The Deleterious Chemical Effects of Concentrated Deicing Solutions on Portland Cement Concrete, Technical Appendices, TR-480, 2008

This research project investigated the effects of concentrated brines of magnesium chloride, calcium chloride, sodium chloride, and calcium magnesium acetate on portland cement concrete. Although known to be effective at deicing and anti-icing, the deleterious effects these chemicals may have on concrete have not been well documented. As a result of this research, it was determined that there is significant evidence that magnesium chloride and calcium chloride chemically interact with hardened portland cement paste in concrete resulting in expansive cracking, increased permeability, and a significant loss in compressive strength. Although the same effects were not seen with sodium chloride brines, it was shown that sodium chloride brines have the highest rate of ingress into hardened concrete. This latter fact is significant with respect to corrosion of embedded steel. The mechanism for attack of hardened cement paste varies with deicer chemical but in general, a chemical reaction between chlorides and cement hydration products results in the dissolution of the hardened cement paste and formation of oxychloride phases, which are expansive. The chemical attack of the hardened cement paste is significantly reduced if supplementary cementitious materials are included in the concrete mixture. Both coal fly ash and ground granulated blast furnace slag were found to be effective at mitigating the chemical attack caused by the deicers tested. In the tests performed, ground granulated blast furnace slag performed better as a mitigation strategy as compared to coal fly ash. Additionally, siloxane and silane sealants were effective at slowing the ingress of deicing chemicals into the concrete and thereby reducing the observed distress. In general, the siloxane sealant appeared to be more effective than the silane, but both were effective and should be considered as a maintenance strategy.

Letter health consultation : Northwest States Portland Cement Company site, site, Mason City, Iowa EPA facility ID: IAD98053431 (2008)

This letter has been prepared as a consultation to EPA regarding the third five year review of the Northwestern States Portland Cement Company Site, located North of Mason City, Iowa in Cerro Gordo County to provide an evaluation of the public health status of the site.

Methods to Increase Durability of Reactive ("D" Cracking) Coarse Aggregate in Portland Cement Concrete, MLR-73-01, 1973

The coarse aggregates used for Portland Cement concrete in southwest Iowa have exhibited a poor serviceability. This early failure is attributed to a characteristic commonly referred as "D" cracking. "D" line cracking is a discolored area of concrete caused by many fine, parallel hairline cracks. "D" line cracking is primarily caused by the movement of water in and through coarse aggregate with a unique pore structure. The presence of the water in the aggregates at the time of freezing causes the "D" cracking to occur and early failure. By making the pore structure less permeable to moisture, it is thought the durability factor of the concrete should increase. By drying the aggregate before mixing and then mixing with the cement, the particles of cement should enter the outer pore structure, and upon hydration make the pore structure less permeable to moisture.

Demonstration and Field Evaluation of Alternative Portland Cement Concrete Pavement Reinforcement Materials, Construction Report, HR-1069, 1998

The function of dowel bars is the transfer of a load across the transverse joint from one pavement slab to the adjoining slab. In the past, these transfer mechanisms have been made of steel. However, pavement damage such as loss of bonding, deterioration, hollowing, cracking and spalling start to occur when the dowels begin to corrode. A significant amount of research has been done to evaluate alternative types of materials for use in the reinforcement of concrete pavements. Initial findings have indicated that stainless steel and fiber composite materials possess properties, such as flexural strength and corrosion resistance, that are equivalent to the Department of Transportation specifications for standard steel, 1 1/2 inch diameter dowel bars. Several factors affect the load transfer of dowels; these include diameter, alignment, grouting, bonding, spacing, corrosion resistance, joint spacing, slab thickness and dowel embedment length. This research is directed at the analysis of load transfer based on material type and dowel spacing. Specifically, this research is directed at analyzing the load transfer characteristics of: (a) 8-inch verses 12-inch spacing, and (b) alternative dowel material compared to epoxy coated steel dowels, will also be analyzed. This report documents the installation of the test sections, placed in 1997. Dowel material type and location are identified. Construction observations and limitations with each dowel material are shown.

Caracterização de cimento odontológico obtido a partir de um vidro preparado pelo método dos precursores poliméricos

Glass ionomer cements are glass and polymer composite materials. These materials currently find use in dentistry. The purpose of this work is to obtain glass powders based on the composition 4.5SiO2 - 3Al2O3 - 2CaO to be used in dentistry. The powders were prepared by a chemical route at 700 0C. The properties of glass ionomer cements obtained from powders prepared at 700 ºC were studied. Diametral tensile strength and microhardness were evaluated for the experimental glass ionomer cements and a commercial material. It was concluded that the properties of experimental cements were similar to those of the commercial ones.

