Orientador: Jorge Luís Akasaki / Banca: Haroldo de Mayo Bernardes / Banca: Malik Cheriaf / Resumo: O setor sucro-alcooleiro vem se expandindo nos últimos tempos, alavancado principalmente pelo advento da bioenergia. No Brasil, a produção de cana-de-açúcar vem avançando em áreas destinadas à pecuária extensiva e a outras culturas importantes como a soja, o milho e a laranja e concerne à geração de energia elétrica pela queima do bagaço (cogeração) e ao uso de etanol como combustível de veículos automotores. Contudo, a produção de açúcar, álcool e energia a partir da cana-de-açúcar pode causar problemas ambientais em decorrência da geração de resíduos como a cinza do bagaço de cana-de-açúcar. Diante do panorama mundial de crescimento do setor sucro-alcooleiro aliado ao desenvolvimento sustentável, é de grande importância a realização de estudos que visem o aproveitamento destes resíduos. Deste modo, este trabalho mostra a viabilidade técnica da utilização da cinza resultante do processo de queima do bagaço para a geração de energia como adição mineral, em argamassas. Foram realizados ensaios de caracterização química, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e atividade pozolânica da cinza do bagaço de cana-deaçúcar. Além disto, um estudo da moagem do material foi realizado, juntamente com a composição de argamassas contendo a cinza em diversos teores de substituição ao agregado miúdo. Através da resistência à compressão e à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade, foram analisadas suas propriedades mecânicas. Também foram verificadas algumas propriedades relacionadas com a durabilidade do material, como a retração por secagem, absorção por capilaridade e reatividade acelerada pelo método acelerado de expansão em barras de argamassa / Abstract: The sugar-alcohol sector has expanding in the last years, mainly due to advent of the renewable energy sources and bioenergy. In Brazil, the sugarcane production has advancing towards areas of cattle creation and agriculture, such as soya bean, corn and orange and concerning to electrical energy production through the burning bagasse and alcohol used like vehicle fuel. However, sugar, alcohol and energy production from sugarcane could cause other environmental problems in result to the wastes production such as sugarcane bagasse ash. In the presence of worldwide growth of sugar and alcohol industry and the sustainable development, it is very important the achievement of studies that reuse these wastes. Thus, this work shows technical viability on using sugar-cane bagasse ash (SCBA) obtained from sugar-cane bagasse burnt, as mineral addition, in mortars. It was made some tests on the SCBA, such as the chemical characterization, X-ray diffraction, pozzolanic activity, and also, images obtained by scanning electron microscope. Moreover, grinding of SCBA was carried out, and mortars were prepared with some different amounts of SBCA as replacement of fine aggregate by mass. Through the compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity its mechanical properties were verified, and also some properties related to material durability as drying shrinkage, water absorption by capillarity, potential alkali reactivity of aggregates by mortar-bar method / Mestre

O objetivo do presente estudo foi contribuir para a viabilização do uso da cinza de capim elefante em escala laboratorial como uma pozolana ativa em substituição parcial do cimento Portland, através da obtenção e tratamento da cinza e seu estudo em pastas. O trabalho foi desenvolvido em três etapas. Na etapa 1, denominada \"Obtenção da cinza\", foi realizado o estudo das estruturas do capim elefante, que foi separado em folhas, (colmo + bainha) e planta inteira e para análise da cinza de cada parte. Observa-se na cinza que há um teor elevado principalmente, de sílica e potássio, sendo que o teor de sílica é maior na folha, enquanto o de potássio é maior no (colmo + bainha). Na etapa 2, denominada \"Tratamento da cinza\", foram realizados diferentes tratamentos químicos e térmicos no material, com o intuito de diminuir os teores dos íons alcalinos, e, com isso, aumentar a proporção