Orientador: José Luiz Pinheiro Melges / Co-orientador: Jorge Luís Akasaki / Banca: Mauro Mitsuuchi Tashima / Banca: Jorge Juán Payá Bernabeu / Resumo: Atualmente, observa-se uma grande preocupação com a produção de resíduos oriundos de estações de tratamento de esgoto. O sistema de tratamento de águas residuárias baseado na técnica de lodo ativado é amplamente usado em todo o mundo, e, basicamente, consiste na separação da parte sólida do esgoto por meio de um processo de desidratação por centrifugação. Neste processo, o esgoto, em uma segunda fase, que é enviado para os reatores de UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), onde esta sujeita à digestão anaeróbica, gerando gás metano e lodo anaeróbico. Este lodo é enviado para centrífugas e, mais tarde, lançado em caçambas e enviado para aterros sanitários O resíduo final deste processo tem preocupação ambiental, uma vez que este material tem sido lançado diretamente em aterros, sem um estudo sobre a possibilidade de outras aplicações. Algumas aplicações deste material já foram investigadas por diversos pesquisadores, como, por exemplo, para a produção de biogás e fertilizantes, e para a geração de energia. Hoje em dia, a indústria da construção civil está procurando a reutilização de vários produtos para serem aplicados na fabricação de argamassas e concretos. Alguns destes materiais podem apresentar propriedade pozolânica enquantos outros podem ser utilizados como uma adição com caracteristica de filler.O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial pozolânico da cinza de lodo de águas residuárias, por meio de técnicas instrumentais, visando uma futura aplicação na produção de argamassa e concreto. Após a realização de procedimentos de transporte, secagem, moagem e calcinação do lodo de águas residuárias, e de ensaios de granulometria, perda de massa em relação ao fogo, de determinação do teor de cloretos, de determinação do teor de resíduos insolúveis, de difração de raios-X e de fluorescência de Raios-X, de Termogravimetria ... / Abstract: Currently, there is a great concern for waste originating from sewage treatment plants. The system of wastewater treatment technique based on the activated sludge is widely used throughout the world, and basically consists in the separation of the solid part of the sewage through a dehydration process by centrifugation. The sewage, in a second phase of this process, it is sent to the reactors called Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), and, in that place, it is subjected to an anaerobic digestion, generating methane gas and anaerobic sludge. This sludge is sent to centrifuges and later released in buckets and transported to landfill. The final residue of this process has environmental concern since this material has been introduced directly in a landfill without a study on the possibility of other applications. Some applications of this material have been investigated by several researchers, for example, for producing biogas, fertilizers, and power generation. Nowadays, the civil construction industry is looking for the reuse of various types of residues in order to apply in the production of mortar and concrete. Some of them may have a pozzolanic property while others can be used as an addition (filler effect). The objective of this work is to evaluate the pozzolanic potential effect of the wastewater sludge ash through instrumental techniques, aiming at a future application in the production of mortar and concrete. Ashes were obtained after the realization of procedures of transporting, drying, grinding and calcining the sludge wastewater. After the tests of particle size measurement, of loss of mass in fire, of the content of chlorides and of insoluble residues, of diffraction and fluorescence of X-rays, of thermogravimetry, and of scanning electron microscopy, applied to the ashes and to the pastes that was made with them, it was possible to verify that this material has a pozolanic potential ... / Mestre

Esta tese apresenta os resultados de uma investigação sistemática direcionada para materiais pozolânicos na Bacia do Paraná, no Estado de São Paulo. Todas as possíveis fontes geológicas com características pozolânicas como terras diatomáceas, arenitos opalinos, argilas cauliníticas e basaltos, foram consideradas neste estudo. Os trabalhos de laboratório, seguindo os trabalhos sistemáticos de campo, foram executados em duas etapas: na primeira, análises químicas e petrográficas, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura foram direcionadas para uma caracterização geral das amostras e, em seguida, somente as amostras com características mais interessantes para atividade pozolânica foram escolhidas para análises posteriores de confirmação das suas propriedades específicas (índice de resistência à compressão em corpos de prova com cal, após 7 dias, e cimento, após 28). Um total de 350 amostras foram caracterizadas na primeira etapa, das quais 32 amostras foram direcionadas para análises posteriores. Como resultado, as terras diatomáceas, os arenitos