Avaliação de sistemas de reparo para o problema de abrasão do concreto de superfícies úmidas em usinas hidrelétricas

A área de pesquisa em patologia das construções vem crescendo muito ultimamente, devido à degradação natural observada nos mais diversos tipos de edificações. Neste sentido, grande atenção vem sendo dispendida às estruturas de concreto de obras especiais como usinas hidrelétricas (UHEs) em virtude de sua complexidade e importância, tanto social quanto econômica. Uma das patologias que mais ocorrem nestas estruturas é a abrasão hidráulica do concreto, a qual pode levar a construção à ruína, em casos extremos. Este trabalho visa obter e analisar dados de vários materiais de reparo quanto à resistência à abrasão hidráulica e quanto aos seus respectivos sistemas de aderência. Dividiu-se a pesquisa em três grandes etapas: na primeira verificaria as características físicas e mecânicas dos materiais de reparo, a segunda analisaria a compatibilidade entre reparo e substrato através da aderência obtida no ensaio de compressão na junta diagonal e a terceira forneceria dados sobre a resistência à abrasão dos reparos através do ensaio ASTM C1138. Na primeira etapa foram realizados os ensaios de resistência à compressão axial e consistência dos concretos e argamassas utilizados como reparos profundos e superficiais para as idades de 3, 7 e 28 dias; Na segunda, aos 3 e 28 dias de idade, foram realizados os ensaios de aderência dos sistemas adesivos, abrangendo materiais cimentícios e à base de polímeros; Na última etapa foram utilizados os mesmos materiais de reparo da primeira: argamassas e concretos à base de cimento com e sem adição de pozolanas sílica ativa e metacaulim e argamassa à base de resina epóxi aos 3 e 28 dias. Como resultados, foram obtidas resistências à compressão axial entre 40 e 65 MPa para os materiais cimentícios aos 3 dias de idade e entre 60 e 80 MPa aos 28 dias, enquanto que para a argamassa epóxi a resistência foi de 20 MPa para ambas as idades. A consistência das argamassas foi tixotrópica, enquanto que a dos concretos foi bastante fluida. Quanto à aderência, realizou-se a aplicação dos adesivos em superfícies escarificadas, limpas e encharcadas, o que possibilitou uma expressiva vantagem dos adesivos à base de cimento e relação aos poliméricos, mesmo estes sendo indicados para colagem em substratos úmidos. Na etapa de abrasão dos reparos, utilizou-se uma nova metodologia de preparo dos substratos de concreto e posterior aplicação dos reparos, classificados em profundos ou superficiais. O reparo que apresentou maior resistência à abrasão foi o de argamassa epóxi. Não houve diferença estatística significativa entre os concretos sem adição e com adição de sílica ativa e metacaulim de alta reatividade. Em geral, o desgaste das argamassas, especialmente aos 3 dias, foi maior que o dos concretos, onde se verificou claramente a presença de dois estágios de taxa de desgaste em função da resistência à abrasão dos agregados graúdos. Assim, foi possível identificar diferentes estágios de desgaste para os concretos utilizados.

Estudo e avaliação do uso de resíduos do processo Bayer como matéria-prima na produção de agregados sintéticos para a construção civil

A grande quantidade de resíduos sólidos, oriundos da indústria de mineração e metalurgia, constitui um sério problema sócio-ambiental. As características físicoquímicas destes resíduos despertam grande interesse para outras indústrias. A indústria cerâmica pode ser uma interessante consumidora da maioria deste material, para suprir a grande escassez das reservas de matérias-primas atual. Neste contexto, este trabalho mostra os estudos realizados para a reciclagem da lama vermelha, como matéria-prima na produção de agregado sintético, visando à construção civil. A lama vermelha, principal rejeito industrial da fabricação de alumina, mostrou-se um insumo de grande interesse na fabricação de diferentes tipos de agregado para ser utilizado na produção de concreto, para a construção civil. Pelas suas características físico-químicas e a grande quantidade que é produzida anualmente (cerca de 10.000.000 t em duas fábricas, só no Norte do Brasil). Estudos realizados neste trabalho mostram a possibilidade de fabricação de agregados, com diferentes propriedades e possibilidades de aplicação, na indústria da construção civil. Estas propriedades dependem do controle de parâmetros, como o teor de sílica livre e argila, a granulometria e a temperatura de sinterização. Tais variáveis permitem controlar perfeitamente a formação de fase vítrea que é a responsável pelas propriedades dos agregados como: porosidade, resistência mecânica e densidade. Este material pode ser utilizado em concreto convencional ou em concretos especiais, para atender a demanda da construção civil.

