Estudo da corrosão do aço, induzida por carbonatação, em concretos com adições minerais

As pesquisas com o concreto buscam cada vez mais alternativas para melhorá-lo em desempenho, não apenas nas resistências mecânicas, mas também e principalmente quanto à sua durabilidade. Para isso, a utilização das adições minerais nos concretos, principalmente a partir da década de 80, no Brasil, passaram a fazer parte dos experimentos, em função dos benefícios que trazem para minimizar os problemas patológicos de deterioração do material. No entanto, estudos em concretos com essas adições precisam ser melhor investigados, especialmente na proteção da armadura contra a corrosão. Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o desempenho dos concretos com e sem adições minerais frente à corrosão do aço induzida por carbonatação acelerada. Foram pesquisados, nas relações água/aglomerante (a/ag) nominais de 0,50, 0,60 e 0,70, cinco tipos de concreto, sendo quatro com adições minerais (substituição em massa): cinza volante 25% e 50%, cinza de casca de arroz 25% e escória granulada de alto-forno 70% e um sem adição: 100% cimento CPV-ARI, tomado como referência. Os concretos foram curados por 49 dias em câmara úmida e, em seguida, passaram por um processo de précondicionamento para equilíbrio de umidade interna até completarem 91 dias, segundo recomendações da RILEM-TC116/1999. O processo da corrosão foi induzido por carbonatação (10% de CO2 em volume) e acelerado por ciclos de molhagem/secagem, sendo avaliado através das técnicas eletroquímicas do potencial de corrosão e resistência de polarização bem como do ensaio de perda de massa gravimétrica. Também foram realizados os ensaios complementares de resistência à compressão axial, permeabilidade a gases, absorção capilar d’água, profundidade de carbonatação e pH. Os resultados mostraram que os concretos feitos com adições minerais, principalmente aqueles com altos teores (cinza volante/50% e escória/70%), apresentaram menor proteção para o aço contra a corrosão, quando comparados com o concreto de referência, feito somente com cimento. Portanto, no contexto das presentes condições experimentais, concluiu-se que os concretos com os tipos e teores de adições minerais estudados, para resistências à compressão ≤ 40 MPa e relações a/ag ≥ 0,50, não apresentaram desempenhos adequados no tocante à corrosão do aço induzida por carbonatação, necessitando, no entanto, de mais experimentos que comprovem tal comportamento para concretos em estruturas reais.

Caracterização para o beneficiamento gravimétrico de escória de aço inoxidável com a utilização de concentrador Mozley laboratorial

A formação de escória representa uma das maiores fontes de geração de resíduos na produção de aços inoxidáveis. Ao contrário da escória oriunda de alto-forno, as quais são amplamente estudadas e reutilizadas, a escória de aço inoxidável oriunda do processo FEA (forno elétrico a arco) é objeto de poucos estudos visando a recuperação dos materiais de valor presentes neste resíduo. Este resíduo é normalmente disposto, em grandes áreas, sem tratamento prévio. Esta prática pode representar um perigo à saúde humana devido aos materiais constituintes da escória, como metais tóxicos como, por exemplo, o cromo. Apesar disto, poucas tentativas de eliminar estes contaminantes têm sido feitas. Porém, é possível tratar este resíduo de forma a extrair os metais de valor agregado, como no caso do cromo. Sob um aspecto econômico, processos gravimétricos podem ser aplicáveis a estes tipos de resíduos. Sendo este o objetivo deste trabalho, é mostrado que, com a utilização de um separador mineral laboratorial Mozley, foi possível obter um concentrado contendo cromo, o qual pode ser tratado adequadamente para ser reutilizado, por exemplo, no processo de fabricação de aço.

Utilização de escória granulada de fundição (EGF) em blocos de concreto para pavimentação