opalinos, as argilas e os basaltos confirmaram suas propriedades pozolânicas, todavia as terras diatomáceas e os arenitos opalinos não devem ser considerados para futura exploração econômica devido à sua escassez. Por outro lado, as argilas sedimentares das formações geológicas da Bacia do Paraná, bem como as rochas basálticas da Formação Serra Geral apresentam um grande potencial como material pozolânico, devido à sua abundância. As argilas das formações sedimentares, especialmente nas de Franca, Itaqueri e Corumbataí, mostraram alta reatividade, após ativação térmica a 800º C durante 1 hora. Das 16 amostras de rochas basálticas, de termos intermediário a ácido, somente uma apresentou alta reatividade pozolânica com cal, após 7 dias. Outras 4 amostras apresentaram valores na faixa entre 3 e 6 MPa, e 11 delas menos de 3 MPa. O fato de somente uma amostra ter apresentado um alto valor de resistência à compressão não significa que os basaltos não podem ser explorados como fonte possível de material pozolânico, significa que são potencialmente favoráveis. Os vidros vulcânicos de rochas basálticas são bastante susceptíveis tanto à alteração hidrotermal quanto ao intemperismo. Essas formas de alteração destroem totalmente o vidro vulcânico dos basaltos. Regiões basálticas nos arredores de Piraju-Timburi-Ipauçu e Paraguaçu Paulista foram delimitadas como potenciais para uso como pozolanas. Estas ocorrências estão alinhadas ao longo do Lineamento do Guapiara, evidenciando um possível controle tectônico. Com certeza, a prospecção futura nestas regiões deveria incluir sondagem rotativa a diamante para avaliar essas ocorrências em três dimensões. / This thesis presents the results of a systematic survey aiming at natural pozzolans in the Paraná Basin, São Paulo State. All possible geological resources with pozzolanic characteristics like diamantomaceous earth, opaline sandstones, kaolinitic clays and basalts were considered in this study. Laboratory work following systematic field work was carried out in two steps: first, chemical and petrographic analysis, X ray diffraction and scanning electron microscope for a general characterization of samples; after this step, only the samples with interesting features for pozzolanic activity were chosen for further analysis to confirm their pozzolanic properties (strength measurement in mortar made with lime and cement, respectively, after 7 and 28 days). A total of 350 samples were characterized during the first step, from which 32 samples were chosen for further analysis. The pozzolanic properties of diatomaceous earth, opaline sandstones, clays and basalts were confirmed. Diatomaceous earth and opaline sandstone cannot, however, be considered for further economical use in view of their scarcity. Abundant clays of sedimentary formations of the Paraná Basin as well as basaltic rocks from Serra Geral Formation, on the other hand, present a great potential as pozzolanic material. Clays belonging to the sedimentary formations, especially those named Franca, Itaqueri and Corumbataí showed high reactivity after thermal activation at 800°C during 1 hour. A single sample from 16 samples of intermediate to acid basaltic rocks presented higher pozzolanic reactivity with lime at 7 days. Other samples 4 presented values in the range between 3 and 6 MPa, and 11 samples lesser than 3 MPa. The fact that just one sample presented higher values of strength does not mean that basalts cannot be explored, it actually means that basalts are potentially favorable. Volcanic glass from basaltic rocks in known to be very susceptible hydrothermal alteration as well as to weathering. Such alteration totally destroys volcanic glass in basalts. Basaltic regions around Piraju-Timburi-Ipauçu and Paraguaçu Paulista were delimited as potential for pozzolanic use. These ocurrences are aligned along the Guapiara Lineament, evidencing a possible tectonic control. Obviously, future exploration in these regions should include diamond drilling to better evaluate these occurrences in three-dimensions.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos em investigação realizada na região de Itaú de Minas, MG, visando identificar, avaliar e caracterizar tecnologicamente um depósito de argila para aplicação como aditivo pozolânico na fabricação de cimento. Os estudos foram balizados por aspectos geológicos e econômicos, estes restringindo a área de investigação a um raio pré-determinado de 50 km do complexo industrial existente na região. A princípio considerou-se a necessidade de ativação dos materiais pesquisados por tratamento térmico e adotou-se que após o tratamento deveriam apresentar coloração similar ao cimento tradicional. Dos levantamentos efetuados no entorno do empreendimento, foi priorizado para caracterização tecnológica o alvo designado Depósito do Eucalipto, na área da jazida de calcário e que atendia aos requisitos legais e econômicos. Na etapa de campo, prevaleceram técnicas tradicionais para levantamento de dados, envolvendo sondagem rotativa, escavação e amostragem em trincheiras e