In striving to produce high quality cast components from recycled aluminium alloys,imperfections have to be considered, because recycled aluminium usually containsmore of it. However, there are great energy savings to be made by using recycledaluminium; as little as 5% of the energy needed for primary aluminium productionmay be required. High quality castings are dependent on, besides alloy chemistry, bothmelt quality and the casting process; the focus of this work is related to the meltquality.This thesis aims to increase knowledge about imperfections, foremost about Fe-richparticles, oxides/bifilms, and porosity. Experiments were performed at industrialfoundry facilities and in a laboratory environment. Melt quality was evaluated byproducing samples with the reduced pressure test (RPT), from which both densityindex (DI) and bifilm index (BI) could be measured, results that were related to tensiletest properties. Data from tensile test samples were analysed, and fracture surfacesand cross sections were studied in both light microscope and in scanning electronmicroscope (SEM). For the purpose of investigating nucleation of primary Fe-richparticles (sludge) differential scanning calorimetry (DSC) was used.In the analysis of results, a correlation between the morphology of particles and tensileproperties were found. And elongated Fe-rich β-particles were seen to fracturethrough cleavage towards the centre. However, DI and BI have not been possible torelate to tensile properties.The nucleation temperature of primary Fe-rich particles were found to increase withincreased Fe, Mn, and Cr contents, i.e. the sludge factor (SF), regardless of cooling rate.For a set SF, an increase of cooling rate will decrease the nucleation temperature.

Characterization of the effect of physical properties on the performance such as stiffness and drainage of unbound granular materials is necessary in order to incorporate them in pavement design. The stiffness, deformation and permeability behaviour of unbound granular materials are the essential design inputs for Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide as well as empirical design methods. The performance based specifications are aimed to design, and construct a durable and cost effective material throughout the design life of a pavement. However, the specification varies among jurisdiction depending on the historical or current practice, locally available materials, landform, climate and drainage. A literature review on the current unbound granular materials virgin and recycled concrete aggregate base construction specification has been carried out in this study. Resilient modulus, permanent deformation and permeability tests have been carried out on seven gradations of materials from locally available sources. Resilient modulus stiffness of unbound granular material at two different conditioning stress level have been compared in the study. The long term deformation behaviour has also been characterized from results of the permanent deformation test using shakedown approach, dissipated energy approach and a simplified approach. The results show improvement in resilient modulus and permanent deformation for the proposed specification compared to the currently used materials as a results of reduced fines content, increased crush count and inclusion of larger maximum aggregate size into the gradation. A significant effect of particle packing on permeability of granular materials have also been found, in addition to the effect of fines. / October 2016

Master of Science / Civil Engineering / Mustaque A. Hossain / Use of recycled materials in asphalt pavement has become widespread recently due to rising costs of virgin binder and increased attention to sustainability. Historically, recycled asphalt pavement (RAP) has been the most commonly used recycled material for hot-mix asphalt (HMA). However, recycled asphalt shingle (RAS), another recycled material, has recently become popular. Although there are some guidelines regarding use of RAP and RAS in HMA, their effects on mixture performance, especially on mixtures containing RAS, are not thoroughly understood. In this research, three recycled Superpave mixture designs from the Kansas Department of Transportation (KDOT) with 9.5 mm (SR-9.5A) and 19 mm (SR-19A) Nominal Maximum Aggregate Size (NMAS) were selected as control mixtures. Mixtures containing higher percentages of recycled materials (RAP and RAS) were developed using KDOT blending charts. A total of nine mixtures with varying virgin binder contents were designed and assessed for moisture susceptibility, rutting resistance, and fatigue cracking propensity using modified Lottman, Hamburg Wheel Tracking Device, flow number, Dynamic Modulus, and S-VECD direct tension fatigue tests. Results confirmed the effect of NMAS and material source on mixture performance. For SR-9.5A, the mixtures showed increased susceptibility to moisture and rutting damage below virgin binder content of 75%. For SR-19A, mixtures with virgin binder content of 70% showed satisfactory performance properties. Mixtures with virgin binder contents lower than 60% definitely showed inferior performance.