Pesquisas de ordem ambiental têm sido objeto de estudos de diversas áreas do conhecimento. No âmbito da Engenharia Civil, o foco tem se voltado no gerenciamento e redução do volume de resíduos gerados, bem como no aprimoramento dos materiais e sistemas utilizados. Conseqüência direta disso são os recentes avanços no desenvolvimento de novos materiais e no aproveitamento de resíduos de outros setores produtivos como subprodutos de valor agregado na cadeia produtiva da construção civil. Desse modo, estudar as possibilidades de reciclagem de resíduos em materiais de construção adquire uma nova dimensão, que extrapola a intenção pura e simples de desenvolver um novo produto. Dentro de uma abordagem holística, deve-se pensar em trabalhos que envolvam reciclagem como contribuintes na criação de subprodutos com valor agregado, bem como suscitadores de discussões mais amplas de desenvolvimento sustentado. O setor de blocos de concreto para pavimentação, por sua vez, tem demonstrado um grande potencial de expansão de mercado, tanto na pavimentação de vias de tráfego intenso como também na urbanização de cidades como elementos de paisagismo. Feitas tais considerações, este trabalho objetiva avaliar as potencialidades de utilização de escórias granuladas de fundição, resíduos da produção de ferro fundido, aqui denominadas EGF, na fabricação de blocos intertravados de concreto para pavimentação A partir de contextualização do tema, procura-se avaliar as vantagens da EGF nestes blocos, como substituição parcial do cimento e também como substituição parcial do agregado miúdo. Para ambas as situações, foram realizados ensaios de resistência mecânica à compressão, desgaste por abrasão e absorção de água, em concretos com diferentes teores de substituição (10, 30 e 50%). O teor de 10% de EGF como substituição parcial de cimento foi o que mais se aproximou do desempenho dos blocos referência. Os resultados também demonstram que não há diferenças significativas entre os blocos referência e o blocos com EGF, quanto ao desgaste por abrasão e absorção de água.

Caracterização tecnológica das argilas da cidade de Cunha para fins de cerâmica artística

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da combustão de carvões e misturas com o coque verde de petróleo injetadas em altos fornos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Viabilidade técnica da fabricação de cimento com mistura de escória de aciaria LD e resíduo de granito

Esse trabalho estuda a viabilidade técnica da fabricação de cimento com uma mistura de resíduo proveniente da serragem de blocos de granito e escória de aciaria LD. Para isso, foi preparada uma mistura desses materiais de modo que a relação %CaO / %SiO2 fosse 1,2. Essa mistura foi fundida e resfriada rapidamente em água. A amostra foi caracterizada e o difratograma de raios X mostrou um material amorfo e a presença das fases mineralógicas Akermanita e Gehlenita, as quais são consideradas como as fases mineralógicas ideais para a atividade hidráulica. Essa mistura foi adicionada ao clínquer para a fabricação de cimento. Com o cimento fabricado, foram feitos ensaios cujos resultados são apresentados e comparados com os valores obtidos para o cimento de alto-forno. Esses resultados indicam a viabilidade técnica da utilização da mistura na fabricação de cimento.

Análise de microestrutura e de características geotécnicas de misturas de resíduo de polimento de porcelanato e solo

Brazil is a country in development, rich in natural resources. In order to grow sustainably, it is necessary to Brazil to preserve its environment, which is an expressive challenge, especially to industries, such as those producing ceramic materials. This study was developed using Porcelain Tile Polishing Residue (RPP) in blends with soil to build compacted fills. This residue is a slurry generated during the polishing process of porcelain tiles and contains powdery material from the polished tile, the abrasives used during the process and cooling water. The RPP was collected from a private company located in Conde/PB and it was mixed with a sandy-clayey soil, to build the fills. Laboratorial tests were conducted with pure soil, pure RPP and blends in proportions of 5%, 10%, 15% and 20% of RPP in addition to the dry mass of pure soil. The Chemical and Physical Characterization tests performed were: specific solid weight, grain size distribution, laser analysis of grain size distribution, Atterberg limits, X ray fluorescence, X ray diffraction, scanning electron microscopy and soil compaction,. The materials and blends were also compacted and direct shear tests and plate load tests were performed. Plate load tests were conducted using a circular plate with 30 cm diameter, on specimens of pure soil and 5% blend, compacted in a metallic box inside the Soil Mechanics Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil. Both mechanical tests performed were conducted under inundated conditions, willing to reduce the influence of soil suction. An evaluation of the results of the tests performed shows that RPP is a fine material, with grain size distribution smaller than 0,015mm, composed mainly of silica and alumina, and particles in angular shape. The soil was characterized as a clayey sand, geologically known as a lateritic soil, with high percentages of alumina and iron oxide, and particles with rounded shape. Both the Soil and the blends presented low plasticity, while the residue showed a medium plasticity. Direct shear tests showed that the addition of RPP did not cause major changes into blends’ friction angle data, however, it was possible to note that, for the proportions studied, that is a tendency of obtain lower shear stresses for higher percentages of RPP in the blends. Both pure soil and 5% mixture showed a punching disruption for the Plate load test. For this same test, the allowable stress for 5% mixture was 44% higher than the pure soil, and smaller vertical settlement results for all stresses.

