Durability performance of concrete made with fine recycled concrete aggregates

Fine recycled aggregates are seen as the last choice in recycling for concrete production. Many references quote their detrimental influence on the most important characteristics of concrete: compressive and tensile strength; modulus of elasticity; water absorption; shrinkage: carbonation and chloride penetration. These two last characteristics are fundamental in terms of the long-term durability of reinforced or prestressed concrete. In the experimental research carried out at IST, part of which has already been published, different concrete mixes (with increasing rates of substitution of fine natural aggregates sand - with fine recycled aggregates from crushed concrete) were prepared and tested. The results were then compared with those for a reference concrete with exactly the same composition and grading curve, but with no recycled aggregates. This paper presents the main results of this research for water absorption by immersion and capillarity, chloride penetration (by means of the chloride migration coefficient), and carbonation resistance, drawing some conclusions on the feasibility of using this type of aggregate in structural concrete, while taking into account any ensuing obvious positive environmental impact.

Development of membranes for purification of liquid effluents from stainless steel pickling

Este trabalho foi desenvolvido no âmbito de um projecto europeu intitulado: “Operational demonstration of innovative and sustainable nitrate elimination in stainless steel pickling by higher power biological denitrification technique” Projecto RESP-CT-2007-00047, tendo em vista o desenvolvimento de membranas para o tratamento de efluente resultante da decapagem do aço inox. Numa fase inicial foram desenvolvidas membranas compostas assimétricas pelo método de polimerização interfacial. Estas membranas foram produzidas utilizando uma membrana comercial de suporte em polietersulfona e os filmes selectivos de poliamiada foram formados por reacção entre 1,3,5-tri(clorocarboni)benzeno (TMC) e várias dinaminas: piperazina (PIP), N-(2-aminoetil)-piperazina (EAP), 1,4-bis(3-aminopropil)-piperazina (DAPP), 6-metil-1,3,5 triazina-2,4 diamina (MTC), Isoforodiamina (IPD) e Dietilenetriamina (DET). A elaboração de membranas de TFC (thin film composite) tinha como objectivo a retenção de sais do efluente resultante da decapagem do aço inox. No entanto, chegou-se a conclusão de que o principal problema do efluente não era a retenção dos sais, mas sim a retenção da matéria orgânica. Assim, já não era necessa´ria a produção de membranas compostas, mas apenas uma membrana suporte simples de microfiltração. Numa segunda fase procedeu-se a preparação da membrana suporte pelo método da inversão de fase, tendo-se testado vários tipos de polímeros: PVC (polyvinyl chloride), PEI (Polyetherimide) e um polímero termoplástico geral. A membrana seleccionada foi a de PEI, com base na sua permeabilidade à água destilada e ao efluente resultante das águas residuais da decapagem do aço inox. Todas as membranas elaboradas durante a realização deste trabalho foram testadas na célula de Berghof a uma pressão de 4bar e com agitação. O principal prâmetro estudado foi a permeabilidade da membrana.

Aplicação de ferramentas de simulação de processos

Este trabalho foi efectuado com o propósito de interpretar, compreender e explicar algumas ferramentas de simulação de processos, em particular o Aspen Energy Analyzer (AEA), o Aspen Economic Evaluation (AEE) e o seu funcionamento integrado com o Aspen Hysys(AH). O AH é uma ferramenta de modelação de processos para a concepção de projectos de engenharia química, o AEA é uma ferramenta de modelação de redes de integração energética. O AEE integrado no AH é uma ferramenta que permite incorporar estudos económicos numa fase preliminar do desenvolvimento de um projecto de engenharia. A abordagem a este trabalho foi efectuada através do estudo de Casos. O Caso I foi baseado na resolução de um problema no AEA através da construção e optimização de uma rede de permutadores de calor. Os Casos II e III foram baseados na construção de um flowsheet de produção de Benzeno e de Cloreto de Vinil, respectivamente, e cada Caso foi dividido em dois cenários diferentes. Para o efeito foram utilizados os softwares AEA para a integração energética dos processos, o AH para construção do fluxograma do processo e o AEE para os estudos económicos dos diferentes cenários. Finalmente, os Casos IV e V dizem respeito à resolução de um problema de integração energética. O Caso IV foi baseado num problema de optimização da rede de permutadores através do aumento da sua área. Já o Caso V foi baseado na informação inicial das correntes do caso anterior e em dois cenários diferentes, nos quais foi estudada a influência dos preços das utilidades na construção da rede de permutadores. A conclusão foi que as ferramentas de modelação, particularmente o AH, o AEA e o AEE são uma mais-valia extraordinária para ajudar o utilizador na tomada de decisões em fases bastante preliminares da engenharia de processos.