de SiO2 na cinza final. Foram realizados três tratamentos, sendo T1 tratamento no capim elefante antes da queima, com solução ácida, T2 tratamento na cinza de capim elefante com água quente e T3 tratamento também na cinza com solução ácida. Pode-se observar que houve um aumento no teor de sílica nas cinzas após os tratamentos. E por fim, na etapa 3, denominada \"Estudo das pastas\", procurou-se aplicar a cinza com tratamento T3, através da caracterização das pastas. Foram produzidas cinco pastas diferentes, C (somente cimento), CC (cimento - cinza), CS (cimento - sílica ativa), CHC (hidróxido de cálcio - cinza) e CHS (hidróxido de cálcio - sílica ativa). Foram feitos estudos de caracterização dos materiais, como também ensaios para a avaliação das pastas, dentre eles, resistência à compressão e ensaios para análise da hidratação do cimento. A cinza apresentou ser um material reativo. E, para sua aplicação em pasta, pode-se notar que a resistência à compressão da pasta com 20% de cinza não diferiu significativamente da pasta produzida somente com cimento. Pela avaliação de difração de raios X (DRX), observou-se a diminuição dos picos das fases ferrita, aluminato tricálcico, belita e alita, o que é indicativo do processo da reação. Adicionalmente, pela análise de termogravimetria, constatou-se o consumo de portlandita, com o passar do tempo e a formação dos géis de CSH. Com base nos resultados obtidos nas três etapas descritas neste trabalho, pode-se concluir que a substituição parcial do cimento Portland pela cinza de capim elefante como material pozolânico é tecnicamente possível e viável. / The aim of this study was to contribute to the use of elephant grass ashes, obtained from laboratory scale, as an active pozzolan in partial replacement of Portland cement, by the production and treatment of these ashes and their evaluation study into pastes. The work was developed in three steps. The step 1, entitled: \"Getting Ash\", was carried out to study the structures of elephant grass, which was separated into leaves, (stem + sheath) and the whole plant, and the ashes of each part were analyzed. It is observed that the ash has high content of silica and potassium, whereas the silica content is higher in the leaf part, while potassium is highest in the (stem + sheath) region. In step 2, entitled \"Treatment of the ash\" there were carried out different thermal and chemical treatments on the material, to reduce the concentration of alkali ions and thereby increase the proportion of SiO2 in the ash. Three treatments were carried out: T1, treatment in the elephant grass before burning, with acid solution; T2, treatment in the elephant grass ash with hot water and; T3, treatment also in the ash with acid solution. It can be observed an increase in the silica content in the ashes after of the treatments. Finally, the step 3 activities, entitled \"Study of pastes\", attempted to apply the ash with T3 treatment, by the characterization of the pastes. Five different pastes were produced, C (cement only), CC (cement - ash), CS (cement - silica fume), CHC (calcium hydroxide - ash) and CHS (calcium hydroxide - silica fume). There were made studies for the characterization of the materials, as well as, the tests for the evaluation of the pastes, such as compressive strength tests and the analyses to measure the hydration of the cement. The ash under consideration showed to be a reactive material. For its application in the paste, it can be noted that the compressive strength of the paste with 20% of the ash did not differ significantly the paste produced with only cement. For the evaluation of X-ray diffraction (XRD), it was observed a decrease of the peaks of the ferrite phases, tricalcium aluminate, alite and belite, which is indicative of the reaction process. In the thermogravimetric analysis, it was observed the consumption of portlandite, in the course of time, and the formation of the CSH. Based on the results obtained in the three steps described in this work, it can be concluded that the partial replacement of Portland cement by elephant grass ash as pozzolanic material is technically possible and viable.