Análise de microestrutura e de características geotécnicas de misturas de resíduo de polimento de porcelanato e solo

Brazil is a country in development, rich in natural resources. In order to grow sustainably, it is necessary to Brazil to preserve its environment, which is an expressive challenge, especially to industries, such as those producing ceramic materials. This study was developed using Porcelain Tile Polishing Residue (RPP) in blends with soil to build compacted fills. This residue is a slurry generated during the polishing process of porcelain tiles and contains powdery material from the polished tile, the abrasives used during the process and cooling water. The RPP was collected from a private company located in Conde/PB and it was mixed with a sandy-clayey soil, to build the fills. Laboratorial tests were conducted with pure soil, pure RPP and blends in proportions of 5%, 10%, 15% and 20% of RPP in addition to the dry mass of pure soil. The Chemical and Physical Characterization tests performed were: specific solid weight, grain size distribution, laser analysis of grain size distribution, Atterberg limits, X ray fluorescence, X ray diffraction, scanning electron microscopy and soil compaction,. The materials and blends were also compacted and direct shear tests and plate load tests were performed. Plate load tests were conducted using a circular plate with 30 cm diameter, on specimens of pure soil and 5% blend, compacted in a metallic box inside the Soil Mechanics Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Norte, Brazil. Both mechanical tests performed were conducted under inundated conditions, willing to reduce the influence of soil suction. An evaluation of the results of the tests performed shows that RPP is a fine material, with grain size distribution smaller than 0,015mm, composed mainly of silica and alumina, and particles in angular shape. The soil was characterized as a clayey sand, geologically known as a lateritic soil, with high percentages of alumina and iron oxide, and particles with rounded shape. Both the Soil and the blends presented low plasticity, while the residue showed a medium plasticity. Direct shear tests showed that the addition of RPP did not cause major changes into blends’ friction angle data, however, it was possible to note that, for the proportions studied, that is a tendency of obtain lower shear stresses for higher percentages of RPP in the blends. Both pure soil and 5% mixture showed a punching disruption for the Plate load test. For this same test, the allowable stress for 5% mixture was 44% higher than the pure soil, and smaller vertical settlement results for all stresses.

Variação temporal do efluxo de CO2do solo em sistemas agroflorestais com palma de óleo na Amazônia Oriental

RESUMOA dinâmica do efluxo de dióxido de carbono (CO2) do solo e seus fatores controladores em sistemas agroflorestais da Amazônia são pouco compreendidas. O objetivo deste estudo foi avaliar a variação temporal do efluxo de CO2 do solo em sistemas agroflorestais onde a palma de óleo é a cultura principal e sua relação com fatores bióticos (carbono microbiano do solo, carbono total do solo, respiração microbiana do solo, raízes finas do solo, indivíduos componentes dos sistemas agroflorestais (SAFs) ) e abióticos (umidade e temperatura do solo). As medições foram realizadas nos períodos menos chuvoso (dezembro de 2010) e chuvoso (maio de 2011). O efluxo de CO2do solo foi mais alto no período chuvoso, provavelmente, devido à maior atividade microbiana nesse período influenciada por fatores climáticos aliados a fatores bióticos. O efluxo de CO2do solo se correlacionou positivamente com umidade do solo e carbono da biomassa microbiana e negativamente com temperatura do solo e quociente metabólico, porém as correlações foram fracas. O efluxo de CO2do solo foi sensível ao tipo de sistema agroflorestal e a sazonalidade da precipitação.