mapeamento superficial. Na etapa de laboratório foram realizadas análises químicas via fluorescência de raio x, que serviram de base na seleção das amostras para caracterização via análise termodiferencial e termogravimétricas, distribuição granulométrica, identificação mineralógica por difração de raios x e ensaios de aplicação. Com objetivo de dimensionar o recurso, foi realizada uma avaliação volumétrica através de métodos computacionais, levando em consideração, principalmente, a cor das argilas. Estimou-se um montante para uso direto como pozolanas de 478.000 t entre alteritas e argilas sedimentares de colorações claras e 500.000 t entre material coluvionar e alteritas coradas. As alteritas fazem parte de sericita filitos, que sobrepõem tectonicamente a jazida de calcário. Possuem coloração em tons amarelados e brancos e são constituídas basicamente de quartzo, caulinita e muscovita. Texturalmente são untuosas ao tato, friáveis e de fácil moagem. Quimicamente apresentam características silico-aluminosas (média de 65,5% \'SiO IND.2\', 20,6% \'Al IND.2\'\'O IND.3\', 2,3%). Mostram-se reativas com cal (7 Mpa a 7 dias) e cimento (29,7 Mpa a 3 dias) superando o limite mínimo especificado pela norma brasileira. Fazem necessárias misturas controladas para melhor aproveitamento no processamento industrial. As argilas de provável origem sedimentar ocorrem em pequenas lentes imersas nas alteritas. Possuem coloração em tons cinza e brancos e são constituídas basicamente de caulinita e quartzo. Texturalmente possuem aspecto compacto, com pequenos grânulos de quartzo em sua matriz, restritas concreções ferruginosas e boa porosidade. Quimicamente apresentam características aluminosas (média de 51,2% \'SiO IND.2\', 31,10% \'Al IND.2\'\'O IND.3\'). Mostram-se altamente reativas com cal (20 Mpa) quando calcinadas, constituindo-se no principal minério. As argilas coluvionares ocorrem no depósito estudado e em grande extensão na região, variando em dezenas de metros em profundidade, sendo que possuem coloração em tons vermelhos a roxo e são constituídas por quartzo, caulinita e gibbsita. Mostram reatividade com cal (9,3 Mpa), constituindo uma opção para fabricação de cimentos corados como já produzidos em outra unidade do industrial. Podem ser aproveitadas como corretivos de ferro em substituição parcial do minério de ferro atualmente utilizado. A caracterização pozolânica foi realizada através da determinação dos índices de atividade pozolânica com cal e com cimento, utilizando amostras calcinadas nas temperaturas 700, 800, 900°C em laboratório e entre 750-800°C em escala industrial. Os resultados obtidos indicaram que esses materiais apresentam grande potencialidade de aplicação no setor cimenteiro. / This work presents the results obtained in a mineral research developed in the region of Itaú de Minas, MG, aiming to identify, evaluate the resources and characterize a clay deposit for application as pozolanic additive in cement manufacture. The studies have been conducted based on geologic and economic aspects, these confining the investigation area to 50 km radius from the industrial complex. It was considered the needing of materials thermal activation and tradicional cement similar color after treatment. The research indicated a potential target neighboring the calcareous mine, named Eucalipto Deposit, which attained legal and economical requirements and was selected for technological characterization. For field work traditional techniques were applied to data collection, meaning auger drilling, trench excavation and sampling as well as geological mapping. In the laboratory activities chemical analysis by X ray spectrometry were developed that were used as base for samples selection to be characterized using diferential termo analysis plus diferential gravimetric analysis, grain size distribution mineralogical identification by X ray diffraction and technological application tests. A preliminary mineral resources evaluation essentially based on the clay color was run applying computational methods. A total amount of 478000 t of materials to be directly applied as pozolan was defined, comprising light colored alterites and sedimentary clays, plus 500000 t of colluvium material and colored alterites. The alterites came from sericite phyllites that tectonically overlaid the calcareous orebody. They have white and yellowish colors being constituted mainly by quartz, kaolinite and muscovite. Their texture is unctuous in hand touch; they are friable and easily comminuted. Chemically are composed mainly by silica and alumina (media of 65.5% \'SiO IND.2\' and 20.6% \'Al IND.2\'\'O IND.3\'). The tested samples showed pozoloanic reactivity with lime (7Mpa, 7 days) and cement (29.7 Mpa, 3 days) higher than the required Brazilian standardized limits. Some blending should be necessary to reach better profiting in industrial processing. The clays of probable sedimentary origin occur in small lens being immerse in the alterites body. Their color is grey to white and they are constituted basically by kaolinite and quartz. They