A Videogrammetric As-Built Data Collection Method for Digital Fabrication of Sheet Metal Roof Panels

A roofing contractor typically needs to acquire as-built dimensions of a roof structure several times over the course of its build to be able to digitally fabricate sheet metal roof panels. Obtaining these measurements using the exiting roof surveying methods could be costly in terms of equipment, labor, and/or worker exposure to safety hazards. This paper presents a video-based surveying technology as an alternative method which is simple to use, automated, less expensive, and safe. When using this method, the contractor collects video streams with a calibrated stereo camera set. Unique visual characteristics of scenes from a roof structure are then used in the processing step to automatically extract as-built dimensions of roof planes. These dimensions are finally represented in a XML format to be loaded into sheet metal folding and cutting machines. The proposed method has been tested for a roofing project and the preliminary results indicate its capabilities.

Generalized phenomenological model for the viscoelasticity of idealized asphalts

A generalized theory for the viscoelastic behavior of idealized bituminous mixtures (asphalts) is presented. The mathematical model incorporates strain rate and temperature dependency as well as nonmonotonic loading and unloading with shape recovery. The stiffening effect of the aggregate is included. The model is of phenomenological nature. It can be calibrated using a relatively limited set of experimental parameters, obtainable by uniaxial tests. It is shown that the mathematical model can be represented as a special nonlinear form of the Burgers model. This facilitates the derivation of numerical algorithms for solving the constitutive equations. A numerical scheme is implemented in a user material subroutine (UMAT) in the finite-element analysis (FEA) code ABAQUS. Simulation results are compared with uniaxial and indentation tests on an idealized asphalt mix. © 2014 American Society of Civil Engineers.

内陆湖沼相和近海沼泽相沉积环境煤中微量元素和矿物的对比研究—以辽宁北票、江西建新和桥头煤研究为例

Using knowledge of geology, geochemistry, coal petrology, mineralogy, by means of a variety of advanced measuring methods such as inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), inductively coupled atomic emission spectrometry (ICP-AES), X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy with energy-dispersive spectrometer(SEM-EDS), sequential chemical extract and density fractions, the characteristics of trace elements and minerals in Jurassic Beipiao coal mine under inland limnetic sedimentary environment and in late Permian Jianxin and Qiaotou coal mines under paralic swamp sedimentary environment were studied. Compared with the average concentration in the world bituminous coals, the Beipiao coal was characterized by relatively high contents of Sc, Ti, Cr, Co, Ni, Zn, Se, Sr, Zr, Y, Ba, REE and Th, and lower contents of V, Rb, Cd, Sn, Pb, Bi and U; while the Jianxin coal was relatively enriched in Li, Sc, Ga, Sr, Y, Nb, Sb, Th and U, with low concentration of Be, Co, Ni, Cu, Ge, Zr, Mo, Cd, Cs, Ba, Pb and Bi; and the Qiaotou coal was enriched in Li, Sc, Sr, Nb, Ta, Zr, REE, Hf, Th and U, with low concentration of Be, V, Co, Ni, Cu, Ge, Mo, Cd, Cs, Ba, Tl, Pb and Bi. The concentrations of Ca, Mg and K in Beipiao coal are higher than those in Jianxin coal and Qiaotou coal, while Fe, S and Ti in Beipiao coal are lower than those in Jianxin coal and Qiaotou coal. The proximate analysis of coal samples was carried out, which indicated that Beipiao coal was medium- to high- ash (5.92-60.68%) with low sulphur coal, and Jianxin coal and Qiaotou coal was medium to high ash (8.85-46.33%) with high sulphur. The reflectivity was measured, which explained that Beipiao coal belonged to high volatile bituminous coal, Jianxin coal was low volatile bituminous coal and Qiaotou coal was low volatile anthracite. Quantitative maceral analyses were studied. The characteristics of rare earth elements (REE) were investigated, which showed that the total contents of REE were higher than that of the world's average content. With the increase of coal's metamorphic grade, the total contents of REE decreased from 98.5 X 10"6 of Beipiao coal to 94.2 X 10"6 of Jianxin coal, and to 75.9 X 10"6 of Qiaotou coal, and 5Eu reduced which indicated that the element Eu depleted. The characteristics of REE was controlled by the metamorphic grade of coal. And REE were mainly absorbed in clay minerals in Beipiao coal samples, while in Jianxin and Qiaotou coal mines, REE were primarily related to clay mineral and pyrite. The variation of trace elements in vertical direction of coal seams was studied, and the results showed that different trace elements differed greatly. The correlation between trace elements and ash were determined. Four major trace elements (aluminium-silicates, sulphide, carbonate and phosphate) accounted for the occurrence and distribution of most elements studied were determined. Coal samples were separated by density fraction, which showed that Cr, Cu, Mo and Pb were closely related to inorganic matters mainly distributed in P >2.6 and dropped remarkably in the density fractions P <2.3 . The occurrences of Co, Cr, Ni, As, Se, Mo, U were studied directly and quantitatively using sequential chemical extract with six steps, which showed that Co. Ni, Mo and U were mainly in the form of mineral, and As, Se chiefly in the form of organic state, while Cr mostly in the form of organic state and mineral. Major mineral phases presented in the Beipiao coal were Kaolinite, illite, quartz, calcite, and small amount of siderite, barite. While major mineral phases in Jianxin and Qiaotou coal were pyrite, kaolinite, and small amount of marcasite, rutile, sphalerite. This is the first time that the chromite in the coal was discovered in China, which indicates that Cr occurrence appeared in the form of chromite. The ratio of Sr/Ba, Sr/Ca and V/Ni in Beipiao coal mine under inland limnetic is smaller than that of in Jianxin and Qiaotou coal mines under paralic swamp. The ratio of K/Na and Th/U of Beipiao coal mine is higher than that of Jianxin and Qiaotou coal mine, which proved that Beipiao coal was not affected by sea water and Jianxin and Qiaotou coal were affected by sea water. Trace elements such as Cr, Ni, Mo in minerals were analyzed by SEM-EDS. The factors controlling the enrichment of trace elements can be divided into syngenetic stage factors and epigenetic stage factors.