L'emploi de certaines additions minérales et organiques dans la confection du mortier et du béton contribue à une modification du processus d'hydratation du ciment. L'incorporation de ces additions minérales entraîne également une modification de la distribution granulaire, l'apparition de nouveaux sites de nucléation et une nouvelle activité des surfaces des grains. Ceci nécessite le malaxage avec des superplastifiants qui viennent défloculer les grains, libérer l'eau piégée dans les interstices et améliorer l'ouvrabilité du béton. Ces modifications des propriétés physicochimiques des composants du béton affectent directement les propriétés rhéologiques du mortier et du béton à l'état frais ainsi que ses composantes finales.L'objectif principal de ce travail est focalisé sur la prédiction des modifications rhéologiques apportées par les additions minérales aux mortiers afin de trouver les meilleures compositions d'une mise en œuvre convenable. Une étude expérimentale est entamée sur des mortiers normalisés où le ciment ordinaire est substitué partiellement par différentes additions minérales telles que la fumée de silice, le laitier des hauts fourneaux, la pouzzolane naturelle et le calcaire. Avec l'eau de gâchage, on a ajouté plusieurs types de superplastifiants avec différents dosages où les paramètres rhéologiques du mortier ont été mesurés respectivement par un mini cône et un rhéomètre.Les paramètre rhéologiques obtenus varient sensiblement avec chaque type d'addition minérale et dépendent de ses propriétés et son interaction avec le superplastifiant et les grains de ciment. Le superplastifiant à base de polycarboxylates est plus efficace en présence du ciment contenant du calcaire ou du laitier conduisant à une amélioration des propriétés rhéologiques. Par contre, le mortier devient plus visqueux s'il contient un fort pourcentage de pouzzolane naturelle. Une relation mathématique est proposée qui exprime la variation de chaque paramètre rhéologique selon le taux de substitution du ciment et le dosage en superplastifiant. Cette relation est exprimée par le produit de trois paramètres; l'effet de l'addition minérale, l'effet du superplastifiant et l'effet de leur interaction. Les coefficients de corrélation trouvés sont proches de l'unité et justifient bien la convenance de ce choix. L'application de cette nouvelle relation à d'autres résultats trouvés par d'autres chercheurs présente une grande satisfaction avec des résultats satisfaisant et des coefficients de corrélation allant 0,9 à 0,98. / The use of some organic and inorganic admixtures in the production of mortar and concrete contributes to a change in the cement hydration process. The incorporation of these mineral additions also causes a change in the grain distribution, the appearance of new nucleation sites and a new activity of the grain surfaces. This requires mixing with superplasticizers which deflocculates grains, releases the trapped water in the interstices and improves the workability of concrete. These changes in the physicochemical properties of the cement paste directly affect the rheological properties of mortar and concrete in the fresh state and its final components.The main objective of this work is focused on the prediction of rheological changes of mineral additions mortars and finds the best composition for a suitable casting. An experimental study is underway on standardized mortars where ordinary cement is partially substituted by different mineral additions such as silica fume, blast furnace slag, natural pouzzolan and limestone powder. With the mixing water, was added several types with different dosages of superplasticizers where the rheological parameters of the mortar were measured respectively by a rheometer apparatus and a mini cone test.The Theological parameters obtained vary with each type of mineral addition and depend on its properties and its interaction with the superplasticizer and cement grains. The polycarboxylate superplasticizer is more effective in the presence of limestone powder or cement containing slag resulting in improved rheological properties. However, the mortar becomes more viscous if it contains a high percentage of natural pozzolan. A mathematical relationship is provided which expresses the variation of each rheological parameter according the substitution rate of the cement and superplasticizer dosage. This relationship is expressed by the product of three parameters; the effect of the mineral addition, the effect of the superplasticizer and the effect of their interaction. The correlation coefficients found are close to unity and well justify the appropriateness of this choice. The application of this new relationship to other results found by other researchers has high satisfaction with satisfactory results and correlation coefficients ranging from 0.9 to 0.98

