Medidas de concentração de radônio proveniente de argamassas de cimento portland, gesso e fosfogesso

Portland cement being very common construction material has in its composition the natural gypsum. To decrease the costs of manufacturing, the cement industry is substituting the gypsum in its composition by small quantities of phosphogypsum, which is the residue generated by the production of fertilizers and consists essentially of calcium dihydrate and some impurities, such as fluoride, metals in general, and radionuclides. Currently, tons of phosphogypsum are stored in the open air near the fertilizer industries, causing contamination of the environment. The 226 Ra present in these materials, when undergoes radioactive decay, produces the 222Rn gas. This radioactive gas, when inhaled together with its decay products deposited in the lungs, produces the exposure to radiation and can be a potential cause of lung cancer. Thus, the objective of this study was to measure the concentration levels of 222Rn from cylindrical samples of Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar from the state of Paraná, as well as characterizer the material and estimate the radon concentration in an environment of hypothetical dwelling with walls covered by such materials. Experimental setup of 222Rn activity measurements was based on AlphaGUARD detector (Saphymo GmbH). The qualitative and quantitative analysis was performed by gamma spectrometry and EDXRF with Au and Ag targets tubes (AMPTEK), and Mo target (ARTAX) and mechanical testing with x- ray equipment (Gilardoni) and the mechanical press (EMIC). Obtained average values of radon activity from studied materials in the air of containers were of 854 ± 23 Bq/m3, 60,0 ± 7,2 Bq/m3 e 52,9 ± 5,4 Bq/m3 for Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar, respectively. These results extrapolated into the volume of hypothetical dwelling of 36 m3 with the walls covered by such materials were of 3366 ± 91 Bq/m3, 237 ± 28 Bq/m3 e 208 ± 21 Bq/m3for Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar, respectively. Considering the limit of 300 Bq/m3 established by the ICRP, it could be concluded that the use of Portland cement plaster in dwellings is not secure and requires some specific mitigation procedure. Using the results of gamma spectrometry there were calculated the values of radium equivalent activity concentrations (Raeq) for Portland cement, gypsum and phosphogypsum mortar, which were obtained equal to 78,2 ± 0,9 Bq/kg; 58,2 ± 0,9 Bq/kg e 68,2 ± 0,9 Bq/kg, respectively. All values of radium equivalent activity concentrations for studied samples are below the maximum level of 370 Bq/kg. The qualitative and quantitative analysis of EDXRF spectra obtained with studied mortar samples allowed to evaluate quantitate and the elements that constitute the material such as Ca, S, Fe, and others.

Avaliação da influência do nacl em pastas de cimento portland para cimentação de poços de petróleo em zonas evaporíticas

One of the major current challenges for oilwell companies is the extraction of oil from evaporitic zones, also known as pre-salt basins. Deep reservoirs are found under thick salt layers formed from the evaporation of sea water. Salt layers seal the flow of oil from underneath rock formations, which store hydrocarbons and increase the probability of success in oil and gas exploration. Oilwells are cemented using Portland-based slurries to promote mechanical stability and zonal isolation. For pre-salt oilwells, NaCl must be added to saturate the cement slurries, however, the presence of salt in the composition of slurries affects their overall behavior. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the effect of the addition of 5 to 25% NaCl on selected properties of Portland-based slurries. A series of tests were carried out to assess the rheological behavior, thickening time, free water and ultrassonic compressive strength. In addition, the slurries were also characterized by thermal analysis, X ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showed that the addition of NaCl affected the thickening time of the slurries. NaCl contents up to 10% shortened the thickening time of the slurries. On the other hand, concentrations in excess of 20% not only extended the thickening time, but also reduced the strength of hardened slurries. The addition of NaCl resulted in the formation of a different crystalline phase called Friedel´s salt, where free chlorine is bonded to tricalcium aluminate

influência da adição de diferentes sais em pastas de cimento portland para cimentação de poços de petróleo

One of the great challenges at present time related with the materials area concerns of products and processes for use in petroleum industry, more precisely related to the Pre-salt area. Progresses were reached in the last years allowing the drilling of the salt layer, with the time reduction for drilling and larger success at the end. For the oil wells companies the preponderant factor is the technology, however, in spite of the progress, a series of challenges is still susceptible to solutions and one of them refers to the slurries preparation for cementing in those areas. Inside of this context, this study had for objective to analyze the influence of the salts NaCl, KCl, CaSO4 and MgSO4 in strength and chemical structure of the hydrated products. As methodology, they were prepared and analyzed cement slurries with varied concentrations of these salts that are commonly found in the saline formations. The salts concentrations used in formulations of the slurries were of 5%, 15% and 30%. The slurries were formulated with specific weight of 15,8 lb / gal and the cement used was Class G. Strength tests were accomplished in samples cured by 24 hours and 28 days. Also were realized crystallographic characterization (XRD) and morphologic (SEM). In agreement with the presented results, it is observed that the largest resistance values are attributed to the slurries with concentration of 15%. There was reduction of the strength values of the slurries formulated with concentration of 30%. Through the characterization microstructural it was possible to note the salts influence in the main cement hydrated products

Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação

The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole

Sustentabilidade do betão: Comportamento de betões com substituição parcial de cimento portland por adições quase inertes

Os betões atuais são materiais com custos extremamente competitivos devido ao baixo custo do cimento Portland. Contudo, os elevados níveis de emissões de C02 gerados na sua produção provocam o aumento do custo final do produto, tanto económico como ambiental. Devido a esta situação algumas adições têm sido estudadas como alternativas para substituir parcialmente os conteúdos de cimento no fabrico de betão. Uma vez que existem grandes quantidades de pó de mármore inutilizadas na região de Évora decidiu-se avaliar o seu comportamento. O pó de mármore foi adicionado em certas percentagens de forma a reduzir os conteúdos de cimento, permitindo avaliar se este iria manter e/ou melhorar as características de resistência à compressão e trabalhabilidade do betão. Além de avaliado o comportamento desta adição, o mesmo foi também comparado com a adição de filer calcário nas mesmas percentagens. Os resultados obtidos demonstraram a exequibilidade da utilização de ambas as adições. ABSTRACT: Concretes currently used in construction are materials with very competitive costs due to the low cost of Portland cement. However, high levels of C02 emissions generated in its production cause an increase of the final cost of the product, both economically and environmentally. Due to this situation, some additions have been studied as alternatives to replace partially cement contents in concrete production. Since there are large quantities of marble dust in the region of Évora, it was decided to evaluate his behavior. The marble dust was added in known percentages so the cement contents could be reduced, allowing evaluating if it will maintain and/or improve the characteristics of the compressive strength and workability of the concrete. ln addition to evaluating the behavior of marble dust, this addition was also compared with the addition of limestone filler in the same percentages. The results demonstrated the feasibility of using both additions.

Estudo da substituição de agregados miúdos naturais por pó de pedra em concreto de cimento portland

The sharp consumption of natural resources by the construction industry has motivated numerous studies concerning the application of waste to replace partially or fully, some materials, such as aggregates, thereby reducing the environmental impact caused by the extraction of sand and crushing process. The application of stone dust from crushing process arising as an aggregate for the production of Portland cement concrete is a viable alternative in view of the high cost of natural sands, in addition to the environmental damage which causes its operation to the environment. The stone dust has reduced cost compared to natural sand because it is produced in the beds of their own quarries, which are usually located close to major urban centers. This study examined the feasibility of using stone dust from the crushing of rock gneisses in the state of Bahia, replacing natural quartz sand. In the development of scientific study was conducted to characterize physical and chemical raw materials applied and molded cylindrical specimens , using as reference values Fck 20, Fck 25 and Fck 30 MPa ( resistance characteristic of the concrete after 28 days) in following compositions stone powder: 10%, 30%, 50 %, 100% and 100% with additive. The specimens were cured and subjected to the tests of compressive strength and water absorption, then the samples were subjected to the tests of X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results obtained showed that the composition with 10% stone powder showed the best results regarding the physical and mechanical tests performed, confirming the reduction in compressive strength and increased water uptake increased as the content of the powder stone in the concrete composition

Influência da adição de gres porcelanato no comportamento mecânico e microestrutural em pastas de cimento portland para cimentação de poços de petróleo

Cementation operation consists in an extremely important work for the phases of perforation and completion of oil wells, causing a great impact on the well productivity. Several problems can occur with the cement during the primary cementation, as well as throughout the productive period. The corrective operations are frequent, but they are expensive and demands production time. Besides the direct cost, prejudices from the interruption of oil and gas production till the implementation of a corrective operation must be also taken into account. The purpose of this work is the development of an alternative cement paste constituted of Portland cement and porcelainized stoneware residue produced by ceramic industry in order to achieve characteristics as low permeability, high tenacity, and high mechanical resistance, capable of supporting various operations as production or oil wells recuperation. Four different concentration measures of hydrated paste were evaluated: a reference paste, and three additional ones with ceramic residue in concentrations of the order of 10%, 20% and 30% in relation to cement dough. High resistance and low permeability were found in high concentration of residues, as well as it was proved the pozolanic reactivity of the residue in relation to Portland cement, which was characterized through x-ray and thermogravimetry assays. It was evident the decrease of calcium hydroxide content, once it was substituted by formation of new hydrated products as it was added ceramic residue

Caracterização reológica de pastas de cimento portland de alta resistência contendo diferentes tipos de polímeros superabsorventes pela técnica de reometria rotacional

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.

