Sustainable binders for concrete: a structured approach from waste screening to binder composition development

Worldwide, the building sector requires the production of 4 billion tonnes of cement annually, consuming more than 40% of global energy. Alkali activated “cementless” binders have recently emerged as a novel eco-friendly construction material with a promising potential to replace ordinary Portland cement. These binders consist of a class of inorganic polymer formed mainly by the reaction between an alkaline solution and an aluminosilicate source. Precursor materials for this reaction can be found in secondary material streams from different industrial sectors, from energy to agro-alimentary. However, the suitability of these materials in developing the polymerisation reaction must be assessed through a detailed chemical and physical characterisation, ensuring the availability of required chemical species in the appropriate quantity and physical state. Furthermore, the binder composition needs to be defined in terms of proper alkali activation dosages, water content in the mix, and curing conditions. The mix design must satisfy mechanical requirements and compliance to desired engineering properties (workability, setting time) for ensuring the suitability of the binder in replacing Portland cement in concrete applications. This paper offers a structured approach for the development of secondary material-based binders, from their identification to mix design and production procedure development. Essential features of precursor material can be determined through chemical and physical characterisation methods and advanced microscope techniques. Important mixing parameters and binder properties requirements are examined and some examples of developed binders are reported.

Inexact-aware architecture design for ultra-low power bio-signal analysis

This study introduces an inexact, but ultra-low power, computing architecture devoted to the embedded analysis of bio-signals. The platform operates at extremely low voltage supply levels to minimise energy consumption. In this scenario, the reliability of static RAM (SRAM) memories cannot be guaranteed when using conventional 6-transistor implementations. While error correction codes and dedicated SRAM implementations can ensure correct operations in this near-threshold regime, they incur in significant area and energy overheads, and should therefore be employed judiciously. Herein, the authors propose a novel scheme to design inexact computing architectures that selectively protects memory regions based on their significance, i.e. their impact on the end-to-end quality of service, as dictated by the bio-signal application characteristics. The authors illustrate their scheme on an industrial benchmark application performing the power spectrum analysis of electrocardiograms. Experimental evidence showcases that a significance-based memory protection approach leads to a small degradation in the output quality with respect to an exact implementation, while resulting in substantial energy gains, both in the memory and the processing subsystem.

Aprendizagens Comunitárias

A Suão - Associação para o Desenvolvimento Comunitário, fundada em dezoito de Abril de 1998, localizada em São Miguel de Machede, freguesia do concelho de Évora, desenvolve a sua actividade focada na educação e aprendizagens comunitárias, desde o seu início. A Associação tem, neste momento, duzentos e cinquenta associados, membros ligados à comunidade (quer por serem pessoas com origem em São Miguel de Machede, quer por serem agentes participativos ou por estabelecerem, ainda, um laço profissional com a Instituição).

A gestão intermédia nos agrupamentos de escolas: os coordenadores de estabelecimento e as lideranças periféricas

As escolas do 1º ciclo e os jardins-de-infância confrontaram-se recentemente com a obrigatoriedade de se organizarem em associação com outras escolas do 2º e 3º ciclos do ensino básico através dos chamados Agrupamentos de Escolas. Estes Agrupamentos (verticais) poderão ser entendidos como funcionando num certo modelo de rede piramidal ou seja, cria-se um centro de decisão – a escola-sede do Agrupamento (por norma, uma escola do 2º e 3º ciclo do ensino básico, com os seus órgãos de gestão de topo) – relativamente ao qual se afiliam uma série de escolas periféricas, designadamente da educação préescolar e do 1º ciclo do ensino básico. Procuraremos, neste estudo, problematizar a situação periférica destes estabelecimentos de educação e de ensino, tendo em conta a complexidade das regulações e tensões a que estão sujeitos e que colocam no centro das atenções a figura do Coordenador de estabelecimento. É com base num estudo de caso sobre um Agrupamento de Escolas, situado no norte do país, que procurámos perceber qual o papel que os Coordenadores de estabelecimento assumem ao nível da gestão intermédia do Agrupamento, analisando em particular a sua condição de líderes periféricos deste tipo de organização escolar.