Les sables issus de la déconstruction du béton (GBR), ontune porosité importante du fait de la présence du mortier résiduel issu du béton primaire. Ceci est un frein à leur recyclage dans le béton, comme cela serait souhaitable dans le cadre d’une économie circulaire de la filière. La carbonatation naturelle par voie aérienne des GBR est connue pour améliorer leurs performances. Par contre elle est très lente et les contraintes de stockage associées ne sont pas acceptables industriellement. Par ailleurs, des bactéries calcifiantes sont utilisées depuis quelques années pour améliorer des sols ou des pierres de monuments. Dans ce contexte, l’objet de cette thèse consiste à développer un procédé de calcification accéléré par dépôt de bactéries à la surface des GBR. La thèse est divisée en 2 phases :- Sélection et adaptation à un pH de 12 de souches bactériennes alcalino-résistantes au cours desquelles leur croissance et leur rendement en CaCO3 ont été évaluées in vitro,en fonction du milieu environnant (pH, présence d’urée, concentration en calcium…) ;- Mise en contact suivant différents procédés avec du sable de béton recyclé (GBR) et des disques de mortier lisses L’efficacité du traitement était évaluée par la diminution de la porosité du matériau A l’issue de ce travail, une souche bactérienne ayant un rendement calcique satisfaisant au contact de GBR a été identifiée. Toutefois la diminution de porosité des GBR traités avec cette bactérie reste limitée. Les observations effectuées montrent que cela est lié à un dépôt hétérogène des produits calciques à la surface des GBR. Des pistes d’amélioration du procédé sont proposées en conclusion du travail. / Sands produced from demolition wastes (RCA) have a significant porosity due to the residual mortar resulting from the primary concrete. This is a brake on their recycling in concrete, as would be desirable to develop the circular economy of the sector. The natural carbonation byair of RCA is known to improve their performance. On the other hand, it is very slow and the associated storage constraints are not industrially acceptable. In addition,calcifying bacteria have been used for years to improve soils or monumental stones. In this context, the object of this thesis is to develop a method of accelerated calcification by deposition of bacteria on the surface of RCA This thesis is divided in 2 phases:- Selection and adaptation to pH12 of alkalophilic bacteria with the study of their growth and theirCaCO3 production yield, in vitro, in different environments (pH, urea or not, calcium concentration…) - RCA and mortar disk treatment with different processes whose efficiency is evaluated by a diminution of the material porosity. At the end of this work, a bacterial strain with a satisfying calcific production in contact with RCA was identified. However, the porosity reduction of the treated RCA porosity remains limited. The observations made show that this is linked to a heterogeneous deposit of calciumproduct on the surface of RCA. To conclude this work,several areas to be explored are proposed to improve the process.

A busca é cada vez maior por parte das indústrias para encontrar alternativas de uso para seus materiais de descarte. Considerando as vantagens da aplicação da poliamida 6,6 reciclada (PA66Rec), material de descarte da empresa Rhodia Poliamida e Especialidades Ltda, o principal objetivo do trabalho foi a obtenção e caracterização de nanocompósitos a partir desse polímero sintético. Este material possui elevada temperatura de fusão e por esse e outros motivos, como o fato de possuírem mesma polaridade, as nanofibras de celulose (NFC) tornaram-se excelentes candidatas como reforço para essa matriz de poliamida 6,6. As poliamidas 6,6 são amplamente utilizadas na indústria automobilística, porém apesar desse grande interesse tecnológico nas mesmas, poucos estudos de compósitos poliméricos poliamida 6,6/celulose foram publicados. A fim de comparar os resultados obtidos foram preparados também nanocompósitos com matriz de poliamida obtida a partir de resina virgem (PA66) reforçados com NFC. Neste trabalho as NFC foram dispersas em ácido fórmico e a essa suspensão a matriz polimérica foi solubilizada. Foi considerado um branco desse pré-processamento, sem NFC, para comparação. As amostras foram então processadas por extrusão e moldagem por injeção. As propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas foram caracterizadas utilizando ensaio de tração, calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de TG confirmaram a menor estabilidade térmica das amostras com NFC em relação as sem NFC. Os resultados de DSC das amostras obtidas com a PA66Rec indicaram que o pré-processamento e a adição de 1 e 2% em massa de NFC não modificaram significativamente as temperaturas de fusão e cristalização. O grau de cristalinidade da amostra com maior teor de NFC diminuiu, entretanto as imagens de MEV mostraram as NFC bem ancoradas na matriz e os resultados de ensaio mecânico revelaram que a adição de 1 e 2% de NFC levou a um aumento de 10% do módulo elástico, em média. Para as amostras obtidas com a PA66 a adição de NFC levou a um aumento do grau de cristalinidade de 16 para 23%, em média, justificando o aumento de 15% do módulo elástico encontrado no ensaio mecânico de tração. As imagens de MEV para todas as amostras revelaram a boa incorporação da NFC nas matrizes, bem como a boa dispersão das mesmas. Tanto o pré-processamento como a incorporação das NFC não prejudicou o módulo elástico e a resistência máxima à tração, podendo indicar uma alternativa de uso para poliamida 6,6 reciclada, dependendo da aplicação final do material. / The search by industry to find alternative uses for its materials disposal is increasing. Considering the advantages application of recycled polyamide 6,6 (PA66Rec), disposal material of Rhodia Polyamide and Specialities Ltd company, the main objective of the work was to obtain and characterize nanocomposites from this synthetic polymer. This material has a high melting temperature and for this and other reasons, like the fact that they have the same polarity, the cellulose nanofibers (CNF) have become excellent candidates as reinforcement to the matrix polyamide 6,6. The polyamides 6,6 are widely used in the automotive industry, but despite this great technological interest in them, few studies of polymer composite polyamide 6,6/cellulose were published. In order to compare the results obtained nanocomposites were also prepared with polyamide matrix obtained from virgin resin (PA66) reinforced with NFC. In this work the CNF were dispersed in formic acid and the polymer matrix was solubilized in this suspension. It was considered a control sample without CNF for this preprocessing for comparison. Then, the samples were processed by extrusion and injection molding. The mechanical, thermal and morphological properties were characterized using tensile test, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TG) and scanning electron microscopy (SEM). The TG results confirmed the lower thermal stability of the samples with CNF compared with those without CNF. The DSC results obtained from the PA66Rec samples indicated that preprocessing and the addition of 1 and 2% mass fraction of CNF not significantly changes in melt and crystallization temperatures. The degree of crystallinity of the sample with a higher content of NFC decreased, however the SEM images showed the CNF well anchored in the matrix and the results of mechanical test showed that the addition of 1 and 2% NFC led to a 10% increase in the elastic modulus. For the samples obtained with PA66 the addition of CNF led to an increase in the degree of crystallinity of 16 to 23%, on average, justifying the 15% increase in the elastic modulus found in mechanical tests. The SEM images for all the samples showed good incorporation in the matrix of CNF and the good dispersion thereof. Any preprocessing such as the incorporation of NFC did not impair the elastic modulus and maximum tensile strength, and may indicate an alternative use for recycled polyamide 6,6, depending on the final application of the material.

É crescente o interesse e a necessidade de substituição de materiais preparados a partir de matéria-prima obtida de fontes fósseis, por materiais oriundos de fontes renováveis, como os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais. Adicionalmente, é acelerada a geração de descarte de embalagens plásticas no país, comparativamente à reciclagem de materiais. Neste contexto, o presente trabalho consistiu na busca pelo aprimoramento de processos de preparação de compósitos baseados em poli (tereftalato de etileno) reciclado (PET reciclado) e fibras de sisal. As fibras de sisal foram caracterizadas segundo o teor de componentes químicos majoritários, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise térmica (calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TG)) e espectroscopia na região do infravermelho (IV). O PET reciclado foi caracterizado por DSC, TG, IV e determinação do índice de fluidez. Inicialmente, compósitos de PET reciclado/fibras de sisal foram processados via reometria de torque, com posterior termoprensagem, à temperatura de 260ºC, porém foi observada a decomposição térmica das fibras, ou seja, o recobrimento pela matriz não retardou a decomposição das fibras. Consequentemente, visando uma diminuição da temperatura de fusão do PET reciclado (~265ºC), a fim de evitar a decomposição térmica das fibras durante o processamento, os plasticizantes acetil tributil citrato (ATBC), tributil citrato (TBC), glicerol, óleo de mamona (OM) e óleo de soja epoxidado (OSE) foram acrescentados às formulações dos compósitos. Adicionalmente, polibutadieno hidroxilado líquido (PBHL) foi acrescentado à formulação do material, visando avaliar sua ação como agente compatibilizante/de acoplamento na interface fibra-matriz. Destaca-se que estes plasticizantes foram escolhidos por serem oriundos de fontes renováveis, assim como por possuírem grupos nas respectivas estruturas com afinidade tanto por grupos presentes nos componentes da fibra como na matriz. Desta forma a possível ação dos mesmos como compatibilizantes também foi considerada. Os plasticizantes foram caracterizados por DSC, TG e IV. A exploração de parâmetros de processamento, usando plasticizantes, foi feita misturando os componentes usando pás rotativas, seguido de moldagem por compressão. A composição da mistura e parâmetros de processamento, que levaram ao melhor conjunto de resultados, foi considerada para processamento via reometria de torque/termoprensagem. Os compósitos foram caracterizados por MEV, DSC, TG, absorção de água, e com relação às suas propriedades mecânicas por análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), e ensaios de resistência ao impacto e à flexão. Analisando-se os resultados obtidos, observa-se que, com relação aos diferentes processamentos dos compósitos, a moldagem por compressão foi mais adequada para a preparação dos compósitos de PET reciclado/fibras de sisal, principalmente em relação ao superior desempenho mecânico apresentado por estes materiais, em comparação aos compósitos processados por reometria de torque e posterior termoprensagem. O PET reciclado não reforçado, dentre as propriedades mecânicas apresentadas, não apresentou boa resistência ao impacto, assim como os compósitos preparados a partir dele, ou seja, a propriedade do PET reciclado foi predominante nos compósitos. No entanto, o uso de plasticizantes viabilizou não só o processamento dos compósitos à menor temperatura, assim como aumentou a molhabilidade da fibra pelo