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-03Bitstream added on 2014-06-13T18:53:16Z : No. of bitstreams: 1 macedo_pc_me_ilha.pdf: 5132193 bytes, checksum: 527d1e9a6faf04f0677579dd62a60593 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O setor sucro-alcooleiro vem se expandindo nos últimos tempos, alavancado principalmente pelo advento da bioenergia. No Brasil, a produção de cana-de-açúcar vem avançando em áreas destinadas à pecuária extensiva e a outras culturas importantes como a soja, o milho e a laranja e concerne à geração de energia elétrica pela queima do bagaço (cogeração) e ao uso de etanol como combustível de veículos automotores. Contudo, a produção de açúcar, álcool e energia a partir da cana-de-açúcar pode causar problemas ambientais em decorrência da geração de resíduos como a cinza do bagaço de cana-de-açúcar. Diante do panorama mundial de crescimento do setor sucro-alcooleiro aliado ao desenvolvimento sustentável, é de grande importância a realização de estudos que visem o aproveitamento destes resíduos. Deste modo, este trabalho mostra a viabilidade técnica da utilização da cinza resultante do processo de queima do bagaço para a geração de energia como adição mineral, em argamassas. Foram realizados ensaios de caracterização química, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e atividade pozolânica da cinza do bagaço de cana-deaçúcar. Além disto, um estudo da moagem do material foi realizado, juntamente com a composição de argamassas contendo a cinza em diversos teores de substituição ao agregado miúdo. Através da resistência à compressão e à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade, foram analisadas suas propriedades mecânicas. Também foram verificadas algumas propriedades relacionadas com a durabilidade do material, como a retração por secagem, absorção por capilaridade e reatividade acelerada pelo método acelerado de expansão em barras de argamassa / The sugar-alcohol sector has expanding in the last years, mainly due to advent of the renewable energy sources and bioenergy. In Brazil, the sugarcane production has advancing towards areas of cattle creation and agriculture, such as soya bean, corn and orange and concerning to electrical energy production through the burning bagasse and alcohol used like vehicle fuel. However, sugar, alcohol and energy production from sugarcane could cause other environmental problems in result to the wastes production such as sugarcane bagasse ash. In the presence of worldwide growth of sugar and alcohol industry and the sustainable development, it is very important the achievement of studies that reuse these wastes. Thus, this work shows technical viability on using sugar-cane bagasse ash (SCBA) obtained from sugar-cane bagasse burnt, as mineral addition, in mortars. It was made some tests on the SCBA, such as the chemical characterization, X-ray diffraction, pozzolanic activity, and also, images obtained by scanning electron microscope. Moreover, grinding of SCBA was carried out, and mortars were prepared with some different amounts of SBCA as replacement of fine aggregate by mass. Through the compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity its mechanical properties were verified, and also some properties related to material durability as drying shrinkage, water absorption by capillarity, potential alkali reactivity of aggregates by mortar-bar method

O objetivo do presente estudo foi contribuir para a viabilização do uso da cinza de capim elefante em escala laboratorial como uma pozolana ativa em substituição parcial do cimento Portland, através da obtenção e tratamento da cinza e seu estudo em pastas. O trabalho foi desenvolvido em três etapas. Na etapa 1, denominada \"Obtenção da cinza\", foi realizado o estudo das estruturas do capim elefante, que foi separado em folhas, (colmo + bainha) e planta inteira e para análise da cinza de cada parte. Observa-se na cinza que há um teor elevado principalmente, de sílica e potássio, sendo que o teor de sílica é maior na folha, enquanto o de potássio é maior no (colmo + bainha). Na etapa 2, denominada \"Tratamento da cinza\", foram realizados diferentes tratamentos químicos e térmicos no material, com o intuito de diminuir os teores dos íons alcalinos, e, com isso, aumentar a proporção de SiO2 na cinza final. Foram realizados três tratamentos, sendo T1 tratamento no capim elefante antes da queima, com solução ácida, T2 tratamento na cinza de capim elefante com água quente e T3 tratamento também na cinza com solução ácida. Pode-se observar que houve um aumento no teor de sílica nas cinzas após os tratamentos. E por fim, na etapa 3, denominada \"Estudo das pastas\", procurou-se aplicar a cinza com tratamento T3, através da caracterização das pastas. Foram produzidas cinco pastas diferentes, C (somente cimento), CC (cimento - cinza), CS (cimento - sílica ativa), CHC (hidróxido de cálcio - cinza) e CHS (hidróxido de cálcio - sílica ativa). Foram feitos estudos de caracterização dos materiais, como também ensaios para a avaliação das pastas, dentre eles, resistência à compressão e ensaios para análise da hidratação do cimento. A cinza apresentou ser um material reativo. E, para sua aplicação em pasta, pode-se notar que a resistência à compressão da pasta com 20% de cinza não diferiu significativamente da pasta produzida somente com cimento. Pela avaliação de difração de raios X (DRX), observou-se a diminuição dos picos das fases ferrita, aluminato tricálcico, belita e alita, o que é indicativo do processo da reação. Adicionalmente, pela análise de termogravimetria, constatou-se o consumo de portlandita, com o passar do tempo e a formação dos géis de CSH. Com base nos resultados obtidos nas três etapas descritas neste trabalho, pode-se concluir que a substituição parcial do cimento Portland pela cinza de capim elefante como material pozolânico é tecnicamente possível e viável. / The aim of this study was to contribute to the use of elephant grass ashes, obtained from laboratory scale, as an active pozzolan in partial replacement of Portland cement, by the production and treatment of these ashes and their evaluation study into pastes. The work was developed in three steps. The step 1, entitled: \"Getting Ash\", was carried out to study the structures of elephant grass, which was separated into leaves, (stem + sheath) and the whole plant, and the ashes of each part were analyzed. It is observed that the ash has high content of silica and potassium, whereas the silica content is higher in the leaf part, while potassium is highest in the (stem + sheath) region. In step 2, entitled \"Treatment of the ash\" there were carried out different thermal and chemical treatments on the material, to reduce the concentration of alkali ions and thereby increase the proportion of SiO2 in the ash. Three treatments were carried out: T1, treatment in the elephant grass before burning, with acid solution; T2, treatment in the elephant grass ash with hot water and; T3, treatment also in the ash with acid solution. It can be observed an increase in the silica content in the ashes after of the treatments. Finally, the step 3 activities, entitled \"Study of pastes\", attempted to apply the ash with T3 treatment, by the characterization of the pastes. Five different pastes were produced, C (cement only), CC (cement - ash), CS (cement - silica fume), CHC (calcium hydroxide - ash) and CHS (calcium hydroxide - silica fume). There were made studies for the characterization of the materials, as well as, the tests for the evaluation of the pastes, such as compressive strength tests and the analyses to measure the hydration of the cement. The ash under consideration showed to be a reactive material. For its application in the paste, it can be noted that the compressive strength of the paste with 20% of the ash did not differ significantly the paste produced with only cement. For the evaluation of X-ray diffraction (XRD), it was observed a decrease of the peaks of the ferrite phases, tricalcium aluminate, alite and belite, which is indicative of the reaction process. In the thermogravimetric analysis, it was observed the consumption of portlandite, in the course of time, and the formation of the CSH. Based on the results obtained in the three steps described in this work, it can be concluded that the partial replacement of Portland cement by elephant grass ash as pozzolanic material is technically possible and viable.

O progresso científico e tecnológico das últimas décadas registra um avanço significativo no processo de obtenção da cal, porém, há uma lacuna de conhecimento de base referente à sua ação quando empregada em conjunto com o cimento Portland. O uso da cal nas argamassas mistas de acabamento tem sido associado positivamente apenas à plasticidade no estado fresco e à sua deformabilidade no estado endurecido. Maiores informações são necessárias sobre a ação da cal na evolução das propriedades da argamassa no estado fresco, vinculadas à hidratação do cimento. Este conhecimento é importante para o desenvolvimento de formulações que atendam ao desempenho desejado em diferentes aplicações. O entendimento do mecanismo de hidratação do cimento em presença da cal constitui uma plataforma para estudos de adições minerais ativas ao clínquer, com adição de cal hidratada como fonte externa de cálcio, na produção de novos materiais cimentícios sustentáveis. O estudo em pasta realizado teve como foco a interação cimento-cal visando identificar os fenômenos químicos e físicos relevantes que se sucedem à adição de água ao sistema. Foram caracterizadas as idades iniciais de hidratação do cimento por meio de ensaios de calorimetria de condução, termogravimetria (TG/DTG) e difratometria de raios X em material no estado fluido e em regime consecutivo de coleta de dados. Os experimentos envolveram as proporções 1:1 e 1:2 de cimento Portland tipo CP II E com cales hidratadas tipos CH I e CH III de natureza cálcica e dolomítica, respectivamente. A cal CH I incorpora à mistura elevado teor de hidróxido de cálcio com imediata saturação do meio por íons hidroxila e íons cálcio; a cal CH III incorpora também, em maior quantidade, filler carbonático. Por efeito químico, devido à presença da cal, há alteração da velocidade de hidratação, mas com formação dos produtos de reação característicos da hidratação do cimento. Por efeito físico, o filler carbonático e a fração insolúvel do hidróxido de cálcio da cal, presente no meio saturado, atuam como nucleador para precipitação de fases hidratadas. O efeito combinado desses fenômenos promoveu aceleração da hidratação do cimento Portland, principalmente no período de indução, quando prevalecem as reações de formação de etringita e de aluminatos de cálcio hidratados. / In the last decades, scientific and technological progress has shown a significant advance in the process of obtaining lime; however, there is gap knowledge with relation to its action when employed together with Portland cement. The use of lime in finishing mix mortars has only been positively associated to the fresh state plasticity and ability to deformation in the hardened state. It is necessary to collect data about the role of lime in the gradual development of the properties of mortars in the fresh state, linked to cement hydration. Such knowledge is important to develop formulas which can meet the required performance in different uses. The current demand of sustainable materials has favored the addition of minerals to the composition of Portland cement, and hydrated lime as an extern source of calcium, is a feasible alternative to the composition of byproducts and mixtures to be used as alternative binders. This research focused the cement-lime interaction aiming at identifying relevant chemical and physical phenomena which succeed the addition of water to the system. The paste study characterized the early ages of hydration by means of isothermal calorimetric, thermogravimetric, X-ray diffraction in material in the fluid state analysis collecting data in a consecutive basis. The experiments were carried out by using two proportions of Portland cement type CP II E with hydrated lime types CH I and CH III, calcic and dolomitc, respectively. By adding lime CH I to the cement-water system, calcium hydroxide is abundantly incorporated, with immediate saturation by means of hydroxide ions and calcium ions. The addition of lime CH III, also incorporates, in greater amount, finely ground limestone. Due to chemical effect because of the presence of lime, there is alteration in speed of hydration, forming products characteristics to the cement hydration process. Due to physical effect, the filler and the lime insoluble fraction of calcium hydroxide, present in the saturated environment, work as facilitators to the precipitation of the hydrated phases. The combined effect of these two phenomena accelerated hydration of Portland cement, mainly in the induction period, when ettringite and hydrated calcium aluminates formation reactions prevail. The advancement made in terms of knowledge permits to broaden comprehension on the behavior of mixtures in early stages, when hardening and consolidation processes are applied to mortars and help rheologic studies which involve their application. The understanding of the hydration mechanism in the presence of lime sets a base to study additions of active minerals to the clinker and produce new sustainable cementious compounds.

O progresso científico e tecnológico das últimas décadas registra um avanço significativo no processo de obtenção da cal, porém, há uma lacuna de conhecimento de base referente à sua ação quando empregada em conjunto com o cimento Portland. O uso da cal nas argamassas mistas de acabamento tem sido associado positivamente apenas à plasticidade no estado fresco e à sua deformabilidade no estado endurecido. Maiores informações são necessárias sobre a ação da cal na evolução das propriedades da argamassa no estado fresco, vinculadas à hidratação do cimento. Este conhecimento é importante para o desenvolvimento de formulações que atendam ao desempenho desejado em diferentes aplicações. O entendimento do mecanismo de hidratação do cimento em presença da cal constitui uma plataforma para estudos de adições minerais ativas ao clínquer, com adição de cal hidratada como fonte externa de cálcio, na produção de novos materiais cimentícios sustentáveis. O estudo em pasta realizado teve como foco a interação cimento-cal visando identificar os fenômenos químicos e físicos relevantes que se sucedem à adição de água ao sistema. Foram caracterizadas as idades iniciais de hidratação do cimento por meio de ensaios de calorimetria de condução, termogravimetria (TG/DTG) e difratometria de raios X em material no estado fluido e em regime consecutivo de coleta de dados. Os experimentos envolveram as proporções 1:1 e 1:2 de cimento Portland tipo CP II E com cales hidratadas tipos CH I e CH III de natureza cálcica e dolomítica, respectivamente. A cal CH I incorpora à mistura elevado teor