A vivência emocional dos enfermeiros nos cenários da prestação de cuidados ao doente oncológico: o caso dos enfermeiros de um serviço de oncologia médica do Instituto Português de Oncologia de Lisboa Francisco Gentil, E.P.E.

Com a presente investigação pretendemos conhecer a vivência das emoções dos enfermeiros nos cenários da prestação de cuidados ao doente oncológico e simultaneamente contribuir para uma melhoria das práticas de intervenção e de gestão emocional em enfermagem nos contextos de trabalho em Oncologia, procurando dar resposta à pergunta inicial de investigação: Qual a vivência emocional dos enfermeiros nos cenários da prestação de cuidados ao doente oncológico? Nas opções metodológicas optámos pelo paradigma qualitativo, onde a entrevista narrativa foi a técnica privilegiada de recolha de informação, tendo permitido compreender com profundidade a forma como os enfermeiros vivem a prestação de cuidados ao doente oncológico. As experiências emocionais consideradas mais marcantes foram na generalidade aquelas que mais penosas se constituíram para os entrevistados, relacionadas com uma relação mais próxima e profunda com o doente e com situações de morte e sofrimento. Consequentemente os sentimentos e emoções referidos foram na sua maioria negativa. Na prática de cuidar do doente oncológico verificou-se a influência marcada dos mitos sociais e pessoais associados à doença cancro, tendo sido reconhecida de forma global a complexidade e especificidade inerentes a esta prestação de cuidados, tão gratificante, quanto desgastante. O uso de mecanismos de gestão das experiências emocionais refletiu-se no recurso a estratégias pessoais e externas, usadas na sua maioria com o objetivo de o desgaste emocional. Foram sugeridas várias medidas de intervenção organizacional no reconhecer uníssono da necessidade de acompanhamento e suporte por parte da organização de saúde. Os resultados desta investigação acrescentam assim todo um conjunto de novos dados que ajudam na compreensão da problemática da vivência emocional dos enfermeiros, na certeza de que esta melhorará a prestação de cuidados ao doente oncológico, com consequente otimização organizacional. /ABSTRACT - With this present investigation we intend to study the emocional life of nurses while providing health care to oncological patients and simultaneously contribute to an improvement of the intervention and emotional management practices in nursing in the contexts of working in Oncology, trying to answer the initial question of the inquiry: What is the emotional life of nurses in health care scenerjy to oncological patients? As far as the methodology is concerned we chose the qualitative paradigm, in which the narrative interview was the privileged technique to gather information. That allowed us to deeply understand the way nurses live the providing of health care to the oncological patient, their emotional experiences, what they feel and express, what moves and consumes them, as well as the forms of emotional management. The most striking emotional experiences have, in general, been those considered most painful by the interviewed nurses, usually related to a closer and deeper relation with the patient and situations of death and suffering. The consequent feelings and emotions have been mostly negative. Health care provided to oncologic patients is strongly influenced by social and personal myths related to cancer and both the complexity and specificity inherent to this kind of health care has been acknowledged as rewarding, as consuming. The use of means of emotional management is visible in the resource to personal and external strategies, used to diminish the emotional consumption. They have also suggested some measures of organizational intervention in the unison recognition of the need of accompaniment and support from the health care institution. The results of this investigation, thus add whole a set of new data that helps in the understanding of the problematic of the emotional life of nurses, in the certainty that this will improve the providing of care to the oncolologically sick person, with consequent organizational optimization.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

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Dissertação elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

Como é que no movimento da escola moderna é promovida a autonomia das crianças?

Relatório Final da Prática Profissional Supervisionada Mestrado em educação pré-escolar