Uso das técnicas de infravermelho e de ressonância magnética nuclear na caracterização da reação ácido-base de um cimento odontológico experimental

Glass ionomer cements (GICs) are products of the acid-base setting reaction between an finely fluoro-alumino silicate glass powder and poly(acrylic acid) in aqueous solution. The sol gel method is an adequate route of preparation of the glasses used to obtain the GICs. The objective of this paper was to compare two powders: a commercial and an experimental and to investigate the structural changes during hardening of the cements by FTIR and Al MAS NMR. These analyses showed that the experimental glass powder reacted with organic acid to form the GICs and it is a promising material to manufacture dental cements.

Especiação de cromo em cimentos e derivados de cimento brasileiros

A method for determination of Cr(III) and Cr(VI) in cement and cement-related materials was studied. Molecular absorption spectrophotometry based on 1,5-diphenylcarbazide as chromogenic reagent was used for determination of Cr(VI) after alkaline extraction. The total chromium concentration was determined using flame atomic absorption spectrometry (FAAS) after complete sample decomposition by fusion. The quantification of Cr(III) was accomplished by subtracting the Cr(VI) concentration from the total chromium concentration. The concentration of Cr(III) in the samples ranged from 10.9 to 88.0 mg kg-1, whereas only in few samples the Cr(VI) concentration was higher than the value established by the European Community to this type of sample [2 mg kg-1 Cr(VI)].

Determinação espectrofotométrica de cloreto em cimento após preparo de amostra por piroidrólise

A method based on pyrohydrolysis was proposed for cement sample preparation and further chloride determination by spectrophotometry using flow injection analysis. Analytical parameters were evaluated and, under the selected conditions, the calibration curve was linear in the range of 0.2 to 10.0 µg mL-1 with r2 = 0.998. The limit of detection was5 µg g-1 of chloride and the relative standard deviation was less than 7%. The proposed pyrohydrolysis method is relatively simple and can be used for sample preparation for further spectrophotometric determination of low concentrations of chloride in cement.

Method for determining the photocatalytic potential of portland cement mortar containing TiO2 for decomposing the pollutant nitrogen monoxide

Photocatalytic materials can minimize atmospheric pollution by decomposing certain organic and inorganic pollutants using sunlight as an energy source. In this paper, the development of a methodology to measure the photocatalytic potential of mortar containing TiO2 nanoparticles is reported. The results indicate that up to 40% of NOx can be degraded by Portland cement mortar containing 30-50% of TiO2, which validates the method developed for evaluating the photocatalytic potential of materials.

Comportamento resiliente de um solo argiloso da região de Viçosa-MG no estado natural e estabilizado com cimento e alcatrão fracionado

A importância do estudo das características resilientes dos solos e das misturas estabilizadas quimicamente justifica-se pela necessidade de conhecer o seu comportamento mecânico, sob a ação de cargas repetidas e transientes, quando constituintes do pavimento de estradas florestais. O método tradicional de determinação do módulo de resiliência, em laboratório, requer o emprego de um equipamento triaxial de cargas repetidas, que é relativamente complexo e caro, o que leva à necessidade de se desenvolver métodos mais simples para determinação do módulo de resiliência. Assim, buscou-se com este trabalho determinar o módulo de resiliência de um solo argiloso comum na região de Viçosa-MG em seu estado natural e quando estabilizado com cimento e alcatrão, como também propor correlações empíricas entre este e outros parâmetros geotécnicos de fácil obtenção em laboratório.

Chapa aglomerada de cimento-madeira de Hevea brasiliensis Müll. Arg.

Chapas de partículas de cimento-madeira foram confeccionadas com a madeira de quatro clones de Hevea brasiliensis Müll. Arg. (seringueira): IAN 717, IAN 873, GT 711 e AVROS 1301. Confeccionaram-se as chapas na proporção de 1:4:1 (madeira:cimento:água) por peso e nas dimensões de 450 x 450 x 13 mm e densidade nominal de 1,4 g/cm³, com a adição de 4% de cloreto de cálcio di-hidratado (CaCl2.2H2O) como acelerador. Foram testadas partículas fervidas e não-fervidas dos quatro clones, totalizando oito tratamentos, sendo em cada um destes, com quatro repetições, avaliadas as propriedades mecânicas e físicas das chapas, segundo a norma ASTM D 1037 - 96a. De forma geral, os melhores resultados de propriedades físicas e mecânicas foram obtidos nas chapas com partículas do clone AVROS 1301. No teste de hidratação do cimento, a madeira de seringueira in natura foi classificada como de "inibição extrema", porém com a adição de CaCl2 o foi como de "baixa inibição". Essa madeira se mostrou tecnicamente viável à produção de chapas de cimento-madeira, independentemente do clone.