Solvent effects on solution enthalpies of adamantyl derivatives

Solution enthalpies of 1-bromoadamantane, 1-adamantanol, and 2-adamantanone in a large set of protic and aprotic solvents are reported at 298.15 K. Solvent effects on the solution processes of these solutes are analyzed in terms of a modified TAKA equation, involving delta(cav) h (s) as the cavity term. The nature and magnitude of the major interactions which influence these processes are assessed and discussed in terms of the solutes' characteristics. New insights on the solution processes under scrutiny are presented.

Introdução ao estudo de durabilidade do betão auto-compactável

O âmbito desta dissertação centra-se na temática de estudos de durabilidade do betão auto-compactavel (BAC), cujo cálculo dos constituintes foi feito pelo método de Nepomuceno. Sobre amostras de 40, 55 e 70 MPa, produzidas segundo o método atrás identificado, foram feitos estudos químicos e morfológicos, de propriedades de transporte de mecanismos de degradação e de propriedades indirectas. Os três provetes em estudo de 40, 55 e 70 MPa, apresentam características satisfatórias a nível da microestrutura, propriedades de transporte, carbonatação, penetração de cloretos e análise de ultra-sons. Numa análise comparativa entre as três resistências mecânicas em estudo, verifica-se que as propriedades de durabilidade vão melhorando a medida que a resistência mecânica também aumenta, ou seja, os provete com 70 MPa apresentam as melhores características a nível de durabilidade e os de 40 as piores; os de 55 apresentam propriedades intermédias.

Nanofiltration for the treatment of coke plant ammoniacal wastewaters

This work addresses the treatment by nanofiltration (NF) of solutions containing NaCN and NH(4)Cl at various pH values. The NF experiments are carried out in a Lab-Unit equipped with NF-270 membranes for model solutions that are surrogates of industrial ammoniacal wastewaters generated in the coke-making processes. The applied pressure is 30 bar. The main objective is the separation of the compounds NaCN and NH(4)Cl and the optimization of this separation as a function of the pH. Membrane performance is highly dependent on solution composition and characteristics, namely on the pH. In fact, the rejection coefficients for the binary model solution containing sodium cyanide are always higher than the rejections coefficients for the ammonium chloride model solution. For ternary solutions (cyanide/ammonium/water) it was observed that for pH values lower than 9 the rejection coefficients to ammonium are well above the ones observed for the cyanides, but for pH values higher than 9.5 there is a drastic decrease in the ammonium rejection coefficients with the increase of the pH. These results take into account the changes that occur in solution, namely, the solute species that are predominant, with the increase of the pH. The fluxes of the model solutions decreased with increased pH. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Efeito da incorporação de resíduos da indústria petrolífera na durabilidade de argamassas de reparação de estruturas de betão

Na presente dissertação, o trabalho desenvolvido teve como objetivo, a avaliação de alguns parâmetros de durabilidade de argamassas com incorporação de catalisador exausto de FCC (do inglês “Fluid Catalytic Cracking”) para serem utilizadas na reparação de estruturas de betão. O catalisador exausto de FCC é um resíduo da indústria petrolífera e o utilizado neste estudo é proveniente da refinaria da Petrogal, S.A. em Sines. A presente investigação baseou-se na preparação, e avaliação de propriedades, de duas séries distintas de argamassas: a série que se denominou “RAS” e a série que se denominou “Durabilidade”, nas quais se substituiu, parcialmente entre 5, 10 e 15%, em massa de cimento por resíduo exausto de FCC. As argamassas de ambas as séries diferenciam-se entre si, sobretudo, pela utilização de areia reativa nas argamassas da série RAS e de areia inerte no caso das argamassas da série durabilidade. Nas argamassas estudadas foram realizados ensaios no estado fresco e ensaios no estado endurecido. Os ensaios no estado fresco incluíram a determinação da consistência por espalhamento, da massa volúmica e do teor de ar. Nos ensaios no estado endurecido foram avaliadas, no caso das argamassas da série RAS a extensão da reação àlcalis-sílica e no caso das argamassas da série Durabilidade as resistências mecânicas - à flexão e à compressão, a resistência à carbonatação acelerada, o módulo de elasticidade à compressão, a absorção capilar, a permeabilidade ao oxigénio, a difusão de cloretos em regime não estacionário. O trabalho desenvolvido nesta dissertação demonstrou que a incorporação de catalisador exausto de FCC, em argamassas à base de cimento, minimiza o efeito de expansão das reações álcalis-sílica, bem como contribui para reduzir a absorção capilar e coeficiente de difusão de cloretos. No entanto, este resíduo quando incorporados em argamassas contribui para a diminuição da resistência à carbonatação acelerada e para o aumento da permeabilidade ao oxigénio.