have a compact texture with small quartz grains in the clayed matrix as well as few ferruginous concretions; they show a good porosity. Their chemical composition also is silico-aluminous (media 51.2% \'SiO IND.2\' and 33.1% \'Al IND.2\'\'O IND.3\'). After burning they became highly reactive (20 Mpa) and represent the main ore. The clays associated with the colluvium are significant in the studied deposit as well as widespread in the all region, where can reach several meters depth, they are reddish to violet colored and are constituted by quartz, kaolinite and gibbsite. They showed reactivity with lime (9.3 Mpa) and so could be an option for special colored cement manufacturing that is already industrially produced in another place. They can also be profitable for cement raw mix iron grade correction partially substituting the iron ore actually used. The pozolanic characterization was based on pozolanic activity with lime and cement indexes, and the tests comprised samples burned in the laboratory applying temperatures of 700, 800 and 900°C and also in industrial furnace in the temperature range of 600 to 800°C. The results indicated a high potential for the cement sector application.

Esta tese apresenta os resultados de uma investigação sistemática direcionada para materiais pozolânicos na Bacia do Paraná, no Estado de São Paulo. Todas as possíveis fontes geológicas com características pozolânicas como terras diatomáceas, arenitos opalinos, argilas cauliníticas e basaltos, foram consideradas neste estudo. Os trabalhos de laboratório, seguindo os trabalhos sistemáticos de campo, foram executados em duas etapas: na primeira, análises químicas e petrográficas, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura foram direcionadas para uma caracterização geral das amostras e, em seguida, somente as amostras com características mais interessantes para atividade pozolânica foram escolhidas para análises posteriores de confirmação das suas propriedades específicas (índice de resistência à compressão em corpos de prova com cal, após 7 dias, e cimento, após 28). Um total de 350 amostras foram caracterizadas na primeira etapa, das quais 32 amostras foram direcionadas para análises posteriores. Como resultado, as terras diatomáceas, os arenitos opalinos, as argilas e os basaltos confirmaram suas propriedades pozolânicas, todavia as terras diatomáceas e os arenitos opalinos não devem ser considerados para futura exploração econômica devido à sua escassez. Por outro lado, as argilas sedimentares das formações geológicas da Bacia do Paraná, bem como as rochas basálticas da Formação Serra Geral apresentam um grande potencial como material pozolânico, devido à sua abundância. As argilas das formações sedimentares, especialmente nas de Franca, Itaqueri e Corumbataí, mostraram alta reatividade, após ativação térmica a 800º C durante 1 hora. Das 16 amostras de rochas basálticas, de termos intermediário a ácido, somente uma apresentou alta reatividade pozolânica com cal, após 7 dias. Outras 4 amostras apresentaram valores na faixa entre 3 e 6 MPa, e 11 delas menos de 3 MPa. O fato de somente uma amostra ter apresentado um alto valor de resistência à compressão não significa que os basaltos não podem ser explorados como fonte possível de material pozolânico, significa que são potencialmente favoráveis. Os vidros vulcânicos de rochas basálticas são bastante susceptíveis tanto à alteração hidrotermal quanto ao intemperismo. Essas formas de alteração destroem totalmente o vidro vulcânico dos basaltos. Regiões basálticas nos arredores de Piraju-Timburi-Ipauçu e Paraguaçu Paulista foram delimitadas como potenciais para uso como pozolanas. Estas ocorrências estão alinhadas ao longo do Lineamento do Guapiara, evidenciando um possível controle tectônico. Com certeza, a prospecção futura nestas regiões deveria incluir sondagem rotativa a diamante para avaliar essas ocorrências em três dimensões. / This thesis presents the results of a systematic survey aiming at natural pozzolans in the Paraná Basin, São Paulo State. All possible geological resources with pozzolanic characteristics like diamantomaceous earth, opaline sandstones, kaolinitic clays and basalts were considered in this study. Laboratory work following systematic field work was carried out in two steps: first, chemical and petrographic analysis, X ray diffraction and scanning electron microscope for a general characterization of samples; after this step, only the samples with interesting features for pozzolanic activity were chosen for further analysis to confirm their pozzolanic properties (strength measurement in mortar made with lime and cement, respectively, after 7 and 28 days). A total of 350 samples were characterized during the first step, from which 32 samples were chosen for further analysis. The pozzolanic properties of diatomaceous earth, opaline sandstones, clays and basalts were confirmed. Diatomaceous earth and opaline sandstone cannot, however, be considered for further economical use in view of their scarcity. Abundant clays of sedimentary formations of the Paraná Basin as well as basaltic rocks from Serra Geral Formation, on the other hand, present a great potential as pozzolanic material. Clays belonging to the sedimentary formations, especially those named Franca, Itaqueri and Corumbataí showed high reactivity after thermal activation at 800°C during 1 hour. A single sample from 16 samples of intermediate to acid basaltic rocks presented higher pozzolanic reactivity with lime at 7 days. Other samples 4 presented values in the range between 3 and 6 MPa, and 11 samples lesser than 3 MPa. The fact that just one sample presented higher values of strength does not mean that basalts cannot be explored, it actually means that basalts are potentially favorable. Volcanic glass from basaltic rocks in known to be very susceptible hydrothermal alteration as well as to weathering. Such alteration totally destroys volcanic glass in basalts. Basaltic regions around Piraju-Timburi-Ipauçu and Paraguaçu Paulista were delimited as potential for pozzolanic use. These ocurrences are aligned along the Guapiara Lineament, evidencing a possible tectonic control. Obviously, future exploration in these regions should include diamond drilling to better evaluate these occurrences in three-dimensions.

O cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo, sendo amplamente empregado no setor de construção civil. Dentre os tipos de cimento Portland existentes, há o tipo pozolânico, em que um material pozolânico é adicionado ao cimento, cuja principal característica é reagir com o hidróxido de cálcio gerado nas reações de hidratação e formar compostos com propriedades aglomerantes, semelhantes aos compostos gerados na hidratação. A turfa é um composto orgânico formado pela decomposição de matéria vegetal e é amplamente utilizada na agricultura, na indústria metalúrgica e como combustível, e possui uma composição química semelhante às pozolanas usuais, podendo assim, apresentar potencial para ser utilizada como pozolana. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial pozolânico da turfa quando adicionada ao cimento, nas proporções de 5, 10, 15 e 20% em peso, e correlacionar as propriedades finais com as características apresentadas pelos materiais puros, utilizando três cimentos de fabricantes e composições diferentes. Ensaios de fluorescência e difração de raios X foram realizados para a caracterização dos três cimentos em estudo e da turfa isoladamente e além dos ensaios de finura, água na pasta de consistência normal, início e fim de pega, permeabilidade ao ar, massa específica, expansibilidade e resistência à compressão. Já para as composições, foram feitos os ensaios de porosidade e fluorescência de raios X foram realizados a partir das composições envolvendo cimento e turfa para a idade de 28 dias. Foram feitos também ensaio de resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a combinação das propriedades químicas e físicas de cada um dos cimentos estudados corroboram seu comportamento mecânico e as propriedades finais adquiridas ao longo do processo de cura; os três cimentos, sem adição, apresentam propriedades superiores aos valores estabelecidos por norma. Para o ensaio de resistência à compressão das composições, notou-se que para todos os teores analisados há, independentemente do cimento usado e da idade de rompimento, uma redução de cerca de 70% no valor da resistência mecânica (ao comparar os teores de 5 e 20%), resultando em valores inferiores aos apresentados pelos cimentos puros. Tendo em vista que os valores de porosidade permanecem constantes (em torno de 17%) para todas as composições, pode-se considerar que a turfa, mesmo tendo algumas características químicas semelhantes às pozolanas usuais e apresentando granulometria de acordo com a norma, age como um material inerte, não possuindo atividade pozolânica. Tal fato pode ser explicado pelo teor de sílica presente na turfa (inferior a 30%) que está, parcialmente, em seu estado cristalino, como mostra o DRX, afetando de forma negativa a reação pozolânica. A microscopia eletrônica de varredura confirma os resultados de resistência mecânica obtidos: para o teor de 5% de turfa adicionado ao cimento é possível identificar os produtos da hidratação a partir da microestrutura e da composição química apresentada e quando a adição de turfa é de 20%, há uma mudança drástica na microestrutura para os três cimentos, apresentando áreas que não passaram pelo processo de hidratação. / Cement is one of the most used materials in the world, being widely used in the civil construction sector. Among the existing types of Portland cement there is the pozzolanic type, in which a pozzolanic material is added to the cement, whose main characteristics is to react with calcium hydroxide generated in the hydration reactions and to form compounds with binder properties, similar to the compounds generated in the hydration. Peat is an organic compound formed by the decomposition of plant material and is widely used in the agriculture, metallurgical industry and as fuel. The peat chemical composition