Restauração do concreto aparente: estudo tecnológico para salvaguarda de edificações com tendências modernistas

O concreto é basicamente formado pela mistura de cimento, água, pedra e areia, e surgiu como um material de construção destinado a substituir a madeira, a pedra, o tijolo e até o aço estrutural, mas somente no século XX a sua beleza estética passaria a ser reconhecida. O modernismo corrente se apropriou da nova tecnologia construtiva e suas possibilidades plásticas e rompeu definitivamente com os estilos passadistas. Influenciados pelas escolas do eixo Rio-São Paulo, os arquitetos e engenheiros que construíam em Belém deixaram um verdadeiro legado de construções em concreto aparente, que infelizmente vem sendo ameaçado pela falta de cuidados específicos, visto que muitas vezes a execução de intervenções é feita de forma aleatória e equivocada. Portanto, o objetivo da presente pesquisa é estudar o concreto aparente sob o viés histórico e tecnológico de modo a desenvolver uma metodologia de restauro para recomposição de áreas com lacunas, considerando aspectos como cor, textura e resistência, buscando um material compatível ao concreto original. O trabalho foi desenvolvido em três diferentes etapas: 1) Pesquisa Histórica; 2) Pesquisa de Campo; 3) Investigação Laboratorial. Os materiais do presente estudo correspondem a amostras coletadas em três edificações e amostras produzidas em laboratório. A caracterização física das amostras coletadas permitiu conhecer o traço aproximado do concreto antigo, de 1:3 e a resistência do material, que é de aproximadamente 22MPa. A caracterização mineralógica e química indicou que o material original vem sofrendo um processo de transformação mineralógica, evidenciado pela presença dos polimorfos de carbonato de cálcio (CaCO₃), bem como permitiu entender que os agregados utilizados na composição do material podem ter origem quartzosa ou ser oriundos de brita, dada a presença de mica e feldspato na sua caracterização. Observou-se também que as cores e texturas do material variam em função do tipo de cimento e agregado utilizado na produção do concreto. A partir da identificação das principais características do material original, foi então desenvolvida uma metodologia para produção de uma argamassa de restauro com propriedades similares às do material antigo. Os resultados quanto a cor, textura, resistência e aderência foram satisfatórios, pois além de atenderem os valores estabelecidos por norma, também foram compatíveis quanto a aparência do concreto original, permitindo assim o restabelecimento da imagem da obra e assim alcançando os objetivos inicialmente propostos.

Concreto com utilização de agregado graúdo sintético produzido a partir da lama vermelha: estudos de dosagem, propriedades e microestrutura