Estudos de absorção de CO2 com soluções aminadas

A absorção química de dióxido de carbono (CO2) através de soluções aquosas de aminas tem sido estudada nos últimos anos devido à preocupação ambiental face ao aquecimento global. Nestes estudos, foram tidos como principais objectivos a realização de ensaios preliminares de absorção e desabsorção de CO2 em soluções aquosas de aminas bem como a construção de uma instalação piloto para a mesma finalidade. Inicialmente, a nível laboratorial, procedeu-se à absorção de CO2 através de soluções aquosas de aminas. As aminas utilizadas nestes estudos foram a monoetanolamina (MEA), etilenodiamina (EDA), 1,6- hexanodiamina (HDA) e piperazina anidra (PZ). A absorção de CO2 através destas aminas foi realizada experimentalmente às condições normais de pressão e temperatura. A concentração das soluções aquosas foi de 20% em massa de cada amina. Foram também realizados estudos de regeneração das soluções aquosas de aminas saturadas de CO2 em banho de glicerina, para determinar as condições de regeneração. Para além disso, observou-se o estado físico das aminas no estado puro até saturação com CO2 para garantir a não ocorrência de danos a nível de entupimento numa posterior utilização na instalação piloto. Por fim, voltaram-se a repetir todos estes ensaios experimentais utilizando-se, em vez da água destilada, um solvente polar aprótico, dimetilsulfóxido (DMSO). Numa segunda fase destes estudos, a absorção de CO2 através de soluções aquosas de aminas foi investigada experimentalmente numa instalação piloto. O objectivo era utilizar nesta fase do estudo as mesmas aminas utilizadas nos ensaios preliminares mas uma vez que não se dispunha das quantidades necessárias de aminas e para a sua aquisição teria que se despender bastante tempo e dinheiro, utilizaram-se duas soluções aquosas de alcanolaminas. As alcanolaminas utilizadas no presente estudo foram a amina secundária dietanolamina (DEA) e a amina terciária N-metildietanolamina (MDEA), duas aminas amplamente utilizadas nas indústrias químicas e petroquímicas para a purificação dos gases de combustão. A absorção de CO2 através destas duas alcanolaminas foi realizada experimentalmente às condições normais de pressão e temperatura. As concentrações das soluções aquosas foram de (10, 20 e 30) % em massa de MDEA e de DEA. O processo de adição de cloreto de bário (BaCl2.2H2O) às alcanolaminas ajuda à formação de carbonato de bário, quando o CO2 passa através da solução de alcanolamina. A quantidade de carbonato de bário formado foi utilizado para determinar a solubilidade do CO2 (mol CO2/mol alcanolamina). O principal desafio na captura de CO2 dos gases de combustão é o de reduzir o consumo de energia necessária para a regeneração do solvente. Deste modo, foram também realizados estudos de regeneração das soluções de alcanolaminas saturadas, para determinar as condições de regeneração. Os resultados obtidos, a nível laboratorial, revelaram que uma amina secundária (PZ) e uma amina primária de cadeia longa (HDA) são mais favoráveis ao processo de absorção e regeneração de CO2. No entanto, e devido a essa mesma estrutura molecular, necessitam de maiores valores de temperaturas para desabsorver o CO2. Garantiu-se poder trabalhar com as quatro aminas no estado puro em estudos futuros, na instalação piloto, garantindo que não ocorrerão danos a nível de entupimento. Relativamente ao solvente utilizado concluiu-se que um solvente polar aprótico não é um solvente favorável para estes estudos. Os resultados obtidos, na instalação piloto, revelaram que a amina terciária, MDEA, consegue absorver maiores quantidades de CO2 do que a amina secundária, EDA, bem como é a mais fácil de regenerar com menor perda de capacidade de absorção do que a EDA.

The effect of the angle of incidence on the aqueous corrosion of ion implanted M50 steel substrates

Following work on tantalum and chromium implanted flat M50 steel substrates, this work reports on the electrochemical behaviour of M50 steel implanted with tantalum and chromium and the effect of the angle of incidence. Proposed optimum doses for resistance to chloride attack were based on the interpretation of results obtained during long-term and accelerated electrochemical testing. After dose optimization from the corrosion viewpoint, substrates were implanted at different angles of incidence (15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°) and their susceptibility to localized corrosion assessed using open-circuit measurements, step by step polarization and cyclic voltammetry at several scan rates (5–50 mV s-1). Results showed, for tantalum implanted samples, an ennoblement of the pitting potential of approximately 0.5 V for an angle of incidence of 90°. A retained dose of 5 × 1016 atoms cm-2 was found by depth profiling with Rutherford backscattering spectrometry. The retained dose decreases rapidly with angle of incidence. The breakdown potential varies roughly linearly with the angle of incidence up to 30° falling fast to reach -0.1 V (vs. a saturated calomel electrode (SCE)) for 15°. Chromium was found to behave differently. Maximum corrosion resistance was found for angles of 45°–60° according to current densities and breakdown potentials. Cr+ depth profiles ((p,γ) resonance broadening method), showed that retained doses up to an angle of 60° did not change much from the implanted dose at 90°, 2 × 1017 Cr atoms cm-2. The retained implantation dose for tantalum and chromium was found to follow a (cos θ)8/3 dependence where θ is the angle between the sample normal and the beam direction.

Teor crítico de cloretos para iniciação da corrosão do aço no betão: influência do estado de superfície da armadura

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica - Processos Químicos

Performance of concrete made with aggregates recycled from precasting industry waste: influence of the crushing process

The aim of this paper is to evaluate the influence of the crushing process used to obtain recycled concrete aggregates on the performance of concrete made with those aggregates. Two crushing methods were considered: primary crushing, using a jaw crusher, and primary plus secondary crushing (PSC), using a jaw crusher followed by a hammer mill. Besides natural aggregates (NA), these two processes were also used to crush three types of concrete made in laboratory (L20, L45 e L65) and three more others from the precast industry (P20, P45 e P65). The coarse natural aggregates were totally replaced by coarse recycled concrete aggregates. The recycled aggregates concrete mixes were compared with reference concrete mixes made using only NA, and the following properties related to the mechanical and durability performance were tested: compressive strength; splitting tensile strength; modulus of elasticity; carbonation resistance; chloride penetration resistance; water absorption by capillarity; water absorption by immersion; and shrinkage. The results show that the PSC process leads to better performances, especially in the durability properties. © 2014 RILEM

Experimental Study And Evaluation Of Paper-Based Inkjet Electrodes For ECG Signal Acquisition

Applications involving biosignals, such as Electrocardiography (ECG), are becoming more pervasive with the extension towards non-intrusive scenarios helping targeting ambulatory healthcare monitoring, emotion assessment, among many others. In this study we introduce a new type of silver/silver chloride (Ag/AgCl) electrodes based on a paper substrate and produced using an inkjet printing technique. This type of electrodes can increase the potential applications of biosignal acquisition technologies for everyday life use, given that there are several advantages, such as cost reduction and easier recycling, resultant from the approach explored in our work. We performed a comparison study to assess the quality of this new electrode type, in which ECG data was collected with three types of Ag/AgCl electrodes: i) gelled; ii) dry iii) paper-based inkjet printed. We also compared the performance of each electrode when acquired using a professional-grade gold standard device, and a low cost platform. Experimental results showed that data acquired using our proposed inkjet printed electrode is highly correlated with data obtained through conventional electrodes. Moreover, the electrodes are robust to high-end and low-end data acquisition devices. Copyright © 2014 SCITEPRESS - Science and Technology Publications. All rights reserved.

Cobalt complexes with pyrazole ligands as catalyst precursors for the peroxidative oxidation of cyclohexane: Z-ray absorption spectroscopy studies and biological applications

[CoCl(-Cl)(Hpz(Ph))(3)](2) (1) and [CoCl2(Hpz(Ph))(4)] (2) were obtained by reaction of CoCl2 with HC(pz(Ph))(3) and Hpz(Ph), respectively (Hpz(Ph)=3-phenylpyrazole). The compounds were isolated as air-stable solids and fully characterized by IR and far-IR spectroscopy, MS(ESI+/-), elemental analysis, cyclic voltammetry (CV), controlled potential electrolysis, and single-crystal X-ray diffraction. Electrochemical studies showed that 1 and 2 undergo single-electron irreversible (CoCoIII)-Co-II oxidations and (CoCoI)-Co-II reductions at potentials measured by CV, which also allowed, in the case of dinuclear complex 1, the detection of electronic communication between the Co centers through the chloride bridging ligands. The electrochemical behavior of models of 1 and 2 were also investigated by density functional theory (DFT) methods, which indicated that the vertical oxidation of 1 and 2 (that before structural relaxation) affects mostly the chloride and pyrazolyl ligands, whereas adiabatic oxidation (that after the geometry relaxation) and reduction are mostly metal centered. Compounds 1 and 2 and, for comparative purposes, other related scorpionate and pyrazole cobalt complexes, exhibit catalytic activity for the peroxidative oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone under mild conditions (room temperature, aqueous H2O2). Insitu X-ray absorption spectroscopy studies indicated that the species derived from complexes 1 and 2 during the oxidation of cyclohexane (i.e., Ox-1 and Ox-2, respectively) are analogous and contain a Co-III site. Complex 2 showed low invitro cytotoxicity toward the HCT116 colorectal carcinoma and MCF7 breast adenocarcinoma cell lines.