Características físicas e mecânicas de misturas de solo, cimento e cinzas de bagaço de cana-de-açúcar

This work was done with the objective of studying some physical and mechanical characteristics of the sugarcane bagasse ash added to a soil-cement mixture, in order to obtain an alternative construction material. The sugarcane bagasse ash pre-treatment included both sieving and grinding, before mixing with soil and cement. Different proportions of cement-ash were tested by determining its standard consistence and its compressive resistance at 7 and 28 days age. The various treatments were subsequently applied to the specimens molded with different soil-cement-ash mixtures which in turns were submitted to compaction, unconfined compression and water absorption laboratory tests. The results showed that it is possible to replace up to 20% of Portland cement by sugarcane bagasse ash without any damage to the mixture's compressive strength.

Avaliação da durabilidade de concretos autoadensáveis com reduzido teor de cimento e elevados teores de adições minerais

A indústria de concreto é uma grande consumidora de recursos naturais, seja para a produção de agregados, ou para a produção de cimento Portland, onde grandes quantidades de calcário são extraídas. Além disso, a indústria do cimento tem uma grande contribuição na emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa, portanto iniciativas que busquem reduzir o consumo de cimento nos concretos são importantes para a sustentabilidade das construções. Este trabalho avalia parâmetros de durabilidade de concretos autoadensáveis (CAA) com baixo consumo de cimento e elevados teores de cinza volante e metacaulim, com e sem a adição de cal, em comparação a dois concretos sem adições. Foram avaliados CAA com consumos de cimento entre 150 e 200 kg por m3 de concreto. Os ensaios realizados foram de resistividade, difusão de íons cloreto (LNEC E-463/2004), carbonatação acelerada e absorção por capilaridade. Os resultados demonstram a aptidão em produzir CAA com misturas terciárias e quaternárias com baixo consumo e que atendam as resistências correntes aos 28 dias (30 a 40 MPa), proporcionando ainda ganhos acentuados na durabilidade e elevadas resistências aos 90 dias.

Efeito de aditivos minerais sobre as propriedades de chapas cimento-madeira

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de dois tipos de aditivos minerais (microssílica e metacaulim) sobre as propriedades de chapas de cimento-madeira, aplicando-se diferentes teores aditivos (0, 20 e 30%). O aglomerante empregado na produção dos painéis foi o cimento Portland tipo ARI, juntamente com partículas de madeira de Eucalyptus urophylla. Os resultados indicaram que a adição dos aditivos minerais não causou melhorias significativas nas propriedades mecânicas avaliadas. Já, em relação às propriedades físicas, o efeito positivo da adição de 20% de microssílica pôde ser observado no ensaio de absorção em água após a imersão em 2 e 24 horas. O aditivo metacaulim não apresentou tendência clara, porém, de forma geral, a sua adição causou redução na qualidade das chapas.

Mistura de três espécies de reflorestamento na produção de painéis cimento-madeira

Este trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade técnica de produção de painéis cimento-madeira compostos por diferentes proporções de resíduos das madeiras de cedro-australiano (Toona ciliata M. Roem.), Pinus taeda e clone de híbrido de Eucalyptusgrandis x Eucalyptus urophylla,utilizando-se dois processos distintos de cura: vaporização e climatização. Foi utilizado o cimento Portland CP V - ARI/Plus como aglomerante e o cloreto de cálcio como aditivo químico. As partículas de madeira foram previamente tratadas em água fria durante 24 h. Foram considerados os seguintes parâmetros: relação madeira/cimento - 1/2,75; relação água/cimento - 1/2,5 (base peso do cimento); taxa de água de hidratação/cimento - 25% (base peso do cimento); aditivo químico - 4% (base peso do cimento); densidade nominal - 1,10 g/cm³; e dimensões dos painéis - 480 x 480 x 150 mm. Os parâmetros de prensagem foram: temperatura ambiente, pressão específica de 40 kgf/cm² e tempo de 10 min. O tempo de grampeamento foi de 24 h. As propriedades avaliadas foram absorção de água e inchamento em espessura após 24 h, flexão estática, compressão e ligação interna. O experimento foi instalado segundo um delineamento inteiramente casualizado com três repetições e seis tratamentos, arranjados num esquema fatorial de três composições x dois processos de cura. Os painéis compostos pela mistura de T. ciliata com o clone de Eucalyptus apresentaram valores médios superiores para inchamento em espessura e resultados inferiores para a maioria das propriedades mecânicas. A cura a vapor melhorou as propriedades físicas, mas afetou negativamente a maioria das propriedades mecânicas.