Atualmente questões relacionadas à sustentabilidade tem ganhado destaque no cenário mundial nos mais variados setores da sociedade. Diversos pesquisadores (LIMA, 2006; HILDEBRANDO, 1998; SOUZA, J., 2010; ROSSI, 2009, etc.) têm tentado propor uma interação entre a indústria da construção civil e aquelas que desenvolvem atividades de beneficiamento e produção mineral, como por exemplo,as de beneficiamento de bauxita. Neste contexto, encontrar uma viabilidade para o aproveitamento de um resíduo gerado em grandes quantidades e sem nenhuma utilidade seria contribuir com a preservação do meio ambiente, na medida em que se reduziria o consumo de recursos provenientes de fontes naturais e aumentaria a oferta de insumos no mercado da construção. Neste trabalho será abordada a viabilidade de produção de um concreto, que apresente características que o torne próprio ao uso como insumo na indústria da construção civil, por meio da utilização de um agregado sintético obtido a partir da lama vermelha (resíduo do beneficiamento da bauxita). De acordo com o programa experimental executado, os agregados, bem como, os concretos produzidos tiveram suas propriedades analisadas, objetivando estudar o processo de produção e dosagem respectivamente. Nos agregados foram realizadas análises de: porosidade aparente, absorção de água, massa específica aparente e abrasão Los Ángeles e nos concretos, trabalhabilidade, massa específica no estado fresco e no endurecido, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral, tração na flexão, absorção de água e módulo de elasticidade. Ressalta-se que foi dada significativa importância à zona de transição pasta/agregado, por meio de análise da microestrutura dos concretos produzidos. Análise esta realizada por meio dos ensaios de: Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (PIM) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados das análises dos agregados sintéticos e dos concretos produzidos apresentaram resultados satisfatórios, demonstrando que estes apresentam potencial para uso na indústria da construção civil.

Efeitos do tipo, tamanho e teor de agregado graúdo no módulo de deformação do concreto de alta resistência

O concreto, material de composição heterogênea e complexa, é o principal insumo em construções. Do ponto de vista estrutural, ele tem como propriedade principal sua resistência. O estudo do comportamento do concreto, baseado em estudos conceituais da resistência granular, pode conduzir a um projeto estrutural mais seguro e de melhor utilização do material. Este trabalho expõe os resultados de um estudo conduzido para avaliar os efeitos do tipo, tamanho e teor de agregado graúdo no módulo de deformação do concreto de alta resistência. A mistura de concreto estudada contém agregados de basalto e de granito com dimensões máximas características de 9,5 mm e 19 mm e relação água/cimento de 0,35. O módulo de elasticidade do material foi determinado usando o trecho inicial linear da curva Carga-CMOD (deslocamento de abertura da boca da fissura) no ensaio de flexão com três pontos em viga entalhada no meio do vão, seguindo a proposta do comitê técnico 89-FMT da RILEM (Internacional Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures).

Production and evaluation of recycled polymers from açaí fibers

The possibility of recycling and the favorable mechanical properties of the products have encouraged the study and production of thermoplastic composites from natural fibrous waste. Açaí (cabbage palm) fiber, which is removed from the seed, has been slightly investigated, as compared to what is already known about the fruit pulp. In this study, the influence of açaí fiber as an element of reinforcement in recycled everyday usage thermoplastics using simple, low cost methodology was evaluated. Recycled matrixes of high impact polystyrene and polypropylene were molded by hot compression from which the fiber composites were obtained. The FTIR technique showed that the process was efficient in preventing degradation of the açaí fibers. The influence of the fiber on the mechanical behavior of the recycled matrixes was investigated by microscopic images of compression and impact tests. The results showed better impact performance for the fiber combined with the polymeric matrixes.

Impact strength and abrasion resistance of high strength concrete with rice husk ash and rubber tires

The paper discusses the application of High Strength Concrete (HSC) technology for concrete production with the incorporation of Rice Husk Ash (RHA) residues by replacing a bulk of the material caking and rubber tires with partial aggregate volume, assessing their influence on the mechanical properties and durability. For concrete with RHA and rubber, it was possible to reduce the brittleness by increasing the energy absorbing capacity. With respect to abrasion, the RHA and rubber concretes showed lower mass loss than the concrete without residues, indicating that this material is attractive to be used in paving. It is thus hoped that these residues may represent a technological and ecological alternative for the production of concrete in construction works.

Análise da durabilidade do concreto de alto desempenho com adição de cinza de casca de arroz e borracha de pneu

Since the Seventies, there has been a growing degradation of concrete structures in Brazil. For that reason, much research has been made on the durability of those structures, aiming at contributing towards quality improvement and reduction of maintenance and repair costs. This study evaluates the behavior of the durability of high-performance concrete with additions, replacing part of the cement and aggregates with rice husk ash and tire rubber, respectively. Durability tests were carried out in which concrete was subjected to several degradation processes, such as the action of water, temperature, salts and acid solution. The results indicated that the addition of active silica or rice husk ash, both with tire rubber did not worsen the durability of concrete. In fact, rubber proved to be very effective in preventing the action of chemical agents, high temperatures and the penetration of water. Rice husk ash, despite the larger diameter of particles, had similar results to that of the active silica.