New RuII(arene) complexes with halogen-substituted bis- and tris(pyrazol-1-YL)borate ligands

[RuCl(arene)(-Cl)](2) dimers were treated in a 1:2 molar ratio with sodium or thallium salts of bis- and tris(pyrazolyl)borate ligands [Na(BpBr3)], [Tl(TpBr3)], and [Tl(Tp(iPr,4Br))]. Mononuclear neutral complexes [RuCl(arene)((2)-BpBr3)] (1: arene=p-cymene (cym); 2: arene=hexamethylbenzene (hmb); 3: arene=benzene (bz)), [RuCl(arene)((2)-TpBr3)] (4: arene=cym; 6: arene=bz), and [RuCl(arene)((2)-Tp(iPr,4Br))] (7: arene=cym, 8: arene=hmb, 9: arene=bz) have been always obtained with the exception of the ionic [Ru-2(hmb)(2)(-Cl)(3)][TpBr3] (5), which formed independently of the ratio of reactants and reaction conditions employed. The ionic [Ru(CH3OH)(cym)((2)-BpBr3)][X] (10: X=PF6, 12: X=O3SCF3) and the neutral [Ru(O2CCF3)(cym)((2)-BpBr3)] (11) have been obtained by a metathesis reaction with corresponding silver salts. All complexes 1-12 have been characterized by analytical and spectroscopic data (IR, ESI-MS, H-1 and (CNMR)-C-13 spectroscopy). The structures of the thallium and calcium derivatives of ligand TpBr3, [Tl(TpBr3)] and [Ca(dmso)(6)][TpBr3](2)2DMSO, of the complexes 1, 4, 5, 6, 11, and of the decomposition product [RuCl(cym)(Hpz(iPr,4Br))(2)][Cl] (7) have been confirmed by using single-crystal X-ray diffraction. Electrochemical studies showed that 1-9 and 11 undergo a single-electron (RuRuIII)-Ru-II oxidation at a potential, measured by cyclic voltammetry, which allows comparison of the electron-donor characters of the bis- and tris(pyrazol-1-yl)borate and arene ligands, and to estimate, for the first time, the values of the Lever E-L ligand parameter for BpBr3, TpBr3, and Tp(iPr,4Br). Theoretical calculations at the DFT level indicated that both oxidation and reduction of the Ru complexes under study are mostly metal-centered with some involvement of the chloride ligand in the former case, and also demonstrated that the experimental isolation of the (3)-binuclear complex 5 (instead of the mononuclear 5) is accounted for by the low thermodynamic stability of the latter species due to steric reasons.

Synthesis and characterization of COPPER(II) 4´-phenyl-terpyridine compounds and catalytic application for aerobic oxidation of benzylic alcohols

The reactions between 4'-phenyl-terpyridine (L) and nitrate, acetate or chloride Cu(II) salts led to the formation of [Cu(NO3)(2)L] (1), [Cu(OCOCH3)(2)L]center dot CH2Cl2 (2 center dot CH2Cl2)and [CuCl2L]center dot[Cu(Cl)(mu-Cl)L](2) (3), respectively. Upon dissolving 1 in mixtures of DMSO-MeOH or EtOH-DMF the compounds [Cu(H2O){OS(CH3)(2)}L]-(NO3)(2) (4) and [Cu(HO)(CH3CH2OH)L](NO3) (5) were obtained, in this order. Reaction of 3 with AgSO3CF3 led to [CuCl(OSO2CF3)L] (6). The compounds were characterized by ESI-MS, IR, elemental analysis, electrochemical techniques and, for 2-6, also by single crystal X-ray diffraction. They undergo, by cyclic voltammetry, two single-electron irreversible reductions assigned to Cu(II) -> Cu(I)and Cu(I) -> Cu(0) and, for those of the same structural type, the reduction potential appears to correlate with the summation of the values of the Lever electrochemical EL ligand parameter, which is reported for the first time for copper complexes. Complexes 1-6 in combination with TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl radical) can exhibit a high catalytic activity, under mild conditions and in alkaline aqueous solution, for the aerobic oxidation of benzylic alcohols. Molar yields up to 94% (based on the alcohol) with TON values up to 320 were achieved after 22 h.