polímero, por diminuir a viscosidade da mistura. Ainda, no geral, as micrografias das superfícies de fratura dos compósitos demonstraram uma boa adesão na interface fibra-matriz, indicando atuação dos plasticizantes também como compatibilizantes entre fibra e matriz. Destaca-se que, no geral, os resultados de resistência à flexão e DMTA apontaram no sentido de que a presença das fibras e plasticizantes levaram a materiais menos rígidos e mais flexíveis. Dentre os compósitos, pode-se considerar que a mistura PET reciclado/fibras de sisal/glicerol/ TBC apresentou o melhor desempenho mecânico, que levou, no geral, ao melhor resultado de resistência ao impacto, boa resistência à flexão e deformação na ruptura. O compósito de PET reciclado/fibras de sisal, contendo em sua composição somente o plasticizante TBC, também apresentou um bom desempenho frente aos demais compósitos, com o melhor resultado de resistência à flexão, maior módulo de armazenamento e baixo teor de água absorvida. Assim, como pretendido, viabilizou-se o preparo de compósitos de PET reciclado/fibras de sisal, com a adição de diferentes tipos e misturas de plasticizantes, avaliando-se não somente a influência destes, assim como parâmetros de processo, uso de diferentes tipos de processamento e propriedades finais dos materiais gerados. / There is an increasing interest and need for the replacement of materials prepared from raw material obtained from fossil sources by those from renewable sources, such as polymeric composites reinforced with natural fibers. Additionally, the generation of plastic packaging disposal is accelerated in the country compared to materials recycling. In this context, the focus of this investigation was on the search for developing processes for the preparation of composites based on recycled poly (ethylene terephthalate) (recycled PET) and sisal fibers. The sisal fibers were characterized according to the content of major chemical components by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG)) and by infrared spectroscopy (IR). The recycled PET was characterized by DSC, TG, IV and melt index determination. Initially, composites of recycled PET/sisal fibers were processed in a Haake torque rheometer with subsequent thermopressing, at 260ºC, but this method proved to be inefficient, since fiber decomposition was observed, i.e., the decomposition of the fibers was not delayed by the matrix coating. Consequently, by aiming at obtaining a decrease of the melting temperature of the recycled PET (~ 265ºC) in order to avoid thermal decomposition of the fibers during processing, the plasticizers, acetyl tributyl citrate (ATBC), tributyl citrate (TBC), glycerol, castor oil (CO) and epoxidized soybean oil (OSE) were added to the formulations of the composites. In addition, hydroxylated liquid polybutadiene (PBHL) was added to the formulation of the material to evaluate its action as a compatibilizer/coupling agent in the fiber-matrix interface. It is emphasized that these plasticizers were chosen because they come from renewable sources, as well as having groups in the respective structures with affinity for both groups present in components of the fiber and the matrix. Thus the possible action of plasticizers as compatibilizers was also considered. The plasticizers were characterized by DSC, TG and IV. The exploitation of processing parameters using plasticizers was made by mixing the components using shovels, followed by compression molding. The composition of the mixture and the processing parameters, which led to the best set of results, were considered for processing via torque rheometry/thermopressing. The composites were characterized by SEM, DSC, TG, water absorption, and regarding their mechanical properties, by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and impact and flexural strength. Analyzing the results, it is observed that when it comes to different processes of composites, compression molding was the most suitable for the preparation of the composites of recycled PET/sisal fibers, especially in relation to the superior mechanical performance presented by these materials compared to composites processed by torque rheometry and subsequent thermopressing. The non-reinforced recycled PET, among the mechanical properties shown, did not show a good impact strength, nor did the composites prepared from it, i.e., the property of recycled PET in the composites was predominant. However, not only did the use of plasticizers allow the processing of the composites at a lower temperature, but also it increased the wettability of the polymer-fiber by reducing the viscosity of the mixture. Still, in general, the SEM images of fractured surfaces of the composites showed a good adhesion between fiber-matrices, indicating activity of plasticizers and also compatibilizers between fiber and matrix. It is noteworthy that, in general, the results of flexural strength and DMTA pointed out that the presence of plasticizers led to less rigid and more flexible materials. Among the composites, it can be assumed that the mixture recycled PET/sisal fibers/glycerol/TBC presented the best mechanical performance, which in general led to the best result of impact strength, good flexural strength and fracture strain. The composite of recycled PET/sisal fibers in its composition, containing only the TBC plasticizer, also performed well compared to other composites, with the best result of flexural strength, higher storage modulus and low moisture absorption. Thus, as desired, the preparation of composites based on recycled PET/sisal fibers with the addition of different types and mixtures of plasticizers was enabled, evaluating not only their influence but also process parameters, the use of different types of processing and the final properties of the generated materials.