Easily handling penicillin G acylase magnetic cross-linked enzymes aggregates: Catalytic and morphological studies

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Three-dimensional analysis of reinforced concrete members via embedded discontinuity finite elements

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nonlinear formulation based on FEM, Mazars damage criterion and Fick's law applied to failure assessment of reinforced concrete structures subjected to chloride ingress and reinforcements corrosion

Structural durability is an important design criterion, which must be assessed for every type of structure. In this regard, especial attention must be addressed to the durability of reinforced concrete (RC) structures. When RC structures are located in aggressive environments, its durability is strongly reduced by physical/chemical/mechanical processes that trigger the corrosion of reinforcements. Among these processes, the diffusion of chlorides is recognized as one of major responsible of corrosion phenomenon start. To accurate modelling the corrosion of reinforcements and to assess the durability of RC structures, a mechanical model that accounts realistically for both concrete and steel mechanical behaviour must be considered. In this context, this study presents a numerical nonlinear formulation based on the finite element method applied to structural analysis of RC structures subjected to chloride penetration and reinforcements corrosion. The physical nonlinearity of concrete is described by Mazars damage model whereas for reinforcements elastoplastic criteria are adopted. The steel loss along time due to corrosion is modelled using an empirical approach presented in literature and the chloride concentration growth along structural cover is represented by Fick's law. The proposed model is applied to analysis of bended structures. The results obtained by the proposed numerical approach are compared to responses available in literature in order to illustrate the evolution of structural resistant load after corrosion start. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Modeling of multiple cracks in reinforced concrete members using solid finite elements with high aspect ratio

This paper presents a new technique to model interfaces by means of degenerated solid finite elements, i.e., elements with a very high aspect ratio, with the smallest dimension corresponding to the thickness of the interfaces. It is shown that, as the aspect ratio increases, the element strains also increase, approaching the kinematics of the strong discontinuity. A tensile damage constitutive relation between strains and stresses is proposed to describe the nonlinear behavior of the interfaces associated with crack opening. To represent crack propagation, couples of triangular interface elements are introduced in between all regular (bulk) elements of the original mesh. With this technique the analyses can be performed integrally in the context of the continuum mechanics and complex crack patterns involving multiple cracks can be simulated without the need of tracking algorithms. Numerical tests are performed to show the applicability of the proposed technique, studding also aspects related to mesh objectivity.

Physical and mechanical characterization of a recycled polypropylene and wood flour without additives

Recycled polymer matrix composites reinforced with wood flour can be a viable alternative for the replacement of wood and virgin polymers in materials used in floors, door frames, windows and external cladding. The objective of this research was to determine some physical and mechanical parameters of composite made with Pinus taeda and elliottii wood flour (WF) and recycled polypropylene (PP), without the use of compatibilizers or additives. The composites were separated into four traits, namely 100% PP, 90% PP with 10%, WF 80% PP with 20% WF and 70 % PP with 30% WF. The characterization of the composite followed the standards ASTM D-638-10, ASTM D256-00, ASTM D570 -98, ASTM D1238 -10 and ASTM G 155-05, it was also employed the surface analysis by scanning electron microscopy. The dimensional stability tests showed satisfactory results. Even the composite with a higher percentage of wood flour (30%) had a flow index of 10 MFI, considered compatible with that observed for PP (polypropylene) virgin by standard ASTM D 1238-10. The inclusion of wood flour (FM) afforded composites with good mechanical characteristics which can be applied in manufacture of different materials, specifically employed outdoors.

Plasma Treatment to Improve the Surface Properties of Recycled Post-Consumer PVC

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Albumin-induced circular dichroism in Congo red: applications for studies of amyloid-like fibril aggregates and binding sites

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)