Orientador: Prof. Dr. Kleber Franke Portella / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 30/10/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Um dos grandes problemas da sociedade moderna é a poluição do meio ambiente, seja pelo elevado volume de cimento produzido e consumido diariamente, pelos gases poluentes oriundos de veículos automotores e até mesmo pela quantidade de resíduos depositados a céu aberto por falta de reuso. Diante disto, tem-se uma constante busca por novos métodos e materiais sustentáveis, a fim de reduzir e/ou eliminar este impacto ambiental. Entre as técnicas promissoras, que permite a decomposição de poluentes orgânicos e inorgânicos e os transforma em substâncias menos agressivas e sais minerais, tem-se a fotocatálise. Outra possibilidade é a utilização de resíduos, assim como matéria-prima de baixo valor agregado e de grande volume no Brasil, na produção de concretos, propiciando a redução do consumo de cimento, e portanto, diminuindo a geração de gases poluentes. Assim, esta pesquisa está dividida em duas metodologias: desenvolvimento de misturas cimentícias com adições minerais do tipo cinza da casca de coco verde (CC) e adições orgânicas de fibras de coco (FC) e de sisal (FS) e, também, o desenvolvimento de aparato para a verificação da eficiência fotocatalítica em argamassas produzidas com nano-dióxido de titânio (TiO2) em diferentes teores. A metodologia empregada para verificar a viabilidade de utilização dos insumos em artefatos de concreto para redes de distribuição de energia em área litorânea e industrial foi: a caracterização da matéria-prima e das misturas cimentícias, como desempenho mecânico à compressão axial, à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade estático, propriedades físicas, permeabilidade, durabilidade, microestrutura pós ruptura dos CPs (corpos de prova) envelhecidos e da armadura, além da perda de espessura da armadura. Para o acompanhamento da durabilidade, os CPs de concreto foram envelhecidos em câmaras de intemperismo acelerado, submetidos a ciclos de molhagem e secagem a temperaturas de até 40 °C em atmosfera agressiva de névoa salina e gás anidrido sulfuroso, que simularam condições do meio industrial e marinho. Para uma análise comparativa, alguns CPs foram acondicionados em dessecador, tornando-se esta condição como referência. A durabilidade foi avaliada pela técnica de potencial de corrosão da armadura em equipamento potenciostato/galvanostato ao longo de mais de 550 dias. Não houve diferença significativa nos potenciais obtidos para as diferentes dosagens. Os resultados obtidos indicaram uma alta probabilidade de corrosão para a atmosfera salina e, também, para o sulfato; no entanto, estes valores foram menos eletronegativos. Quanto às adições de FC, FS e CC, os resultados obtidos indicaram que é possível utilizá-las como insumos na produção de concretos e/ou argamassas, propiciando a redução do custo final de artefatos e de impactos ambientais. A redução do cimento, principal colaborador no custo do concreto e poluição ambiental, quando da utilização das melhores dosagens, atingiu valores de 4,3 e de 1,7%, respectivamente, para as FC e FS; e de 3,3% para a CC. Já o potencial fotocatalítico das argamassas com TiO2 foi analisado pela redução na concentração dos gases NOx e SO2 em uma câmara com ação ultravioleta. Os dados obtidos comprovaram uma oxidação entre 30 e 40% na concentração de NOx e de 28 a 43% para o SO2, demonstrando ser também uma alternativa para a despoluição do ar.
Palavras-chave: fotocatálise, concreto com fibras de coco e sisal, potencial de corrosão, cloreto e sulfato, poluição atmosférica / Abstract: A major problem of modern society is the pollution of the environment, due to the high volume of cement produced and consumed daily by gaseous pollutants come from motor vehicles and even the amount of waste deposited in the open for lack of reuse. This, there is a constant search for new sustainable methods and materials in order to reduce and/or eliminate this environmental impact. Among the promising techniques that allows the decomposition of organic and inorganic pollutants transforming them into less harmful substances and minerals has photocatalysis. Another possibility is the use of waste as raw material of low value and high volume in Brazil, in the production of concrete, leading to reduction in cement consumption, and thus reducing the generation of greenhouse gases. Thus, this research is divided into two methodologies: development of cement mixtures with mineral additions kind of coconut husk ash (CC) and organic additions of coconut fibers (FC) and sisal (FS), and also development of supply physical to check photocatalytic efficiency of mortars produced with nano-titanium dioxide (TiO2) in different percentages. The methodology used to verify the feasibility of using the inputs into concrete artifacts for power distribution networks in marine and industrial area was: characterization of the raw material and mixtures by cement such as mechanical performance to axial compression, tensile strength by diametrical compression and static modulus of elasticity, physical properties, permeability, durability, microstructure after rupture of CPs and the armor, and the loss of thickness of the armor. To monitor the durability of concrete CPs were aged in accelerated weathering chambers, subjected to cycles of wetting and drying at temperatures up to 40 °C in an atmosphere of aggressive salt spray and sulfur dioxide gas, which simulated conditions of the industrial environment and marine. For a comparative analysis were placed CPs in a desiccator, becoming this condition as a reference. The durability was evaluated by the technique of the corrosion potential of the armor in a potentiostat /galvanostat equipment over more than 550 days. There was no significant difference in the potential obtained for the different dosages. The results indicated a high probability for corrosion in the salt atmosphere and also to sulfate; however, these values were less electronegative. As the additions of FC, FS and CC, the results indicated that it is possible to use them as inputs in the production of concrete and/or mortars, leading to reduction in the final cost of artifacts and environmental impacts. The reduction of the cement, the main contributor to the cost of concrete and environmental pollution when the use of best dosages, reached values of 4.3 and 1.7%, respectively for FC and FS; and 3.3% for CC. The photocatalytic potential of TiO2 mortars was analyzed by the reduction in NOx and SO2 gases in a chamber with ultraviolet action. The data obtained proved degradation between 30 and 40% in NOx and 28-43% for SO2, demonstrating also be an alternative to clean air.
Key-words: photocatalysis, concrete with sisal and coconut fibers, corrosion potential, chloride and sulfate, air pollution
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/37243 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Bonato, Marcelle Maia |
| Contributors | Portella, Kleber Franke, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 189f. : il. algumas color., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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