Influence of preparation conditions on the characteristics of activated carbons produced in laboratory and pilot scale systems

The central theme of this investigation is to evaluate the feasibility of using bituminous coal as a precursor material for the production of chars and activated carbons using physical and chemical activation processes. The chemical activation process was accomplished by impregnating the raw materials with different dehydrating agents in different ratios and concentrations, prior to heat treatment (ZnCl2, KCl, KOH, NaOH and Fe2(SO4)3·xH2O). Steam activation of the precursor material was adopted for the preparation of activated carbon using physical activation technology. Different types of bituminous coal; namely, contaminated Columbian (contaminated with pet. coke), pure Columbian, Venezuelan and New Zealand bituminous coal were used in the production processes. BET surface area, micropore area, pore size distribution and total pore volume of the chars and activated carbons were determined from N2 adsorption/desorption isotherm, measured at 77 K. Charring conditions, charring temperature of 800 °C and charring time of 4 h, proved to be the optimum conditions for preparing chars. Contaminated Columbian were found to be the best precursor material for the production of char with reasonable physical characteristics (surface area = 138.1 m2 g-1 and total pore volume of 8.656 × 10-0.2 cm3 g-1). An improvement in the physical characteristics of the activated carbons was obtained upon the treatment of coal with dehydrating agents. Contaminated Columbian treated with 10 wt% ZnCl2 displayed the highest surface area and total pore volume (surface area = 231.5 m2 g-1 and total pore volume = 0.1227 cm3 g-1) with well-developed microporisity (micropore area = 92.3 m2 g-1). Venezuelan bituminous coal using the steam activation process was successful in producing activated carbon with superior physical characteristics (surface area = 863.50 m2 g-1, total pore volume = 0.469 cm3 g-1 and micropore surface area = 783.58 m2 g-1).