Características físicas e mecânicas de misturas de solo, cimento e cinzas de bagaço de cana-de-açúcar

Este trabalho teve por finalidade analisar algumas características de misturas de solo, cimento e cinzas de bagaço de cana-de-açúcar para sua possível utilização na fabricação de materiais alternativos de construção. Para tal, amostras de cinzas de bagaço de cana-de-açúcar foram submetidas a um tratamento prévio que consistia de peneiramento e moagem, antes de serem incorporadas às misturas de solo e cimento. Diferentes combinações de cimento-cinzas foram estudadas, determinando-se, para cada uma delas, a consistência normal e a resistência à compressão simples, aos 7 e 28 dias. Posteriormente, corpos-de-prova moldados com tais misturas de solo-cimento-cinzas foram submetidos a ensaios de compactação, compressão simples e absorção de água. Os resultados indicaram a possibilidade de substituir até 20% do cimento Portland, na mistura, por cinzas de bagaço de cana-de-açúcar, sem prejuízo da resistência à compressão simples.

Incorporação de casca de arroz e de braquiária e seus efeitos nas propriedades físicas e mecânicas de tijolos de solo-cimento

A forma indiscriminada de extração dos recursos naturais e a poluição gerada pelos resíduos promovem impactos sobre o meio ambiente e é motivo de grande preocupação. Visando a oferecer alternativas de destinação de resíduos agrícolas, o presente trabalho estudou composições da mistura de solo-cimento-resíduo agrícola, tendo como objetivo principal determinar os teores máximos de resíduos a serem incorporados sem o comprometimento de suas características mecânicas. Foram utilizados dois tipos de resíduos vegetais (cascas de arroz e de braquiária) e utilizou-se o cimento Portland CP II-F-32 para a composição dos tratamentos. Nas combinações, os teores de cimento e resíduo variaram desde 100% de cimento e 0% de resíduo, até 60% de cimento e 40% de resíduo. Os tijolos foram prensados com o auxílio de máquina de fabricação de tijolos e submetidos aos ensaios de compressão simples e absorção de água. Os melhores resultados, em termos de resistência à compressão simples e de absorção de água, foram obtidos pelos tratamentos com substituição de 10% de resíduos vegetais em relação ao teor de cimento. De forma geral, os resultados sugerem a possibilidade do uso desses resíduos no teor de 10%, sem o comprometimento das propriedades mecânicas relacionadas à resistência e à absorção de água dos tijolos de solo-cimento.

Análise de parâmetros influentes na cromaticidade e no comportamento mecânico de concretos à base de cimento branco

Com o desenrolar dos processos de competitividade e globalização, novas tecnologias vem sendo desenvolvidas e estão se espalhando com velocidade cada vez maior. Em particular, nos últimos anos, observa-se um elevado número de novos materiais sendo introduzidos nas edificações. A questão é que estes novos materiais apresentam características e comportamentos diferentes e, muitas vezes, ainda pouco conhecidos e estudados. O cimento Portland branco estrutural enquadra-se neste contexto, pois as modificações necessárias na constituição do cimento convencional, para manipular sua cor, acabam por afetar seu comportamento. Diante do crescimento do consumo deste produto nos últimos anos, as pesquisas científicas de concretos à base de cimento branco, que eram raras, foram intensificadas. Com o objetivo de colaborar para a caracterização do comportamento mecânico deste material, montou-se um programa experimental para analisar como a variação de alguns parâmetros básicos, como tipo de agregado graúdo (basalto e calcário), agregado miúdo (areia e calcário), adições de sílica ativa e relação água/aglomerante (0.42, 0.51 e 0.60) afeta a resistência mecânica e o módulo de deformação de concretos brancos produzidos com um dos dois cimentos brancos estruturais disponíveis no Brasil. Além do mais, as obras com utilização de concretos brancos se caracterizam por possuir um forte apelo estético. Neste caso, as exigências tradicionais, como comportamento mecânico e durabilidade, não são suficientes para caracterizar o desempenho do material. Na produção deste tipo de concreto, a cor passa a se constituir em um parâmetro de qualidade crítico, e seu controle é fundamental. A simples utilização de cimento branco não irá necessariamente permitir satisfazer as exigências de cor. A cromaticidade da mistura de concreto dependerá de todos os materiais envolvidos no processo. Neste programa de pesquisa, o controle cromático foi realizado através do método espectrofotométrico, sendo monitorados os parâmetros L*a*b*. Quanto ao comportamento mecânico os resultados foram adequados, não apresentando tendências diferentes daquelas apresentadas por concretos convencionais. Para a análise cromática a estratégia de ensaio se mostrou muito satisfatória, já que os parâmetros medidos conseguiram representar os efeitos que os materiais constituintes produzem na cor final das superfícies de concreto. Os dados coletados indicaram que os agregados calcários são mais adequados para a produção de concretos brancos, sendo de fundamental importância utilizar uma fração muito fina de tonalidade bem clara. A melhoria da durabilidade estética através da aplicação de sistemas de proteção também foi avaliada, indicando que sistemas de proteção hidrofugantes são os que menos alteram os parâmetros cromáticos do concreto branco.