is similar to usuals pozzolans, which may present potential to be used as pozzolana. The present work aims to evaluate the pozzolanic potential of peat when it is added to the cement, in the content of 5, 10, 15 and 20% by weight and to correlate the final properties with the characteristics present by the pure materials, using three differents cements. X-ray fluorescence and diffraction tests were performed for the characterization of the cements and peat separately, and also fineness tests, water in the paste of normal consistency, start and finish of the handle, air permeability, specific mass, expandability and mechanical resistance for the three cements. On the other hand, X-ray fluorescence and compressive strength tests were performed from the cement and peat compositions for the age of 28 days. In addition, tests of porosity and scanning electron microscopy were made. The results showed that the combination of chemical and physical properties of each studied cement corroborates its mechanical behavior and the final properties acquired during the cure process, all the cements present properties superior to the values established by standart. For the compressive strength of compositions, for every content studied, regardless of age or cement used, there is a reduction of 70% in the mechanical resistance (analyzing contents of 5 and 20%), resulting in values lower than those presented by pure cements. Considering that the porosity values remain constant, around 17%, for all compositions, it can be considered that peat, although having some chemical characteristics similar to usuals pozzolans and presenting granulometry according to the standart, acts as an inert material, having no pozzolanic activity. That can be explain by the silica content in the peat (less than 30%) that is partially in the crystalline state, as shown by the XRD, negatively affecting the pozzolanic reaction. Scanning electron microscopy confirms the results of mechanical resistance obtained: for the content of 5% of peat added to the cement it is possible to identify the hydration products, by the microstructure and chemical composition presented and when the addition of peat is 20%, the microstructure changes drastically for the three cements, presenting areas that did not go through the hydration process. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:24:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227966.pdf: 4985297 bytes, checksum: 51901ebc4716f20e2cc75cfc3ad42b39 (MD5) / Os benefícios da utilização da cinza de casca de arroz como adição pozolânica em argamassas e concretos têm sido amplamente discutidos e divulgados por diversos pesquisadores nas últimas décadas. Entretanto, ao contrário de outras pozolanas, a utilização da cinza de casca de arroz não alcançou o mesmo sucesso comercial. A barreira imposta pelo mercado consumidor está relacionada, em parte, à coloração escura (preta) que o material confere aos produtos à base de cimento Portland com ele confeccionados. Isto se deve ao elevado teor de carbono presente na cinza de casca de arroz residual. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi viabilizar a fabricação e utilização de pozolana com baixo teor de carbono obtida da cinza de casca de arroz residual para a produção de concreto de alto desempenho. Para a retirada do carbono empregou-se um sistema industrial desenvolvido em parceria com uma indústria local. O sistema é constituído por um forno rotativo contínuo capaz de reduzir o teor de carbono da cinza de casca de arroz residual pela requeima do material sob condições controladas de temperatura e tempo de retenção do material no interior do forno. Foram consideradas 4 temperaturas, 3 tempos de retenção e 2 condições de moagem. Uma avaliação estatística, com base em resultados de resistência à compressão de corpos-de-prova de argamassa, moldados com as diferentes cinzas produzidas, permitiu classificar os materiais sob o ponto de vista técnico. Coube a empresa, em função de fatores como consumo energético e facilidade na manutenção da temperatura do sistema, selecionar o material que seria produzido em escala. Com o material selecionado produziu-se concreto de alto desempenho. Além da resistência mecânica, o material foi avaliado quanto a aspectos relativos à durabilidade: comportamento frente ao ataque por sulfatos e reação álcali-agregado. Os concretos com cinza de casca de arroz de baixo teor de carbono selecionada apresentaram resultados compatíveis aos concretos produzidos com sílica ativa e superiores aos concretos de referência (sem adição pozolânica), tanto com relação à resistência mecânica como no comportamento frente ao ataque por sulfatos. Com relação à reação álcali-agregado, a exemplo da sílica ativa, o material foi considerado inócuo. Finalmente, as evidências experimentais corroboram a viabilidade da produção de um material com reduzidos teores de carbono e boa reatividade, obtido a partir da cinza de casca de arroz residual, capaz de ser utilizado comercialmente para a produção de concretos de alto desempenho.