de hidróxido de cálcio com imediata saturação do meio por íons hidroxila e íons cálcio; a cal CH III incorpora também, em maior quantidade, filler carbonático. Por efeito químico, devido à presença da cal, há alteração da velocidade de hidratação, mas com formação dos produtos de reação característicos da hidratação do cimento. Por efeito físico, o filler carbonático e a fração insolúvel do hidróxido de cálcio da cal, presente no meio saturado, atuam como nucleador para precipitação de fases hidratadas. O efeito combinado desses fenômenos promoveu aceleração da hidratação do cimento Portland, principalmente no período de indução, quando prevalecem as reações de formação de etringita e de aluminatos de cálcio hidratados. / In the last decades, scientific and technological progress has shown a significant advance in the process of obtaining lime; however, there is gap knowledge with relation to its action when employed together with Portland cement. The use of lime in finishing mix mortars has only been positively associated to the fresh state plasticity and ability to deformation in the hardened state. It is necessary to collect data about the role of lime in the gradual development of the properties of mortars in the fresh state, linked to cement hydration. Such knowledge is important to develop formulas which can meet the required performance in different uses. The current demand of sustainable materials has favored the addition of minerals to the composition of Portland cement, and hydrated lime as an extern source of calcium, is a feasible alternative to the composition of byproducts and mixtures to be used as alternative binders. This research focused the cement-lime interaction aiming at identifying relevant chemical and physical phenomena which succeed the addition of water to the system. The paste study characterized the early ages of hydration by means of isothermal calorimetric, thermogravimetric, X-ray diffraction in material in the fluid state analysis collecting data in a consecutive basis. The experiments were carried out by using two proportions of Portland cement type CP II E with hydrated lime types CH I and CH III, calcic and dolomitc, respectively. By adding lime CH I to the cement-water system, calcium hydroxide is abundantly incorporated, with immediate saturation by means of hydroxide ions and calcium ions. The addition of lime CH III, also incorporates, in greater amount, finely ground limestone. Due to chemical effect because of the presence of lime, there is alteration in speed of hydration, forming products characteristics to the cement hydration process. Due to physical effect, the filler and the lime insoluble fraction of calcium hydroxide, present in the saturated environment, work as facilitators to the precipitation of the hydrated phases. The combined effect of these two phenomena accelerated hydration of Portland cement, mainly in the induction period, when ettringite and hydrated calcium aluminates formation reactions prevail. The advancement made in terms of knowledge permits to broaden comprehension on the behavior of mixtures in early stages, when hardening and consolidation processes are applied to mortars and help rheologic studies which involve their application. The understanding of the hydration mechanism in the presence of lime sets a base to study additions of active minerals to the clinker and produce new sustainable cementious compounds.

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.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NataliaMMA_DISSERT.pdf: 1277437 bytes, checksum: 8ffa9b24fa37a0e3b017eb0e4b89299d (MD5) Previous issue date: 2013-09-02 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / An economical solution for cementing oil wells is the use of pre-prepared dry mixtures containing cement and additives. The mixtures may be formulated, prepared and transported to the well where is added water to be pumped.Using this method, becomes dispensable to prepare the cement mixes containing additives in the cementing operation, reducing the possibility of error. In this way, the aim of this work is to study formulations of cement slurries containing solid additives for primary cementing of oil wells onshore for typical depths of 400, 800 and 1,200 meters. The formulations are comprised of Special Class Portland cement, mineral additions and solids chemical additives.The formulated mixtures have density of 1.67 g / cm ? (14.0 lb / gal). Their optimization were made through the analysis of the rheological parameters, fluid loss results, free water, thickening time, stability test and mechanical properties.The results showed that mixtures are in conformity the specifications for cementing oil wells onshore studied depths / Uma solu??o econ?mica para a cimenta??o de po?os de petr?leo ? o emprego de pr?