Inhibitory Effect of Phosphonium-Based Ionic Liquids on Coal Oxidation

To develop a chemical inhibitor that can efficiently suppress coal oxidation, nine tetraalkylphosphonium-based ionic liquids (ILs) and one imidazolium-based IL [1-allyl-3-methylimidazolium chloride ([AMIm]Cl)] were examined as additives. These ILs were used to treat and investigate the inhibitory effect on the oxidation activity and the structure of lignite coal. Characterization using thermogravimetric analysis showed that phosphonium-based ILs are able to inhibit coal oxidation up to 400 degrees C with the tributylethylphosphonium diethylphosphate ([P-4,P-4,P-4,P-2][DEP]) found to be the most effective. In contrast to the tetraalkylphosphonium-based ILs, inhibition using [AMIm]Cl was only found to be effective at temperatures below 250 degrees C, indicating that the tetraallcylphosphonium-based ILs may be more suitable for the future application of suppressing coal spontaneous combustion over a wide range of temperatures. Fourier transform infrared spectroscopic data showed that the various functional groups change in the coal following IL treatment, which are a decrease in the minerals and hydrogen bonds in all treated coals, while decreased aliphatic hydrocarbon and increased carbonyl bonds only appeared in some samples. During the oxidation of coal, the decomposition of aliphatic hydrocarbon groups is inhibited and the formation of carbonyl groups is delayed, so that the evolved gas concentration decreased, as shown by the temperature-programmed oxidation-mass spectrometry results. The deployment of the [P-4,P-4,P-4,P-2][ DEP] and tributylmethylphosphonium methylsulfate Its as additives also show good inhibitory effect on coal oxidation over the temperature range studied, and a relatively stronger interaction between [P-4,P-4,P-4,P-2] [DEP] and coal is demonstrated by the additive model.

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.

Comportamento e durabilidade de telhas cerâmicas em ambiente marítimo

As telhas cerâmicas são muito utilizadas há séculos no revestimento de coberturas inclinadas em Portugal e em muitos outros países. Alguns casos de degradação acelerada têm vindo a afectar a durabilidade das telhas. Para avaliar o desempenho de telhas cerâmicas em ambiente marítimo foi desenvolvido um estudo experimental baseado em ensaios de envelhecimento artificial acelerado. Este estudo compreende a caracterização de diversos tipos de telhas cerâmicas, o desenvolvimento e realização de ensaios de envelhecimento acelerado realizados em câmara de nevoeiro salino, a avaliação da degradação provocada pelos ensaios acelerados e a comparação com a degradação sofrida por telhas em exposição natural. O estudo pretende reproduzir em laboratório os mecanismos de degradação observados em condições reais e identificar as características mais afectadas, procurando relações significativas entre grandezas relevantes medidas nos materiais antes e depois da acção dos agentes externos. Pretende-se também, com base na análise comparativa dos resultados dos ensaios de envelhecimento sobre diferentes tipos de telhas, identificar parâmetros de composição e de fabrico que contribuem para a degradação e fornecer assim à indústria dados relevantes para melhorar a durabilidade das telhas.

Valorization of solid wastes from cellulose and paper industry

This thesis reports in detail studies of industrial solid wastes valorization as alternative raw materials. All tested wastes are classified as non-hazardous and are generated in the pulp and paper process, including primary sludge, dregs, grits, lime mud and bottom ash (this generated in a process that occurs in parallel to the production of cellulose, whose aim is the production of energy to supply the plant through the combustion of forest biomass in fluidized bed). A detailed general characterization was performed at each waste and according to their characteristics, they were selected some applications in materials with potential use, specifically in Fibercement, Bituminous Mixture for regularization layer and industrial mortars (rendering mortars and cementitious-adhesive). After decided to application each waste was specifically tested to proceed the setting up of formulations containing different content of waste in replacement of the raw conventional material. As an isolated case, the bottom ash was tested not only as an alternative raw material for construction materials, but also it was tested for its use in fluidized bed in which the waste is generated as raw material. Both dregs and bottom ash had undergone special treatment to make possible to obtain a better quality of waste in order do not compromise the final product characteristics and process. The dregs were tested in bituminous mixtures as received and also washed (on the laboratory scale to remove soluble salts) and bottom ash were washed and screened in industrial scale (for removal of soluble salts, especially chlorides and coarse fraction particles elimination - particles larger than 1 mm size). The remaining residues form used in such as received avoiding additional costs. The results indicated potential and some limitations for each application to the use of these wastes as alternative raw material, but in some cases, the benefits in relation to valorization overlap with its limitations in both aspects, environmental and economic.

Nanoporous carbons from sisal residues and their application in hybrid TiO2/carbon photocatalysts for the removal and degradation of phenol in solution

Tese de doutoramento, Química (Química Tecnológica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Acompanhamento dos trabalhos de reabilitação de espaços exteriores à Casa Museu dos Patudos e edifício de apoio: Câmara Municipal de Alpiarça

Relatório de Estágio para obtenção de grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil de Edificações

Reabilitação de edifícios: enquadramento e estudo da reabilitação num grupo empresarial

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações