Influência da resistência do betão leve e da taxa de armadura no comportamento da ligação viga-pilar

No dimensionamento de estruturas porticadas em betão armado normalmente a atenção que se dá às ligações viga-pilar não é proporcional à importância que têm no comportamento global da estrutura. Usualmente assume-se que estas ligações são rígidas e que os elementos estruturais têm um comportamento linear elástico. Contudo, ambas as generalizações são inadequadas, dado que, a ligação viga-pilar não é totalmente rígida e o efeito do comportamento das ligações viga-pilar sobre o comportamento global da estrutura também não é considerado. Nos últimos anos têm surgido trabalhos de investigação com o objetivo de clarificar e identificar os principais parâmetros de influência no comportamento das ligações viga-pilar de estruturas porticadas em betão armado, sob o efeito de ações monotónicas. A resistência do betão à compressão e a taxa de armadura são dois desses parâmetros que afetam o comportamento da ligação viga-pilar. No entanto, a informação relativa a este tipo de estudos mas considerando os elementos constituídos por betão com agregados leves é muito reduzida ou mesmo inexistente. Este documento tem por base a análise da influência da resistência à compressão do betão leve e da taxa de armadura de tração na ligação viga-pilar. Como tal, foi desenvolvido um programa experimental que contempla o ensaio de cinco peças, representativas da ligação viga-pilar, em que é imposta uma carga na extremidade da viga até provocar a rotura do nó. Para a produção das peças de ensaio foram usados betões com diferentes classes de resistência à compressão e diferentes taxas de armadura de tração, com o objetivo de se analisar a influência de cada um desses parâmetros através da comparação direta de resultados. Após análise dos dados recolhidos durante os ensaios foi possível observar que, a ligação viga-pilar não deve ser considerada como uma extensão das vigas e pilares adjacentes mas sim como elemento estrutural independente. A ligação deve ser analisada de forma detalhada, nomeadamente, a pormenorização das armaduras longitudinais e transversais, e o volume de betão nas zonas comprimidas. O dimensionamento incorreto do nó pode condicionar a segurança global da estrutura. Nas peças produzidas e ensaiadas com betões de menor resistência, o aumento da taxa de armadura não se refletiu num acréscimo da capacidade de carga, havendo portanto um subaproveitamento da capacidade resistente das armaduras. Todavia, quando se utilizou betões de maior resistência, o aumento da taxa de armadura já se refletiu num acréscimo da capacidade resistente da subestrutura.

Estudo da adição de polímero superabsorvente e de nano partículas de sílica para melhorar propriedades de concretos de alta resistência

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

Incorporação de resíduo cerâmico para prevenção da retrogressão da resistência de cimentos de poços de petróleo submetidos à injeção de vapor

Steam injection is the most used thermal recovery method of oil nowadays because of the high degree of development of the technique that allows high recovery factors. However, injection of superheated steam into the reservoir affects the entire structure of the well, including the cemented layer that presents a retrogression of compressive strength and increases the permeability due to formation of more crystalline and denser phases at temperatures above 110 °C. These changes result in failures in the cement that favor the entrance of formation fluids into the annulus space resulting in unsafe operations and restrictions in the economic life of the well. But the strength retrogression can be prevented by partial replacement of cement by silica-based materials that reduce the CaO/SiO2 ratio of cement slurries changing the trajectory of the reactions, converting those deleterious phases in phases with satisfactory mechanical strength and permeability. The aim of this study was to evaluate the behavior of a ceramic waste material rich in silica in partial and total substitution of a mineral additive used to fight the strength retrogression of cement slurries subjected to high temperatures. The evaluation was made by compression, X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetry (TG/DTG). The samples were submitted to a cycle of low temperature (38 °C) for 28 days and a cycle of low temperature followed by exposure to 280 ºC and 1000 psi by 3 days. The results showed that slurries with additions of up to 30% of the waste material are not enough to prevent the strength retrogression, while slurries with additions of the waste material combined with silica flour in various proportions produced hydrated products of low Ca/Si ratios that maintained the compressive strength at satisfactory levels

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.

Influência da adição de fibras de celulose (papel kraft) nas características dos blocos de concreto não estrutural

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 casca de arroz

The main objective of this work is the study of the effect of rice husk addition on the physical and mechanical properties of soil-cement, in order to obtain an alternative construction material. The rice husk preparation consisted of grinding, sieving, and the pre-treatment with lime solution. The physical characteristics of the soil and of the rice husk were determined. Different amounts of soil, cement and rice husk were tested by compaction and unconfined compression. The specimens molded according to the treatments applied to the mixtures were subsequently submitted to compression testing and to tensile splitting cylinder testing at 7 and 28 days of age and to water absorption testing. After determining its physical and mechanical characteristics, the best results were obtained for the soil + 12% (cement + rice husk) mixture. The results showed a promising use as an alternative construction material.

Efeito da adição de cinza da casca de arroz em misturas cimento-casca de arroz

The rice husk and its ash are abundant and renewable and can be used to obtain alternative building materials. An increase in the consumption of such waste could help minimize the environmental problems from their improper disposal. This study aimed to evaluate the use of ashes as a cargo mineral (filler). However, the rice husk chemically interferes in the conduct of the based cement mixtures. Thus, different mixes cement-rice husk with and without the addition of ash were evaluated in order to highlight the influence of its components (husk; ash), which could otherwise be excluded or be underestimated. Cylindrical samples (test of simple compression and traction by diametrical compression) and samples extracted from manufactured pressed board (test of bending and parallel compression to the surface), were used to evaluate the behavior of different mixtures of components (rice hush; RHA - rice husk ahs). The results of the mechanical tests showed, in general, there is not a statistical difference between the mixtures, which are associated with the chemical suppressive effect of the rice husk ash. The mixture of rice husk of 10 mm, with an addition of 35% of the rice husk ash, is notable for allowing the highest consumption of rice husk and rice husk ash, to reduce 25% the consumption of cement and to allow the storage (without emissions to the atmosphere), around 1.9 ton of CO2 per ton of cement consumed, thus contributing to the reduction of CO2 emissions, which can stimulate rural constructions under an ecological point of view.

Swine deep bedding ashes as a mineral additive for cement based mortar

The sustainability of intensive swine production demands alternative destinations for the generated residues. Ashes from swine rice husk-based deep bedding were tested as a mineral addition for cement mortars. The ashes were obtained at 400 to 600ºC, ground and sieved through a 325 mesh sieve (# 0.045 mm). The characterization of the ashes included the determination of the index of pozzolanic activity with lime. The ashes were also tested as partial substitutes of Portland cement. The mortars were prepared using a cement:sand proportion of 1:1.5, and with water/cement ratio of 0.4. Three percentages of mass substitution of the cement were tested: 10, 20 and 30%. Mortar performances were assessed at 7 and 28 days determining their compressive strength. The chosen condition for calcinations at the laboratory scale was related to the maximum temperature of 600ºC since the resulting ashes contained vitreous materials and presented satisfactory values for the pozzolanic index under analysis. The pozzolanic activity indicated promising results for ashes produced at 600ºC as a replacement of up to 30% in cement masses.

Processo auto - sustentável de sinterização de pelotas de minério de ferro: influência da estrutura

O Brasil é um dos países que possuem as maiores jazidas de minério de ferro do mundo. Devido aos recursos financeiros envolvidos, mão-de-obra, arrecadação de impostos, envolvimento de atividades logísticas e comercialização exterior, a mineração é uma das principais atividades econômicas do país, envolvendo nesse contexto as plantas de pelotização de minério de ferro. As pelotas de minério de ferro são um dos insumos essenciais utilizados na produção mundial do aço. Compostas essencialmente de óxido de ferro (Fe2O3), são aglomerados com diâmetro que varia de 6,3 a 16 mm, cuja sua produção envolve a combustão para que obtenham a resistência mecânica necessária para serem utilizadas nos alto fornos siderúrgicos. Tal característica impede que as pelotas se quebrem e se transformem em finos, dificultando a permeação do ar através da carga do alto forno e consequentemente reduzindo a eficiência da queima e produção do ferro gusa, o qual é transformado em aço nas etapas posteriores de refino. Para garantir a produção de pelotas com a qualidade desejada, especialmente nos aspectos de composição e resistência mecânica, foi proposta queima controlada em reator de leito fixo simulando as características dos fornos utilizados na indústria. Com os resultados obtidos, foi possível correlacionar nível de temperatura, consumo de O2 e geração de CO2 e resistência à compressão, permitindo o aprimoramento do processo de combustão de pelotas, além de atestar a possibilidade de utilização de outros combustíveis sólidos como alternativas ao gás natural.