Avaliação do potencial do grits como material de construção na produção de tijolos de solo-cimento

O "grits" é um resíduo sólido de características arenosas e coloração acinzentada, gerado pela indústria de polpa kraft durante a etapa de recuperação do licor branco empregado no cozimento dos cavacos de madeira. O objetivo deste trabalho foi estudar o potencial do grits como material de construção, considerando-se a sua empregabilidade na fabricação de tijolos de solo-cimento. Para a determinação da quantidade ideal de resíduo a ser utilizada, foram estudados os traços em volume 1:14:0; 1:10,5:3,5; 1:7:7; 1:3,5:10,5; e 1:0:14 de cimento, solo e grits, respectivamente. Os materiais foram caracterizados por meio de ensaios de análise granulométrica, limite de liquidez e limite de plasticidade, e os resultados foram de acordo com as prescrições normativas. O ensaio prático da caixa também foi usado para verificar os materiais, e os resultados atenderam às recomendações. Uma vez realizado o ensaio de compactação para obter o teor de umidade ótima, os tijolos foram produzidos com 90% desse valor, pois a resistência à compressão é favorecida com o material do ramo seco. No entanto, durante a moldagem não foi possível produzir tijolos com os traços 1:3,5:10,5 e 1:0:14, pois, nesses casos, as misturas de solo-cimento-grits não apresentaram plasticidade suficiente. Os tijolos produzidos com os demais traços foram, então, submetidos a ensaios de resistência à compressão e de absorção. Em relação à resistência à compressão, aos 28 dias todos os traços apresentaram valores médios superiores ao estabelecido pela normalização, que é de 2,0 MPa. Os tijolos fabricados com maior quantidade de grits apresentaram melhor desempenho no que se refere à resistência mecânica. Assim, este estudo não apenas apresenta o benefício ambiental de destinar corretamente o resíduo, como também contribui com novos materiais para a construção civil.

Avaliação térmica de placas de argamassa de cimento e casca de arroz aquecidas por resistência elétrica

Neste trabalho, apresenta-se uma proposta alternativa para o sistema de aquecimento de piso por resistência elétrica em granjas de aves e suínos. Após o dimensionamento do sistema, foram confeccionadas placas com argamassa de cimento, areia e casca de arroz, com diferentes traços, a fim de avaliar esse material alternativo de construção, sendo construído um controlador eletrônico de temperatura para dar mais autonomia ao sistema de aquecimento. O sistema mostrou-se eficiente no controle da temperatura da placa. Dentre os traços analisados, aquele com a placa mista de argamassa convencional e casca de arroz demonstrou melhor desempenho.

Características físicas e mecânicas de misturas de solo, cimento e casca de arroz

Na presente pesquisa, estudaram-se os efeitos da adição da casca de arroz nas propriedades físico-mecânicas da mistura de solo-cimento, visando a obter composições de solo-cimento-casca de arroz com potencialidade para fabricação de materiais alternativos de construção. Foram realizados o fracionamento, o peneiramento e o pré-tratamento em solução de cal da casca de arroz. Foram determinadas as características físicas do solo e da casca de arroz, sendo executados ensaios de dosagem das misturas de solo-cimento-casca de arroz, aplicando-se às mesmas os ensaios de compactação normal de Proctor e o de compressão simples. Posteriormente, as composições de solo-cimento-casca de arroz foram submetidas aos ensaios de compressão simples e de tração na compressão diametral, aos 7 e aos 28 dias de idade, e de absorção d'água. Depois de determinadas as principais características físicas e mecânicas, pôde-se concluir que as misturas de solo + teor de 12% de combinações de cimento e casca de arroz se apresentaram como materiais promissores para a fabricação de elementos construtivos, a serem utilizados em construções e instalações rurais.

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

A durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento é um dos fatores mais importantes para a colocação desse material no mercado consumidor. A utilização de polímeros em concreto e argamassa, com o objetivo de melhorar sua durabilidade, é cada vez mais freqüente. Este estudo visou à caracterização de propriedades físicas e mecânicas de compósito biomassa vegetal-cimento modificado com polímeros e a análise da durabilidade desse compósito. Foi testado um polímero de base acrílica em compósitos produzidos com resíduo de Pinus caribaea. Foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado, por meio de ciclos de molhamento e secagem, por imersão em água quente e ensaio de envelhecimento natural. As propriedades físicas do compósito avaliadas foram a massa específica aparente e a absorção total de água por imersão. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de resistência à tração na flexão, analisando-se a tensão e a energia de ruptura. Os corpos-de-prova foram extraídos de placas executadas por simples prensagem. Ensaios de microscopia eletrônica de varredura foram utilizados para observar o estado da fibra e da matriz após os processos de envelhecimento. O uso de polímero melhorou o desempenho mecânico do compósito nas primeiras idades e também promoveu significativa redução da capacidade de absorção de água, demonstrando que o uso desse material pode vir a melhorar a durabilidade desses compósitos, uma vez que reduziu sensivelmente sua capacidade de absorção.