Esta dissertação teve por objetivo iniciar investigações sobre os efeitos do uso de agregados reciclados contaminados por baixos teores de gesso de construção, em argamassas de assentamento de alvenarias. Na presença de umidade e por ação de minerais do gesso ou de outros mais complexos, que sejam formados, há riscos de fissuras, eflorescências e de deterioração progressiva dessas paredes. Um programa experimental foi realizado para a avaliação acelerada desses processos, por medidas de propriedades químicas, físicas e mecânicas de vinte argamassas. Materiais regionais usados em alvenarias e concreto na cidade de Socorro-SP foram escolhidos, pois lá existe uma usina de reciclagem, que produz areia reciclada para essas argamassas e com elevado teor de finos. Quatro agregados reciclados de granulometria muito fina e similar entre si foram artificialmente produzidos, por processos controlados de construção e demolição. Assim, estudou-se um agregado reciclado não contaminado (A1 com SO3 igual a 0,2 %) e outros três idênticos, com previsão de contaminação progressiva (A2, A3 e A4 , mas que resultaram com teor de SO3 total da ordem de 0,5 % a 0,6 %). Quatro grupos de argamassas foram produzidos com variação do consumo de cimento (200, 150 e 100 kg/m3), tipo de cimento (CP II e CP III) e ainda com e sem o uso de cal hidratada tipo CH III (teor elevado de carbonatos). O consumo de agregado reciclado anidro nas argamassas variou entre 1300 e 1200 kg/m3. Em cada grupo, foi ainda produzida uma argamassa mista, com areia muito pura e quartzosa, de granulometria e dosagem mais próximas às de argamassas normalizadas para alvenarias. A metodologia do programa baseou-se no envelhecimento acelerado das argamassas, a partir de 63 dias de idade e por ciclos de 7 dias em câmara úmida, alternados por 7 dias em estufa ventilada a 40 oC. Essa ciclagem foi adotada após criterioso levantamento bibliográfico e visando-se um processo holístico de deterioração preconizado por Collepardi (2003), inclusive para agregados reciclados contaminados por sulfatos. A partir de 63 dias de idade, foram então caracterizadas regularmente as seguintes propriedades das argamassas: resistência à tração na flexão, resistência à compressão, módulos de elasticidade estático e dinâmico. Durante a ciclagem, foram realizados ensaios complementares de termogravimetria e análise química quantitativa de sulfatos solúveis e de sais solúveis totais nas argamassas. Um conjunto de corpos-de-prova das argamassas permaneceu em câmara seca e foi também ensaiado a 175 dias, inclusive quanto à suscetibilidade a eflorescência. Entre 63 e 175 dias, foram realizados 8 ciclos de envelhecimento e conclui-se que a principal propriedade mecânica afetada durante a ciclagem foi a resistência à tração na flexão das argamassas e isto ocorreu a partir de 91 dias, nos quatro grupos de argamassas com agregado reciclado, sendo que entre 63 e 91 dias se quantificou uma evolução significativa de carbonatação pela termogravimetria. Os grupos de argamassas mistas com cimento e cal hidratada mostraram melhor desempenho neste estudo do que as argamassas simples de cimento e areia reciclada fina, inclusive quanto à eflorescência. Os resultados obtidos são restritos ao estudo de caso, mas permitem concluir que a contaminação de agregados reciclados para argamassas, por baixos teores de gesso de construção já foi suficiente para produzir alterações significativas no desempenho mecânico das argamassas e nos seus níveis de sulfatos solúveis, que foram alterados de forma coerente com a ciclagem e sendo possível a sua interpretação com base em teorias mais recentes de especialistas no tema. Por fim, o trabalho confirmou ser recomendável um limite máximo de sulfatos solúveis na faixa entre 0,1 % e 0,2 %, sobre a massa de agregados reciclados para argamassas. Estes níveis são preconizados por instituição alemã especializada em durabilidade de alvenarias. Concluiu-se que também pode ser adotado o critério da DIN 4226-100 (< 600 mg/L de SO4), compatível com a faixa citada. / This is an abstract of a Master of Science project carried out at EPUSP, Universidade de São Paulo, Brazil, aimed at investigating the effects of the use of recycled aggregates contaminated by small contents of gypsum plaster on masonry mortars. In the presence of moisture and by the action of gypsum minerals or other more complex ones that may occur, there is the risk of the formation of cracks, efflorescence, and progressive deterioration of the masonry walls. An experimental program was thus developed for the rapid assessment of these processes by assessing the chemical, physical and mechanical properties of twenty mortar mixes. Local materials used for masonry and concrete in Socorro-SP, Brazil, were selected, as in that location there exists a recycling unit producing recycled sand for mortars with a high content of fines. Four recycled aggregates of very fine grain size and similar to each other were artificially produced by controlled construction, demolition and recycling processes. Thus a recycled, non-contaminated aggregate (A1, with SO3 content equal to 0,2 %) and three other identical ones were studied, with expected progressive contamination (A2, A3 and A4, that result with a total SO3 content about 0,5 % to 0,6 %). Four groups of mortars were thus produced with varying cement content (200, 150 and 100 kg/m3), cement type (Brazilian CP II and CP III) and also with and without the use of a comercial hydrated lime, Brazilian type CH III (of a high carbonate filler content). The anhydrous recycled aggregate content in the mortars varied between 1300 and 1200 kg/m3. In each group a blended mortar was also produced, containing very pure quartzous sand, of grain size and mix proportions closer to standard masonry mortars. The approach followed in the experimental program was accelerated aging test of mortars, starting at 63 days of age and at 7 day cycles in the wet chamber, alternated by 7 days in the ventilated oven at 40 oC. This cycling was adopted after critical bibliographical research and under a holistic process of deterioration set up by Collepardi (2003), also for gypsum-contaminated aggregates. From 63 days of age, the following properties were regularly characterized for the mortars: flexural modulus (tensile strength in bending), compressive strength, and static and dynamic elasticity modulus. During cycling, complementary tests were done of thermogravimetrical analysis and quantitative chemical analysis of total soluble sulphate in mortars. A number of the mortar test specimens was left in the dry chamber and tested at 175 days, including tendency to efflorescence. In between 63 and 175 days, 8 weathering cycles were done, and it was concluded that the main mechanical property affected during cycling was tensile strength in bending (indirect tensile strength) of mortars, and this occurred from 91 days, in the four groups of mortars containing recycled aggregates, and in between 63 and 91 days a significant evolution was measured of carbonation by thermogravimetry. The groups of mixed mortars with cement and hydrated lime showed better performance in this study than the plain cement and fine sand mortars, also as regards efflorescence. The results here obtained are to be seen as restricted to this case study, yet they allow us to conclude that the use of recycled aggregates containing even low levels of gypsum plaster as impurity in the production of mortars was sufficient to produce significant alterations in the mechanical performance, as well as the degree of soluble sulphate of mortars, that got altered in a way coherent with the cycling process, and it is possible to interpret this based on more recent theories by experts in the subject. Last, this work confirmed that it is advisable to look for a maximum soluble sulphate limit ranging from 0,1 % to 0,2 % by weight of recycled aggregates for mortars. Such levels was set up by a German institution specializing in masonry durability. It was also concluded that the requirements of DIN 4226-100 (< 600 mg/L of SO4) can be used as appropriate in the range mentioned.

A demanda atual pela utilização de materiais reciclados na construção deve-se ao aumento crescente do consumo de agregados, à exaustão de jazidas próximas aos grandes centros e à proibição de deposição de resíduos inertes em aterros sanitários. Paralelamente, com o crescimento evidente do setor da construção em muitos países, o gerenciamento dos resíduos de construção e demolição (RCD) tornou-se uma questão econômica e ambiental prioritária. Para a sustentabilidade do meio ambiente construído é imprescindível o desenvolvimento de novas aplicações para o agregado reciclado visando a ampliação das taxas de reciclagem. No entanto, a situação da fração areia de RCD é crítica, pois apesar de representar de 40 a 60% em massa do resíduo, é descartada como resíduo da própria reciclagem ou utilizada em aplicações de baixo valor agregado. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho consiste em estudar alternativas para a produção de areia reciclada a partir do processamento integral de resíduos de construções e demolições da região metropolitana de São Paulo, em uma abordagem inédita mundialmente. O estudo realizado pode ser subdividido em quatro etapas principais: a) amostragem; b) produção de areia a partir dos resíduos amostrados; c) estudos de separabilidade da areia reciclada; d) caracterização tecnológica dos produtos gerados como ferramenta de controle de qualidade de eficiência dos processos. Os resultados demonstraram que o processamento integral de RCD por britagem terciária em impactador de eixo vertical é determinante na cominuição seletiva das fases porosas e na liberação entre a pasta de cimento e as fases minerais. O produto gerado apresentou menor conteúdo de pasta de cimento, partículas mais esféricas e reduzida porosidade. Adicionalmente demonstrou-se a separabilidade densitária e magnética entre as fases minerais dos agregados e a pasta de cimento. Dentre os procedimentos de caracterização destaca-se o desenvolvimento de uma metodologia para definição das associações das fases presentes, particularmente da individualização da pasta de cimento e carbonatos. / The current demand for recycling on construction is due to the increasing consumption of aggregates, the exhaustion of deposits close to large cities as well as the ban on inert materials dumping in landfills and the rising cost of its disposal. Moreover, with the remarkable increasing on construction activities in many countries, the management of Construction and Demolition Waste (CDW) became an economical and environmental priority issue. To the sustainability of the built environment, the development of new applications for recycled aggregates and the increase of recycling rates are vital. However, the situation of the sand fraction of CDW is critical; although it accounts for 40 to 60% by weight of the waste, it is disregarded as waste recycling material or used in applications with low added-value. In this context, the present research explores the potential of mineral processing technologies to produce recycled sand by total comminution of the CDW on sand fractions in an unprecedented approach worldwide. The improvement on recycled sand quality is crucial for the enlargement of recycling rates. The study may be described in four main steps: a) sampling of construction and demolition waste from Sao Paulo metropolitan area, Brazil; b) production of recycled sand from the sampled waste; c) separability studies of the recycled sand; d) technological characterization of the attained products to evaluate the processing efficiency. The results demonstrated that the processing of the whole waste by tertiary crushing is fundamental to the selective comminution of porous phases and to the separation of cement paste from mineral phases. The attained product exhibited reduced content of cement paste, particles with higher sphericity and lower porosity. Additionally, it was demonstrated that the separability of aggregates from cement paste is feasible by density and magnetic separation. Regarding the characterization procedures, the development of an innovative method for a precise evaluation of the content of cement paste and phases associations, must be highlighted, especially on the measurement of cement paste and carbonates separately.

Esta dissertação busca mensurar a sustentabilidade através do desempenho de cooperativas de catadores de material reciclado de Porto Alegre a partir de indicadores e índices de sustentabilidade utilizados por Besen (2011), em uma perspectiva de sustentabilidade econômica, ambiental, social, de saúde e institucional. Esta pesquisa avaliou as cooperativas a partir de 17 indicadores de sustentabilidade. Os dados consistiram na aplicação de questionário padrão contendo perguntas que buscaram responder a aspectos legais e dimensão institucional, infraestrutura física e operacional da cooperativa, renda e benefícios para os cooperados, condições gerais de trabalho, parcerias e apoios. Os resultados evidenciaram que para o fortalecimento da inclusão de catadores em associações e cooperativas, é necessário a intervenção direta do governo, através de políticas públicas voltadas para a criação de capital social nos grupos e comunidades pobres, uma vez que as cooperativas ainda necessitam muito do aporte institucional da Prefeitura de Porto Alegre, tanto na proposição de ações de melhoria nas condições de trabalho quanto na dependência da entrega do material reciclável, a necessidade de que a prefeitura contrate as cooperativas para a realização da coleta seletiva, conforme preconiza a Política Nacional de Resíduos Sólidos, pois isto aumentaria a renda dos cooperados, gerando um incentivo para a estabilização jurídica, contábil e financeira das mesmas. Além disso, com esta mudança de patamar as cooperativas trocariam um cenário de instabilidade e dependência por um novo, no qual possibilidades de investimento e crédito podem começar a fazer parte do universo dos cooperados. / This dissertation seeks to measure sustainability through the performance of cooperatives of collectors of recycled material of Porto Alegre using indicators and sustainability indexes developed by Besen (2011), in a perspective economic sustainability, environmental, social, institutional and health. The research assessed the cooperatives examining 17 indicators of sustainability. The data informing the indicators came from the application of standard questionnaire containing questions that sought to assess the legal aspects and institutional dimension, physical infrastructure the cooperative's income the benefits provided for members, general conditions of work, partnerships and other types of support. The results showed that to strengthen social inclusion of scavengers organized in associations and cooperatives, Government has to offer strong support, through public policies focused on the creation of social capital in groups and poor communities. The cooperatives need more institutional support from Porto Alegre municipal government that has to develop actions to improve working conditions in the cooperatives as well as to assure the delivery of recyclable material to them. Municipal government should hire the cooperatives for selective collection, as stated in the national Policy of Waste, since it would increase the income of the cooperative members, creating an incentive for their stabilization in legal financial terms. A strong municipal support will transform the cooperatives from instability to more stable and socially inclusive organizations in which investment and credit opportunities would make a difference for its members.

Made available in DSpace on 2017-07-20T13:42:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Jansen Mikami.pdf: 3198153 bytes, checksum: 6a277457317456e313f7f86a96cd4474 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / The use of recycled aggregates for producing concrete has been studied as a way to reuse construction waste. However, these aggregates may contain contaminants that may cause the leaching of pollutants, especially in open places, such as floors and sidewalks. Thus, the objective of this study was to verify the releasing of sulfates and heavy metals in the water by leaching of pervious concrete made of recycled aggregates. Six types of aggregates were produced with uniform granulometric distribution. One of the aggregates was conventional aggregate and the other ones were recycled aggregates. For each type of aggregate, containing different ceramic contents, concrete specimens were made. To perform the leaching test, pervious concrete specimens were immersed in ultrapure water, which was renewed after 24, 48, 168 and 384 h from the start of the test. The leached water was analyzed for pH, electrical conductivity, alkalinity, chemical oxygen demand (COD), total solids, sulfates and potentially toxic elements (Cr, Cd, Zn, Pb, Cu). It was verified that all concretes produced had a permeability coefficient above the minimum recommended value for use as a pervious pavement, of 0,10 cm.s-1. However, the maximum compressive strength obtained was 10,15 MPa, not reaching the minimum for use in pavements (20 MPa). The incorporation of ceramic material in the aggregate resulted in an increase in water absorption. The leaching tests showed that the pH of the concrete leachate remained alkaline, reaching an overall average value of 11,5. The electrical conductivity throughout the experiment increased, demonstrating that the concrete continued to release ions over the 16 day period. The mean sulfate concentration in the leachate varied between 21,3 and 71,7 mg.L-1 after 24 h of the test, gradually reducing until the last sampling, in which the concentration was between 2,4 and 21,6 mg.L-1. No direct relationship between the sulfate concentration and the ceramic content in the aggregate was observed. However, it was visually verified that a specimen was contaminated with gypsum, implying a sulfate concentration five times higher than the other samples of the same treatment, increasing the mean of the treatment. Significant quantities of chromium were detected in the leachate, mainly of the concrete made with 100% ceramic aggregate, which released 0,083 mg.L-1 of chromium. In all treatments, cadmium concentrations in the leachate were between 0,009 and 0,113 mg.L-1, exceeding the maximum limit of 0,005 mg.L-1, established by Brazilian Standard (NBR) 10004:2004. / O uso de agregados reciclados na confecção de concretos tem sido estudado como uma forma de reutilizar os resíduos da construção civil. Entretanto, esses agregados podem conter contaminantes, havendo o risco da lixiviação de poluentes, principalmente em locais expostos ao ambiente, como pisos e calçadas. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi verificar a liberação de sulfatos e metais pesados na água pela lixiviação de concreto permeável confeccionado com agregados graúdos reciclados. Seis tipos de agregados foram produzidos com distribuição granulométrica uniforme, sendo um agregado convencional e os demais agregados reciclados. Para cada tipo de agregado, contendo diferentes teores de cerâmica, foram confeccionados corpos de prova de concreto. Para a realização do teste de lixiviação, corpos de prova de concreto permeável foram imersos em água ultrapura, sendo esta renovada após 24, 48, 168 e 384 h do início do ensaio. A água lixiviada foi analisada quanto ao pH, condutividade elétrica, alcalinidade, a demanda química de oxigênio (DQO), sólidos totais, sulfatos e elementos potencialmente tóxicos (Cr, Cd, Zn, Pb, Cu). Verificou-se que todos os concretos produzidos apresentaram coeficiente de permeabilidade acima do valor mínimo recomendado para uso como pavimento permeável, de 0,10 cm.s-1. No entanto, a resistência à compressão máxima obtida foi de 10,15 MPa, não atingindo o mínimo para utilização em pavimentos (20 MPa). A incorporação de material cerâmico no agregado resultou em um crescente aumento na absorção de água. Os testes de lixiviação demonstraram que o pH do lixiviado de concreto se manteve alcalino, atingindo um valor médio geral de 11,5. A condutividade elétrica ao longo do experimento aumentou, demonstrando que o concreto continuou a liberar íons ao longo do período de 16 dias. A concentração média de sulfato no lixiviado variou entre 21,3 e 71,7 mg.L-1 após 24 h de ensaio, reduzindo gradualmente até a última coleta, na qual a concentração se situou entre 2,4 e 21,6 mg.L-1. Não foi constatada relação direta entre a concentração de sulfato e o teor de material cerâmico no agregado. No entanto, verificou-se visualmente que um corpo de prova estava contaminado com gesso, o que implicou em uma concentração de sulfato cinco vezes superior às demais amostras do mesmo tratamento, elevando a média do tratamento. Foram detectadas quantidades significativas de cromo no lixiviado, principalmente do concreto confeccionado com agregado 100% cerâmico, que liberou 0,083 mg.L-1 de cromo. Em todos os tratamentos verificaram-se concentrações de cádmio no lixiviado entre 0,009 e 0,113 mg.L-1, ultrapassando o limite máximo de 0,005 mg.L-1, estabelecido pela Norma Brasileira (NBR) 10004:2004.