Extratores de silício disponível em escórias e fertilizantes

Os métodos para quantificar o silício (Si) disponível em fertilizantes e escórias não têm sido confiáveis até o momento. Neste estudo, determinou-se o Si extraído de diversas fontes, utilizando como extratores: Na2CO3 + NH4NO3, variando concentração, tempo de agitação e de reação; água; HCl 0,5 mol dm-3; Na2CO3 a 50 g dm-3; ácido cítrico a 50 g dm-3; ácido acético 0,5 mol dm-3; resina trocadora de cátions (Amberlite IRC-50, pK 6,1), além do método da coluna de lixiviação. Paralelamente, desenvolveu-se um experimento em casa de vegetação, com arroz irrigado, com aplicação de 125 kg ha-1 de Si total, proveniente de 12 fontes. O tempo de agitação mostrou não ser fundamental na determinação do Si, embora o resultado de três horas tenha sido superior estatisticamente aos demais. As concentrações de 10 + 16 g dm-3 e 30 + 48 g dm-3 de Na2CO3 + NH4NO3 mostraram-se as mais promissoras na extração de Si; por isso a menor concentração (10 + 16 g dm-3) foi escolhida para avaliar as fontes quanto ao tempo de repouso. Durante o período de repouso, verificou-se que todas as fontes apresentaram aumento na liberação de Si ao longo do tempo, tendo o período de 5 a 9 dias apresentado melhor correlação entre o Si extraído pelo arroz e o Si recuperado na análise das várias fontes. A extração com Na2CO3 + NH4NO3 dos fertilizantes com Si pode representar, com um bom grau de confiabilidade, o potencial de liberação deste elemento no solo e aproveitamento pelas plantas. As fontes mais eficientes na liberação de Si para o arroz foram a Rhodia, seguida da Wollastonita, enquanto as fontes MB-4 e escórias de alto-forno foram as que menos liberaram Si. Os extratores ácidos demonstraram ser mais eficientes na extração de Si das escórias de alto-forno e pouco eficientes com a Wollastonita. A água foi o extrator com a menor taxa de recuperação de Si das fontes testadas. Os extratores que apresentaram melhores correlações entre o Si recuperado e o Si extraído pela cultura do arroz foram a resina Amberlite e o Na2CO3 10 g dm-3 + NH4NO3 16 g dm-3, seguidos pela coluna de lixiviação.

Aplicação de calcário e fósforo e estabilidade da estrutura de um solo ácido

O presente estudo objetivou avaliar o efeito da aplicação de calcário e fósforo sobre o comportamento estrutural de um solo ácido com altos teores de argila e matéria orgânica, típico do planalto sul brasileiro. O experimento foi realizado no campo, num Latossolo Bruno, em Lages (SC), no delineamento de blocos ao acaso, disposto em parcelas subdivididas. Os tratamentos consistiram da aplicação, no início do experimento, de 0, 4,5 e 9,0 Mg ha-1 de calcário, combinada com adições anuais médias de fósforo correspondentes a 42, 84, 126 e 168 kg ha-1 de P2O5. Determinaram-se o grau de floculação da argila, a estabilidade de agregados, a condutividade elétrica, o ponto de efeito salino nulo (PESN) e a composição química do solo. A dispersão da argila aumentou linearmente com a dose de calcário aplicada, o que foi relacionado com a elevação do PESN e do potencial elétrico superficial negativo. Essas alterações nos atributos fisico-químicos dos colóides de solo não interferiram, entretanto, sobre a estabilidade estrutural avaliada pelo diâmetro médio ponderado dos agregados, o que pode estar relacionado com o efeito indireto da calagem sobre a agregação graças ao maior aporte de resíduos vegetais ao solo e do estímulo à atividade biológica do solo, além da própria adição de Ca. A adição de P não alterou nenhum atributo físico analisado. A adição de calcário, apesar de aumentar a dispersão da argila, não comprometeu a qualidade física desse solo argiloso com alto tamponamento.

Estudos laboratoriais do comportamento de um solo residual arenoso reforçado com fibras de polipropileno, visando à aplicação em estradas florestais

Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento mecânico da mistura de um solo residual jovem de textura predominantemente arenosa reforçado com fibras de polipropileno, com vistas à aplicação em estradas florestais. Como ponto de partida, determinou-se, mediante os resultados de ensaios de compressão não-confinada, realizados em corpos-de-prova compactados na energia do ensaio Proctor Normal, que o quantitativo de 0,75% de fibras com 20 mm de comprimento foi a combinação responsável pelo maior ganho de resistência. Com a mistura solo-fibra composta por essa combinação, foram realizados ensaios triaxiais do tipo CID/Sat em corpos-de-prova compactados na energia anteriormente referida. Através desta pesquisa, foi possível avaliar: (i) a influência da variação da umidade nos parâmetros de resistência mecânica do solo e das misturas solo-fibra e (ii) a influência das fibras nos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo em estudo. Analisando os resultados, pôde-se concluir que o uso de fibras de polipropileno promoveu um ganho da ordem de 110% na resistência à compressão não-confinada e de 560% na coesão de intercepto do solo estudado.

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.