Orientador: Miguel Angel Ramírez Gil / Coorientadora: Maria Luiza Gonçalves Pereira / Banca: Elson de Campos / Banca: Fernando Vernilli Júnior / Resumo: Tijolos queimados de argila são muito usados na construção civil, porém consomem altas quantidades de energia durante o processo de queima. Tijolos de solo-cimento são uma alternativa a esses tijolos, pois dispensam a queima, reduzindo o consumo energético em sua produção. Por outro lado, possuem um problema relacionado com a produção de uma de suas matérias primas, o cimento, que envolve a liberação de alta quantidade de CO2 durante seu processo de fabricação, um gás amplamente discutido como um dos responsáveis pelo efeito estufa. Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver e caracterizar (por meio de ensaios de flexão em três pontos e de absorção de umidade) amostras de solo-cimento com substituições de cimento em teores de 25%, 50%, 75% e 100% por cinza de casca de arroz e cal. Os resultados mostram que quanto maior o teor de substituição de cimento, maior é a perda de resistência mecânica das amostras. Entretanto, a resistência característica aumenta conforme o avanço das idades para uma mesma composição, sendo que aos 28 dias de idade as amostras com substituições de cimento em 0%, 25%, 50%, 75% e 100% obtiveram valores de resistência característica equivalentes a 10,81 MPa, 10,20 MPa, 8,97 MPa, 7,75MPa e 6,29 MPa respectivamente. Em termos absorção de água, apesar de identificado o aumento de seus valores conforme o aumento da substituição de cimento e também com o avanço da idade das amostras, todos os materiais foram aprovados em comparação com os requisit... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Burnt clay bricks are widely used in construction industry, but consume high amount of energy during the burning process. Clay-cement bricks are an alternative to these bricks as dispense burning, reducing the energy consumption in its production. However, they have a problem related to the production of one of its raw material, the cement, which involves the release of high amounts of CO2 during its manufacturing process, a gas responsible for the greenhouse effect. This work had as main study point to develop and characterize (by bending tests and water absorption) clay-cement samples with cement replacements in content of 25%, 50%, 75% and 100% by rice husk ash and lime. The results show that the strength reduces while the cement replacement is increased. On the other hand, the strength increases in function of time for the same composition. Therefore, at 28 days of age the samples with cement substitutions of 0%, 25%, 50%, 75% and 100% obtained 10.81 MPa 10.20 MPa, 8.97 MPa, 6.29 MPa and 7,75MPa respectively. In terms of water absorption, the amount of absorbed water was higher for the samples with higher age and lower cement content, but all the samples were approved compared to the requirements of ABNT 8491, which requires a maximum 20% of water absorption, being the highest value equivalent to 14.52% for the sample with 100% of cement substitution and 28 days of age. These values indicate the possibility of cement replacement by rice husk ash and lime, being the most a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-18T07:09:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:03:33Z : No. of bitstreams: 1 180016.pdf: 23337304 bytes, checksum: c0efbf43ae312b6f69c1df10a36f6c05 (MD5) / Há muito tempo, estudiosos de todo mundo, encontram alternativas para a disposição das cinzas de carvão mineral, desde o uso como aterro, até o uso como materiais constituintes de produtos manufaturados para a indústria da construção civil. Assim como os demais, neste estudo busca-se alternativas de aproveitamento destes resíduos nesta área. Para tanto contempla-se as cinzas provenientes da combustão de carvão mineral da Usina Termelétrica de Jorge Lacerda, no estado de Santa Catarina. Neste estudo avaliou-se 15 argamassas mistas, traço 1:2:9 (volume) para revestimento, onde variou-se o teor de substituição do cimento por cinza leve (0, 20, 30, 40 e 50% em volume) e o teor de substituição de areia por cinza pesada (0, 50 e 100% em volume). O teor de água foi fixado em função da consistência (255±10mm). A demanda de água aumentou com os teores de cinza pesada, induzindo a uma massa específica reduzida (até 25%), aumento da exsudação e absorção de água. Por outro lado houve um aumento considerável na resistência a compressão à partir de 28 dias juntamente com a identificação de atividade pozolânica entre a sílica amorfa da cinza e o hidróxido de cálcio da cal.