Optimização de caldas de cimento para trabalhos de injecção em geotecnia

O presente estudo foi enquadrado por um estágio na empresa RODIO S.A. com o objectivo de contribuir para a compreensão da influência de variações na preparação experimental de caldas de cimento na dispersão dos resultados dos ensaios de resistência à compressão e para avaliar a reprodutibilidade dos resultados obtidos na realização dos ensaios às caldas de cimento de acordo com as normas NP EN 445:2008 [1] e REBAP, em vigor [2]. A campanha experimental foi desenvolvida, numa primeira fase, em laboratório e posteriormente in situ. No laboratório, o plano de ensaios foi concebido para, primeiro, se efectuar o estudo de caldas preparadas com a mesma composição em que se variou sistematicamente o equipamento de mistura e a sequência de introdução dos constituintes no misturador, permitindo a avaliação da influência da variação do procedimento de mistura nas propriedades das caldas. Posteriormente, estudaram-se sete formulações de caldas de cimento, constituídas pelo mesmo tipo de cimento e variando apenas a razão A/C. No estado fresco destas caldas, foi avaliada a massa volúmica, o teor de ar e o tempo de presa e, no estado endurecido, foram determinadas as resistências mecânicas e a velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas das mesmas caldas, em provetes paralelepipédicos e cúbicos. Na fase da campanha experimental desenvolvida in situ foram preparadas caldas constituídas pelo mesmo tipo de cimento das estudas no laboratório e determinadas as suas resistências, também em provetes paralelepipédicos e cúbicos, com o intuito de correlacionar os valores obtidos in situ e no laboratório. Posteriormente, foi desenvolvido um estudo de caldas preparadas in situ, com o objectivo de correlacionar os valores das suas resistências mecânicas em provetes paralelepipédicos e cúbicos com os valores da tensão de rotura das mesmas caldas ao nível do bolbo de selagem das microestacas. Analisando os resultados experimentais obtidos concluiu-se que o valor da resistência mecânica das caldas diminui com o aumento da razão água/cimento utilizada na sua preparação e que a resistência à compressão das caldas curadas em provetes paralelepipédicos (de acordo com a norma NP EN 445:2008 [1]) é sistematicamente superior à resistência das mesmas caldas curadas em provetes cúbicos (de acordo com o REBAP [2])

Produção de argamassas de cimento com incorporação de um resíduo da refinação de petróleo

A indústria cimenteira é um dos sectores que mais contribui para um elevado impacto ambiental. O processo de produção de cimento requer a utilização de grandes quantidades de recursos naturais, é energeticamente intensivo e emite elevadas taxas de dióxido de carbono para a atmosfera. Com o presente estudo pretendeu-se contribuir para a mitigação do impacto ambiental provocado pelo processo de fabrico do cimento estudando a viabilidade da substituição parcial de cimento por um material com propriedades cimentícias. O material cimentício estudado foi um resíduo da indústria da refinação de petróleo, em concreto, o catalisador exausto produzido na unidade de “craking” catalítico (FCC) da refinaria da Petrogal, em Sines. Na prossecução do objectivo deste trabalho prepararam-se misturas de cimento com teores de incorporação catalisador exausto de FCC de 5, 10, 15, 20, 25 e 30%, em massa, para avaliar o efeito do teor do resíduo incorporado em propriedades reológicas e mecânicas de argamassas, em função do tempo de hidratação. Pretendeu-se, ainda, avaliar se as misturas de cimento com incorporação do resíduo correspondem às especificações requeridas pela norma europeia em vigor (NP EN 19 -1:2001). Numa segunda fase do trabalho estudou-se ternária composta por cimento, resíduo de catalisador exausto de FCC e resíduo de pedra natural. Em função da sua composição, foram produzidas quatro séries diferentes de argamassas: - Argamassas de referência que incluem na sua composição cimento, areia e água (de acordo com a NP EN 196-1:2006); - Argamassas com substituição parcial de cimento por resíduo de catalisador exausto de FCC tal como foi recebido da refinaria (misturas binárias); - Argamassas com substituição parcial de cimento por resíduo de catalisador exausto de FCC moído (misturas binárias); e, - Argamassas com substituição parcial de cimento por catalisador exausto de FCC e resíduo de pedra natural (misturas ternárias). Todas estas argamassas foram elaboradas adoptando um procedimento experimental que se baseia no descrito na norma NP EN 196-1:2006. Ao longo da campanha experimental, as argamassas foram sujeitas a ensaios no estado fresco e ensaios no estado endurecido, em diferentes tempos de hidratação, para determinar algumas propriedades físicas e mecânicas, respectivamente. As argamassas de referência e as misturas binárias foram ensaiadas aos 2, 7, 28, 56 e 90 dias e as misturas binárias foram ensaiadas aos 2, 7 e 28 dias. No estado fresco realizaram-se ensaios de determinação da consistência por espalhamento, determinação da massa volúmica e ensaios de teor em ar. No estado endurecido foram determinadas as resistências à flexão e à flexão. Da análise dos resultados pod inferir que o resíduo de catalisador exausto de FCC apresenta actividade pozolânica, de tal forma que, argamassas conteores de substituição de cimento por este resíduo até 15% (com adição de superplastificante) estão conforme a norma NP EN 197-1:2001 no que respeita à resistência à compressão, em todos os tempos de hidratação especificados. Relativamente às misturas ternárias, verificou-se que conforme a norma NP EN 197-1:2001, o cimento pode ser substituído pelos dois resíduos em simultâneo até 20%. Verificou-se ainda que utilizando qualquer um dos resíduos com superplastificante, este teor poderia aumentar até 30%.