Concreto de alto desempenho no estado do Pará : estudo de viabilidade técnica e econômica de produção de concreto de alto desempenho com os materiais disponíveis em Belém através do emprego de adições de sílica ativa e metacaulim

As construções de concreto no estado do Pará têm se deteriorado de maneira prematura, sendo a corrosão das armaduras o problema de maior incidência, apesar da região não se constituir em um ambiente de extrema agressividade, mesmo nas principais cidades. Uma das principais causas é a utilização de concretos com alta permeabilidade. Em Belém, capital do estado, os agregados empregados nas construções são areias extremamente finas e seixos friáveis, materiais que dificultam a produção de misturas de concreto com relações água/cimento reduzidas, em razão da elevada demanda de água que requerem. Apesar da escassez de agregados de boa qualidade, há grande disponibilidade no estado de materiais pozolânicos altamente reativos como a sílica ativa e o metacaulim, que podem viabilizar técnica e economicamente a produção de concretos de alto desempenho. Nessa pesquisa investiga-se a possibilidade do uso de concretos de alto desempenho com os materiais disponíveis no estado (cimentos e agregados), empregando adições de sílica ativa e metacaulim. A sílica ativa utilizada no trabalho é subproduto de uma indústria de produção de silício metálico e o metacaulim proveniente da calcinação do rejeito do processo de beneficiamento de uma industria de mineração de caulim. Os desempenhos das misturas com e sem pozolanas foram avaliados pela resistência à compressão, pela taxa de absorção de água por sucção capilar e pela penetração acelerada de íons cloretos (ASTM C 1202). O teores de adição estudados foram 5%, 10%, 15% e 20% de sílica ativa e 10% de metacaulim Os concretos com adições minerais apresentaram resultados de resistência à compressão significativamente superiores aos dos concretos sem adição para as misturas com baixo a moderado consumo de cimento (relações água/aglomerante elevadas). Com relação a taxa de absorção capilar e a carga elétrica passante, a incorporação das pozolanas reduziu significativamente a permeabilidade das misturas para todas as relações água/aglomerante estudadas. A resistência à compressão dos concretos com 10% de metacaulim foram similares a dos concreto com sílica ativa e as taxas de absorção capilar foram ligeiramente superiores, dando indícios da potencialidade do rejeito do beneficiamento do caulim como adição mineral altamente reativa A máxima resistência obtida foi de apenas 42MPa, apesar disso, os resultados desse estudo demonstraram que mesmo com resistências convencionais (fck entre 15 MPa e 20 MPa), é possível produzir misturas de concreto no Pará com durabilidade bastante superior às empregadas atualmente, através do uso de pozolanas altamente reativas como a sílica ativa e o metacaulim.

Estudo do comportamento de um solo reforçado com fibras de polipropileno visando o uso como base de fundações superficiais

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento mecânico de camadas de um solo residual areno-siltoso reforçado com a adição de fibras de polipropileno distribuídas aleatoriamente na massa de solo, sob carregamento estático, visando o assentamento de fundações superficiais. O estudo se baseou em duas etapas, uma de laboratório e outra de campo. O programa experimental de laboratório consistiu na realização de ensaios triaxiais adensados drenados a fim de se estudar o comportamento do solo residual e de misturas solo-fibra em termos de tensão-deformação-resistência. Foram analisadas tensões confinantes, comprimentos, teores e diâmetros de fibras de polipropileno. Também foi avaliado o comportamento ao longo de ciclos carga-descarga-recarga para o solo reforçado, a influência da velocidade de carregamento, bem como o comportamento do solo residual e do solo-fibra, não somente na umidade ótima e densidade máxima, como também nos ramos seco e úmido da curva de compactação, obtida sob energia Proctor Normal. Na etapa de campo foram construídos aterros experimentais com camadas de solo residual compactado e do mesmo reforçado com fibras, e sobre estes foram executadas provas de carga (placa circular) com o objetivo de avaliar o comportamento carga x recalque de fundações superficiais. Uma comparação entre os resultados de ensaios triaxiais realizados sobre amostras de solo reforçado reconstituídas em laboratório e sobre amostras retiradas em campo é apresentada. A análise global dos resultados permitiu identificar as alterações provocadas pela inclusão aleatória de fibras de polipropileno no solo residual de arenito. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo compactado com e sem reforço fibroso demonstraram um aumento significativo da capacidade de suporte com a inclusão de fibras, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparado ao comportamento do solo residual compactado.