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-19T09:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:57:02Z : No. of bitstreams: 1 181975.pdf: 4918433 bytes, checksum: 251e2e103ae7a1a947ecba7dc287527e (MD5) / Estudo das condições de queima da casca de arroz em leito fixo com o objetivo de produzir cinzas de baixo conteúdo de carbono residual para possibilitar que o material obtido tenha cor branca ou cinza de tom claro e alto índice de pozolanicidade. Também compreende a proposição de um método de estudo de dosagem auxiliado por computador para obtenção da proporção mais econômica de misturas para concretos de alto desempenho que satisfaçam requisitos iniciais de resistência à compressão e resistência à penetração de cloretos.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:23Z : No. of bitstreams: 1 000837029.pdf: 2125746 bytes, checksum: 3c7acd4bd3c47790e571b23a516ef2d6 (MD5) / Vários segmentos da sociedade têm se voltado para os conceitos da sustentabilidade, pesquisando alternativas para minimizar os impactos causados pelo consumo, muitas vezes, indiscriminado de matéria-prima e pelo grande volume de resíduos gerados, entre os quais se incluem os resíduos de borracha. Neste sentido, diversos trabalhos de engenharia têm indicado que a adição de resíduos de borracha de pneu têm potencial para promover a redução da massa específica de matrizes cimentícias. Deste modo, objetivou-se neste trabalho avaliar a aplicação de resíduos de borracha de pneu na confecção de concretos leves, com massa específica aparente inferior a 2000 kg/m3, tendo em vista a sua aplicação em blocos de concreto para alvenaria. Observou-se que houve uma diminuição da resistência à compressão do concreto, razão pela qual adotou-se o procedimento de substituir 10% de cimento por metacaulim (em massa). Objetivou-se ainda, neste trabalho, promover uma destinação apropriada para este resíduo e assim minimizar os possíveis impactos ambientais, muitas vezes causados pela sua destinação inadequada. Foram produzidos traços de concreto sem resíduo (concreto referência), com 9,2%, 18% e 26,8% de resíduo em substituição do agregado miúdo, em relação ao volume. Confeccionaram-se corpos de prova cilíndricos 10 cm x 20 cm e blocos de concreto 14 cm x 19 cm x 29 cm, os quais foram ensaiados visando a determinação da resistência à compressão simples. Os blocos de concreto foram também submetidos a ensaios de absorção. Constatou-se que entre os traços ensaiados, o resultado menos favorável foi obtido para os blocos produzidos com 26,8% de resíduo, os quais apresentaram resistência característica à compressão de 2,74 MPa e absorção de 6,96%, resultados que atendem às prescrições da NBR 6136 para a confecção de blocos vazados de concreto para alvenaria / Various segments of society have focused on the concepts of sustainability, researching alternatives to minimize the impacts caused by the often indiscriminate consumption of raw materials and the large volume of waste generated, among which include the waste rubber. Accordingly, many engineering studies have shown that the addition of waste rubber tire has the potential to promote the reduction of specific mass of cementitious matrices. Thus, the aim of this study was to evaluate the application of these wastes in the manufacture of lightweight concrete, with specific mass less than 2000 kg/m3, with a view to their application in concrete block masonry. It was observed that there was a decrease in compressive strength of the concrete, which is why we adopted the procedure of replacing 10% of metakaolin in cement (by mass). Still aim of this study, promote appropriate disposal for this waste and to minimize possible environmental impacts, often caused by their improper disposal. Ratio of concrete were produced without residue (reference concrete), with 9,2%, 18% and 26,8% of residue in substitution fine aggregate, in relative to the volume. Were produced cylindrical specimens 10 cm x 20 cm and concrete block 14 cm x 19 cm x 29 cm, which were tested in order to determine the compressive strenght. The concrete blocks were also tested for absorption. It was found that among the tested ratios, the less favorable result was obtained for the blocks produced with 26,8% of residue, which showed characteristic compressive strength of 2,74 MPa and absorption of 6,96%, results that meet the requirements of NBR 6136 for the manufacture of hollow concrete block mansory