Efeito da moagem do catalisador exausto de cracking catalítico nas propriedade de argamassas de cimento

Atualmente, o impacto ambiental gerado pela produção de cimento é uma das grandes preocupações a nível mundial. O seu processo de produção requer não só a utilização de quantidades significativas de recursos naturais não renováveis bem como de consumo de energia. Concomitantemente, a produção de cimento é a maior fonte de emissão antropogénica de CO2 para a atmosfera. Desta forma, várias medidas têm sido concebidas com o intuito de diminuir estes impactos visando a preservação do meio ambiente. Uma dessas medidas consiste em substituir parcialmente cimento por resíduos industriais. Neste sentido, com o presente trabalho pretendeu-se avaliar o efeito da moagem do catalisador exausto da unidade de “cracking” catalítico (FCC) - proveniente da refinaria da GALP, em Sines - nas propriedades de argamassas em que este resíduo substitui parcialmente o cimento. Na campanha experimental prepararam-se argamassas com substituição parcial de cimento por resíduo de FCC – entre os 0 a 15%, em massa – com três distribuições de tamanho de partículas de resíduo distintas. Na preparação destas argamassas adotaram-se duas abordagens experimentais que originaram duas séries de argamassas: numa das séries, a consistência das argamassas no estado fresco varia em função do teor de catalisador incorporado e na outra série, a consistência das argamassas é mantida constante através da adição de superplastificante, independentemente do teor de catalisador incorporado. As propriedades das argamassas no estado fresco avaliadas foram: a consistência por espalhamento, o teor de ar e a massa volúmica. No estado endurecido avaliou-se: a velocidade de propagação de ondas ultrassónicas nas argamassas, a resistência mecânica, a aderência e a absorção de água por capilaridade. Com o presente estudo verifica-se que a utilização de resíduo moído como substituto parcial do cimento, aumenta a trabalhabilidade da argamassa para substituições de 15%. Para substituições de 5% e 10%, a moagem do resíduo não se apresenta sensível à trabalhabilidade. A moagem deste resíduo de FCC também não tem um efeito significativo nos valores de resistência à compressão das argamassas em que é incorporado, embora se verifique uma tendência para que os resíduos moídos conduzam a valores resistência à compressão mais elevados quando comparado com o não moído, particularmente quando a percentagem de incorporação do resíduo é mais elevada. A atividade pozolânica aumenta com a moagem do resíduo de FCC. A introdução de resíduo moído conduz à diminuição da absorção de água por capilaridade, à medida que a percentagem de substituição aumenta.

Avaliação da influência do cimento na interação cimento-superplastificante

Um dos materiais mais utilizados na indústria da construção civil é o betão. É um material cuja aplicação é diversificada: edifícios, pontes, barragens, entre outros e tem tido um grande desenvolvimento ao longo dos tempos. A sua ampla utilização deve-se às suas características, tais como a trabalhabilidade (no estado fresco), a durabilidade ou a resistência a cargas e ao fogo (no estado endurecido). O cimento é o principal componente para obtenção de betão, constituindo o ligante que o manterá coeso. Como referido, uma das características mais importantes no betão é a sua trabalhabilidade, a qual, quando expressa em termos de fluidez, é otimizada com o recurso de adjuvantes na composição do betão. Os adjuvantes com maior eficácia são os superplastificantes, que são substâncias fluidificantes que permitem a redução da quantidade de água numa mistura, mantendo a trabalhabilidade melhorando outras características, tais como a resistência à compressão. No entanto, a eficácia dos adjuvantes depende não só das suas características e dosagem, mas também como interagem com o cimento. Este trabalho teve como objetivo, avaliar a influência que as propriedades do cimento têm na interação cimento-superplastificante. Para isto, foram estudados três tipos cimentos diferentes e três superplastificantes diferentes. Os cimentos e superplastificantes foram caracterizados isoladamente, e depois aplicados em conjunto onde foram estudadas algumas propriedades químicas e físicas. Foram analisados os resultados obtidos, avaliando quais as características dos cimentos que influenciam o comportamento de pastas produzidas os superplastificantes utilizados. Com este estudo, obteve-se como principal conclusão que o teor de sulfatos, álcalis e aluminato tricálcico (C3A) do cimento influenciam fortemente a interação cimentosuperplastificante. E verificou-se que estes componentes não influenciam de igual modo para todos os tipos de cimento e superplastificantes.

