distribution, regardless of d50, showed higher resistance to SCG. There was no influence of the composites filler sizes in the others parameters and properties evaluated (m, 0 and IFS).

Esta pesquisa tem por objetivo contribuir para o melhor entendimento dos efeitos do fíler mineral sobre o comportamento mecânico de misturas asfálticas densas, particularmente em relação ao tipo e teor de fíler. O comportamento mecânico de misturas asfálticas densas foi avaliado em função do tipo e teor de fíler (diferentes propriedades físicas, geométricas, mineralógica e comportamento físico-químico), do tipo de agregado (diferentes origens mineralógicas) e do tipo de ligante asfáltico (diferentes consistências). Para alcançar o objetivo geral, a pesquisa foi dividida em três partes: o estudo da mistura asfáltica completa, através de ensaios mecânicos; o estudo do mástique, resultante da mistura de fíler com ligante asfáltico, através dos ensaios comumente aplicados aos ligantes asfálticos puros; e o estudo do comportamento de trincamento dos mástiques nas temperaturas intermediárias, através das características de energia fratura. A análise de variância dos resultados auxiliou na identificação dos fatores com influência significativa nas propriedades apresentadas pelas misturas e mástiques asfálticos. Quanto aos resultados de vida de fadiga, as misturas asfálticas compostas com cal hidratada apresentaram as maiores vidas de fadiga e quanto maior o teor de fíler, maior a vida de fadiga. Em relação à deformação permanente, as misturas asfálticas contendo o menor teor de fíler apresentam os menores valores de deformação não recuperável, enquanto que as misturas contendo o valor intermediário de fíler apresentam os maiores valores. As propriedades reológicas dos mástiques mostraram que a adição de fíler torna o ligante asfáltico mais rígido e a cal hidratada é o fíler que provoca o maior aumento do valor do G*. A elasticidade do mástique aumenta com a adição dos fileres e é mais expressivo para os mástiques compostos pelo fíler de cal hidratada e cimento Portland. Quanto maior o teor de fíler utilizado, maior a temperatura correspondente a G*/sen \'delta\' \'> ou =\' 1,0 kPa da especificação Superpave, o que pode se refletir em misturas asfálticas com maior resistência à deformação permanente. Nas propriedades a baixa temperatura, a utilização de maiores teores de fíler prejudicam a resposta ao trincamento a baixas temperaturas e diminuem a eficiência na dissipação das tensões formadas durante a contração do ligante asfáltico, quando a temperatura do pavimento cai abruptamente, aumentando a formação de trincas e fissuras. Analisando os resultados da energia de fratura, a adição de fíler no mástique diminui a resistência ao trincamento por fadiga nas temperaturas intermediárias, porém a presença de fíler na mistura durante o envelhecimento torna seus efeitos menos prejudiciais. / The objective of this research is to contribute to the better understanding of mineral filler effects on the mechanical behavior of hot mix asphalt (HMA), particularly related to the filler type and content. The hot mix asphalt mechanical behavior was evaluated according to: the filler type and content (different physical, geometrical, mineralogical properties, and the physical-chemical behavior); the aggregate type (different mineralogical source); and the asphalt binder type (different consistency). To reach the global objective, the research was divided in three parts: the study of the complete HMA, through the mechanical tests; the study of the mastic, resulting from mixture of mineral filler and asphalt binder, through tests commonly applied to pure asphalt binder; and the study of cracking performance behavior at intermediate temperature, through the fracture energy characteristics. The analysis of variance of the results assisted to identify the factors with significant influence in properties of the hot mix and mastic asphalt. Regarding the results of the fatigue life, the HMA composed with the hydrated lime presented the longer fatigue life and the higher the filler content the longer the fatigue life. Related to the permanent deformation, the HMA containing the lowest content of filler presented the lowest non-recoverable strain, while the HMA containing an intermediate value of filler presented the highest values. The mastics rheological properties showed that addition of filler makes the asphalt binder stiffer, and the hydrated lime causes the greatest increase of G*. The mastic elasticity increases with the filler, and its more notorious when the mastic is composed by the hydrated lime and Portland cement. The higher the filler content, the higher the temperature corresponding to G*/sen \'delta\' \'> ou =\' 1,0 kPa of the Superpave specification, which may be reflected in HMA with higher permanent deformation resistance. At low temperature properties, the use of higher filler content prejudice the low temperatures cracking response, and decrease the efficiency of stress dissipation formed during contraction of the asphalt binder when the pavement temperature drops abruptly, increasing the formation of cracks and fissures. Analyzing the energy fracture results, adding filler to the mastic decrease the cracking resistance by fatigue at intermediate temperature, but the filler presence in the mixture during aging makes the effect less damaging.

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento à fadiga de algumas misturas asfálticas, à luz de resultados de ensaios de fadiga por compressão diametral à tensão controlada, considerando-se a variação de quatro fatores: tipo de agregado, tipo de ligante, tipo de moldagem e tipo de filler. Todos os corpos-de-prova foram moldados na mesma faixa granulométrica (centro da faixa C do DNER ), segundo os procedimentos dos métodos Marshall, ASTM D 4867 ou AASHTO T 283, variando o tipo de agregado (basalto, granito e gabro), tipo de ligante (CAP 20 e CAP 40) e o tipo de material de preenchimento (cal hidratada). São apresentados resultados dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência e de fadiga. Os modelos de fadiga são apresentados em função das diferenças de tensões e deformações. Para avaliar o desempenho relativo das misturas em serviço, foram simuladas três estruturas de pavimentos com a ajuda do programa ELSYM5, para as quais foram determinadas as tensões e deformações atuantes que foram utilizadas nos modelos de fadiga para que todas as misturas fossem avaliadas sob o mesmo referencial. Os resultados indicam que em relação ao tipo de moldagem, as misturas moldadas pelo método da AASHTO T 283 apresentaram melhor desempenho (maior vida de fadiga), sendo que a maioria das misturas moldadas com CAP 40 apresentou um desempenho melhor que as moldadas com CAP 20. Com relação ao tipo de agregado os materiais gábricos apresentaram o melhor desempenho, seguidos pelos basálticos e graníticos. As misturas moldadas com cal hidratada como filler também apresentaram melhor desempenho à fadiga. / The purpose of this research is to evaluate the fatigue behavior of some asphalt mixtures, by means of indirect tests with controlled stress, considering the variation of four factors: aggregate type, asphalt type, molded type and filler type. The specimens was molded in same gradation (center of DNER C gradation), according to Marshall, ASTM D 4867 or AASHTO T 283 design method, with the variation of three aggregates (basaltic, granite and gabbro), two asphalt (CAP 20 and CAP 40) and the presence of lime. Tests results of indirect tensile strength, resilient modulus and fatigue are presented. The fatigue models are constructed as a function of the differences of stress and strain. The fatigue behavior of asphalt mixtures was evaluated based on three structures which the stress and strains was estimated with aid of ELSYM5 program. The tests results indicated that all mixtures molded with AASHTO T 283 design method presented higher fatigue life than the other ones, and almost all asphalt mixtures molded with CAP 40 presented higher fatigue life than mixtures molded with CAP 20. Considering the type of aggregate, the specimens molded with gabbro presented higher fatigue life than basaltic and granite. The mixtures molded with presence of lime presented an increase in fatigue life.

The study of self-sensing cementitious materials is a constantly expanding topic of study in the materials and civil engineering fields and refers to the creation and utilization of cement-based materials (including cement paste, cement mortar, and concrete) that are capable of sensing (i.e. measuring) stress and strain states without the use of embedded or attached sensors. With the inclusion of electrically conductive fillers, cementitious materials can become truly self-sensing. Previous researchers have provided only qualitative studies of self-sensing material stress-electrical response. The overall goal of this research was to modify and apply previously developed predictive models on cylinder compression test data in order to provide a means to quantify stress-strain behavior from electrical response. The Vipulanandan and Mohammed (2015) stress-resistivity model was selected and modified to predict the stress state, up to yield, of cement cylinders enhanced with nanoscale iron(III) oxide (nanoFe2O3) particles based on three mix design parameters: nanoFe2O3 content, water-cement ratio, and curing time. With the addition of a nonlinear model, parameter values were obtained and compiled for each combination of nanoFe2O3 content and water-cement ratio for the 28-day cured cylinders. This research provides a procedure and lays the framework for future expansion of the predictive model.