- misturas secas contendo cimento e aditivos s?lidos. As misturas podem ser formuladas, preparadas e transportadas para o po?o onde ser? adicionada ?gua para bombeio. Com essa metodologia, torna-se dispens?vel a prepara??o das misturas de cimento com aditivos no ato da opera??o de cimenta??o, reduzindo a possibilidade de erro. Desta forma, o objetivo desse trabalho ? estudar formula??es de pastas de cimento contendo aditivos s?lidos para a cimenta??o prim?ria de po?os de petr?leo onshore para profundidades t?picas de 400m, 800m e 1.200 metros. As formula??es s?o constitu?das de cimento Portland Classe Especial, adi??es minerais e aditivos qu?micos s?lidos. As misturas formuladas possuem massa espec?fica de 1,67 g/cm? (14,0 lb/gal). Sua otimiza??o foi feita a partir da an?lise de resultados de reologia, comportamento de perda de fluido para a forma??o, forma??o de ?gua livre ambiente, tempo de espessamento, estabilidade da mistura e comportamento mec?nico. Os resultados mostraram que as misturas se adequam ?s especifica??es para a cimenta??o de po?os de petr?leo onshore nas profundidades estudadas

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel Silveira.pdf: 2577317 bytes, checksum: a3f7e2a0e9b6a7fbb9dcb0e9876a861a (MD5) Previous issue date: 2010-12-21 / The Sugar Cane Bagasse Ash (SCBA) is a major waste of the sugar cane industry and one of the most bulky solid wastes produced by Brazilian Industries. This industry annually produces millions of tons of SCBA from cane bagasse burning in the cogeneration of energy. According to Brazilian estimatives of sugar cane production to the year 2010, it is been expected a production of 697 million tons of sugar cane, that can generate more than 181 million tons of bagasse with 50% moisture and from that 4,5 millions tons of SCBA, if considering that all sugar cane will be used to milling and the use of bagasse as a fuel to boilers. The aim of the study was to evaluate the influence of the partial replacement of CPVARI Portland Cement by the residual SCBA obtained from an industry on the State of Goiás on mechanical properties of ordinary and high strength concrete, as well as properties related to durability. Concrete was characterized even fresh. The replacement content used were 0%, 5%, 10% and 20% of residual SCBA, in mass. Before use, the SCBA was subjected to a sieving process (opening mesh 1.19 mm), drying and grinding for 4 hours in a ball mill. Two water/ binder relations (w/b), 0.37 and 0.60 were adopted, resulting 8 different concrete types. The durability parameters were determined in transport mass assays and carbonation resistance. The transport mass assays, as permeability assays, capillary absorption and by immersion indicated an excellent level of replacement around 10% in both concrete. With regard to carbonation depth was observed a small reduction in carbonation resistance as the increased of replacement partial of Portland cement by SCBA. For the analysis of mechanical strength using the CBC residual levels up to 10% did not affect the concrete properties. / A cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBC) é um dos principais resíduos da indústria sucroalcooleira e um dos mais volumosos resíduos sólidos produzidos pelas indústrias brasileiras. Esta indústria produz anualmente milhões de toneladas de CBC a partir da queima do bagaço da cana no processo de co-geração de energia. De acordo com as estimativas da produção brasileira de cana-de-açúcar para 2010, espera-se que sejam produzidos 697 milhões de toneladas de cana-de-açúcar, podendo gerar mais de 181 milhões de toneladas de bagaço com 50% de umidade e a partir deste mais de 4,5 milhões de toneladas de CBC, se for considerado o pleno emprego da cana-de-açúcar para moagem e do bagaço como combustível nas caldeiras. O objetivo do presente trabalho foi de avaliar a influência da substituição parcial do cimento Portland CPV-ARI pela CBC residual obtida em uma indústria do Estado de Goiás sobre as propriedades mecânicas do concreto convencional e de alta resistência, bem como as propriedades relacionadas à durabilidade. O concreto também foi caracterizado ainda no estado fresco. Os teores de substituição adotados foram de 0%, 5%, 10% e 20% de CBC residual, em massa. Antes da utilização, a CBC residual foi submetida a um processo de peneiramento com abertura de malha 1,19 mm, secagem em estufa e moagem por 4 horas em moinho de bolas. Foram adotadas duas relações água/aglomerante (a/agl), de 0,37 e 0,60, resultando em oito dosagens de concreto. Os parâmetros de durabilidade foram determinados em ensaios de transporte de massa e resistência à carbonatação. Os ensaios de transporte de massa, como os ensaios de permeabilidade, absorção por capilaridade e por imersão, indicaram a presença do teor ótimo em torno de 10% de substituição em ambos os concretos. Quanto à profundidade de carbonatação, observou-se uma redução da resistência à carbonatação com o aumento da substituição da CBC residual. Para os ensaios de resistência mecânica a utilização da CBC residual em teores até 10% não comprometeu as propriedades do concreto.