Soluções de reabilitação de rebocos exteriores em edifícios antigos

Associando o papel que a reabilitação de edifícios pode vir a registar de futuro aos rebocos de edifícios antigos, o trabalho desenvolvido pretende apresentar diferentes soluções de reabilitação consoante o suporte em causa, com base nas características fundamentais exigidas na execução de rebocos. O trabalho realizado incluiu uma campanha experimental, em laboratório e in-situ, onde se avaliou a influência de alguns factores de aplicação (tipo de argamassa, natureza do suporte, número de camadas e espessura da camada) no desempenho mecânico (ultra-sons, resistência à compressão e flexão, pull-off, martelo de schimdt, retração), físico (tubos de Karsten, humidade superficial e absorção por capilaridade) e químico (pH e teor em sais) e as funções a respeitar numa solução de reabilitação. Assim sendo, foram estabelecidos três tipos de rebocos – praticado em obra, tradicional e pré-doseado – e três suportes – betão, pedra e tijolo – por forma a conhecer as características de cada um a curto prazo e a sua adequabilidade aos suportes usados. Com a realização dos ensaios também foi possível identificar e analisar os aspectos que condicionam os resultados alcançados e como tal, a interpretação dos dados exige prudência.

Estudo de viabilidade da produção de betões auto-compactáveis com incorporação de catalisador exausto da indústria petroquímica

Na óptica de um contínuo progresso do conhecimento científico do betão enquanto material aplicado na construção civil, tem-se investigado, principalmente nas últimas três décadas, novos métodos para a sua composição e concepção, visando a sua optimização. Uma destas variantes é o Betão Auto-compactável (BAC) capaz de se auto compactar apenmas pela acção do seu próprio peso. As caraterísticas reológicas necessárias a este tipo de betões tornam particularmente importante que a sua composição inclua adições. Neste contexto, pretendeu-se avaliar a viabilidade de reutilizar catalisador exausto da unidade de “craking” catalítico (FCC), produzido na refinaria de Sines, como adição na produção de BAC. A utilização deste material, com este fim, apresenta ainda as vantagens adicionais de diminuir o teor de cimento bem como constitui o aproveitamento dum subproduto industrial. A actividade laboratorial teve por base o método de produção de BAC proposto por Okamura et al com algumas modificações propostas por outros investigadores, nomeadamente, pelo Miguel Nepomuceno. Esta metodologia de preparação de BAC prevê duas fases experimentais principais que incluem: a preparação de argamassas e a preparação de betões. Neste sentido avaliou-se a possibilidade de preparar argamassas com a adição de 10 a 40%, em volume de catalisador exausto de FCC produzido na refinaria de Sines da empresa PETROGAL S.A.. Na fase experimental de estudo das argamassas no estado fresco realizaram-se ensaios de forma a estabelecerem-se os parâmetros reológicos. No estado endurecido das argamassas realizaram-se os ensaios de velocidade de propagação dos ultrassons, resistência à flexão e à compressão aos 7,28 e 90 dias de idade de hidratação. Tendo em consideração os resultados experimentais obtidos com as argamassas preparou-se BACs com incorporação de catalisador exausto de FCC. Nestes BACs realizaram-se os seguintes ensaios: no estado fresco: funil V, caixa L e anel J, e no estado endurecido: velocidade de propagação dos ultrassons; resistência à compressão; ensaios de absorção de água por capilaridade e imersão e ainda o ensaio de análise dimensional. Deste modo, concluiu-se que: foi possível preparar BACs com adição de catalisador exausto de FCC entre 10-25% de incorporação; os BACs preparados enquadram-se normativamente, segundo o preconizado pela NP EN 206-9, relativamente ás propriedades no estado fresco, revelando uma extensa gama de aplicações nas construções de Engenharia Civil; e é expectável que uma optimização dos BAC (em trabalhos futuros) possa vir a tornar mais extensa a gama de aplicações.