O processo industrial para fabricação de MDF - Medium Density Fiberboard - utiliza como combustível a casca de madeira Pinus, cuja queima gera um resíduo cinzas de granulometria fina, que constitui um problema ambiental por conter algumas substâncias em quantidade acima da permitida pela NBR 10004:2004, que o classifica como resíduo de classe II A - não inerte. O objetivo geral desta pesquisa é testar a hipótese de que o resíduo cinzas podem ser utilizadas como fíler em misturas asfálticas, mediante a verificação das propriedades de interesse à engenharia através de ensaios de laboratório: resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência, vida de fadiga, dano por umidade induzida, estabilidade e fluência Marshall. Foram realizados ensaios para determinação da massa específica das cinzas - resíduo, inclusive com picnometria de gás hélio. Primeiramente, o fíler mineral foi substituído em massa pelo resíduo, optando-se, em função dos resultados preliminares, pela equivalência em volume. As dosagens Marshall, para as misturas contendo resíduo, resultaram em um teor ótimo de ligante praticamente constante, independentemente do teor utilizado (3,5% e 6,0%). Quanto às propriedades mecânicas, nos ensaios de resistência à tração, os maiores valores foram verificados para as misturas contendo 3,5% de fíler mineral, enquanto as misturas contendo cinzas - resíduo - apresentaram os menores valores. Os maiores valores de módulo de resiliência foram das misturas contendo maiores teores de fíler, sendo que o fíler mineral resultou em maior módulo de resiliência do que o resíduo. Na avaliação do dano por umidade induzida, apenas as misturas contendo 6,0% de fíler mineral se mostraram não susceptíveis, enquanto que as misturas contendo resíduo foram as que apresentaram maior susceptibilidade. O resíduo também diminuiu a vida de fadiga, sendo a diferença para as misturas com fíler mineral mais acentuada para o menor teor de fíler. Apesar dos resultados indicarem uma piora de características com a utilização do resíduo, os valores obtidos ainda se situam, na maioria dos casos, acima dos limites mínimos estabelecidos pelas normas técnicas, encorajando pesquisas adicionais, principalmente em função do problema ambiental representado pelas cinzas da queima da casca de Pinus. / The industrial production of MDF - Medium Density Fiberboard - uses Pinus wood skin as a fuel, which, after the burning process, generates a fine gradation residue, an ash that is an environmental problem due to the content of some substances, above the quantity allowed by the NRB 10004:2004, and it is classified as a class II-A - non-inert product. The general purpose of this work is to test the hypothesis that the residue can be use as a filler in hot-mix asphalt, through the evaluation of technological properties by laboratory tests such as indirect tension, resilient modulus, fatigue life, moisture susceptibility, Marshall stability and creep. The evaluation of specific gravity of the residue was done by the gas pycnometer method. Initially, the substitution of the mineral filler by the residue was done in terms of weight, but the preliminary results showed that the best option was the substitution in terms of volume. The Marshall mix design for mixtures containing the residue resulted in a binder content approximately constant for both residue contents considered in this work (3.5% and 6.0%). The indirect tension test results showed higher values for mixtures containing 3.5% of mineral filler, being the lowest values associated to mixtures that use residue. The higher the filler content, the higher the resilient modulus and mixtures with mineral filler presented higher resilient modulus values. Only the mixture with 6.0% of mineral filler passed the moisture susceptibility test, and mixtures with residue presented higher moisture susceptibility. The residue also weakened the fatigue life, being the difference higher for mixtures with lower filler content. Although the results show a worsening of asphalt mixtures properties due to the use of the residue as a filler, for most of the obtained results the value remained above the minimum acceptable by technical standards, encouraging further researches on this subject, mainly due to the environmental problem associated to the burning of Pinus wood skin.

The thesis deals with the possibility of specific weight lowering of kaolin suspensions using air-entraining agents. These agents are usually used as concrete admixtures. The goal of the thesis is to verify an alternative possibility of creating porous structure in kaolin suspensions in order to prepare heat insulating moulded refractory concretes without using lightweight fillers. The effect of several air-entraining agents was compared, after that the dosage of agent and mixing conditions were optimized. The stabilization of prepared foams and practical application of selected agents were also part of the thesis.