Estimating thermal performance of cool colored paints

The purpose of this study is to investigate the thermal performance of cool colored acrylic paints containing infrared reflective pigments in comparison to conventional colored acrylic paints of similar colors (white, brown and yellow) applied on sheets of corrugated fiber cement roofing. Evaluated properties are: color according to ASTM D 2244-89, the UV/VIS/NIR reflectance according to ASTM E 90396, and thermal performance by exposure to infrared radiation emitted from a lamp with the measurement of surface temperatures of the specimens with thermocouples connected to a data logging system. Results demonstrated that the cool colored paint formulations produced significantly higher NIR reflectance than conventional paints of similar colors, and that the surface temperatures were more than 10 degrees C lower than those of conventional paints when exposed to infrared radiation. The study shows that cool paints enhance thermal comfort inside buildings, which can reduce air conditioning costs. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Roof and eaves gutter, Sunshine Coast University Library, Maroochydore

Detail view of corrugated steel roofing, polycarbonate sheeting, plywood cladding, eaves gutter and downpipe.

North-east verandah connection, Sunshine Coast University Library, Maroochydore

View of underside of verandah corrugated steel roofing, polycarbonate sheeting and north-east glass and floor connection.

Thermogravimetric determination of the carbon dioxide reactivity of char from some New Zealand coals and its association with the inorganic geochemistry of the parent coal

Thermogravimetrically-determined carbon dioxide reactivities of chars formed from New Zealand coals, ranging in rank from lignite to high volatile bituminous, vary from 0.12 to 10.63 mg/h/mg on a dry, ash-free basis. The lowest rank subbituminous coal chars have similar reactivities to the lignite coal chars. Calcium content of the char shows the strongest correlation with reactivity, which increases as the calcium content increases. High calcium per se does not directly imply a high char reactivity. Organically-bound calcium catalyses the conversion of carbon to carbon monoxide in the presence of carbon dioxide, whereas calcium present as discrete minerals in the coal matrix, e.g., calcite, fails to significantly affect reactivity. Catalytic effects of magnesium, iron, sodium and phosphorous are not as obvious, but can be recognised for individual chars. The thermogravimetric technique provides a fast, reliable analysis that is able to distinguish char reactivity differences between coals, which may be due to any of the above effects. Published by Elsevier Science B.V.

Adsorption characteristics of phenolic compounds onto coal-reject-derived adsorbents

Carbonaceous adsorbents were prepared by heat treatment of coal reject at 600 degrees C, after chemical treatment in HNO3, H2SO4, and NaOH at 25 and 75 degrees C. Pore structure characterization and the phenol adsorption capacities of the adsorbents showed that nitric acid pretreatment significantly enhanced the surface properties, consequently the adsorption capacities of the adsorbents. A number of samples were subsequently prepared by carbonizing coal reject at 600 degrees C, after pretreatment in HNO3 under various conditions. The acid concentration, residence time, and reaction temperature were varied to obtain adsorbents with various pore structures. The adsorption capacities of the derived adsorbents for phenol, p-nitrophenol, and benzene were measured to gain further insights into the pore structure evolution. Adsorption isotherms of phenol, p-nitrophenol, and p-chlorophenol on the best adsorbent prepared were determined and correlated with theoretical isotherm equations, such as the Langmuir, Freundlich, and Redlich-Peterson equations.

Thermogravimetric analytical procedures for determining reactivities of chars from New Zealand coals

Tightly constrained thermogravimetric experimental procedures (particle size < 212 mu m, sample mass 15.5 mg, CO2 reactant gas, near isothermal conditions) allow the reactivity of chars from high volatile New Zealand coals to be determined to a repeatability of +/-0.07 h(-1) at 900 degrees C and +/-0.5 h(-1) at 1100 degrees C. The procedure also provides proximate analyses information and affords a quick (< 90 min) comparison between different coal types as well as indicating likely operating conditions and problems associated with a particular coal or blend. A clear difference is evident between reactivities of differing New Zealand coal ranks. Between 900 and 1100 degrees C, bituminous coals increase thirtyfold in reactivity compared with fourfold for subbituminous, with the latter being three to five times greater in reactivity at higher temperature. (C) 1997 Elsevier Science B.V.

Spontaneous-combustion propensity of New Zealand coals under adiabatic conditions

Pulverised New Zealand coal samples have been tested from an initial temperature of 40 degreesC and reacted adiabatisally in an oven with oxygen to provide a full temperature history of auto-oxidation up to the self-sustained process of combustion. This procedure produces a self-heating rate index, R-70, calculated as the ratio of the time taken to reach 70 degreesC (degreesC/h). The R-70 index is a measure of the coal's propensity to spontaneous combustion. R-70 values for New Zealand coals are much higher than any previously published results. They show a rank dependence, whereby subbituminous coals have the highest propensity to spontaneous combustion (14.91-17.23 degreesC/h). A lignite sample has an R-70 value of 7.76 degreesC/h, and high-volatile bituminous B coals have R-70 values of 0.31-2.23 degreesC/h. Samples stored for 2 years show the same rank trend. The nature of this trend is most likely a function of the internal surface area of the coal that governs the available sites for oxidation. Calculating the Suggate rank; for any New Zealand coal can be used to rare its propensity to spontaneous combustion. Resin bodies in the subbituminous coal show no propensity to spontaneous combustion. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Kinetic parameters associated with self-heating of New Zealand coals under adiabatic conditions

Adiabatic self-heating tests were carried out on five New Zealand coal samples ranging in rank from lignite to high-volatile bituminous. Kinetic parameters of oxidation were obtained front the self-heating curves assuming Arrhenius behaviour. The activation energy E (kJ mol(-1)) and the pre-exponential factor A (s(-1)) were determined in the temperature range of 70-140 degreesC. The activation energy exhibited a definite rank relationship with a minimum E of 55 kJ mol(-1) occurring at a Suggate rank of similar to6.2 corresponding to subbituminous C. Either side of this rank there was a noticeable increase in the activation energy indicating lower reactivity of the coal. A similar rank trend was also observed in the R-70 self-heating rate index values that were taken from the initial portion of the self-heating curve front 40 to 70 degreesC. From these results it is clear that the adiabatic method is capable of providing reliable kinetic parameters of coal oxidation.

Asphalt rubber mixtures in Portugal: fatigue resistance

This paper presents a study concerning the fatigue behaviour of asphalt mixtures with bitumen modified with high content of crumb rubber used in Portugal. For assessing the fatigue behaviour of this type of mixtures, four asphalt mixtures with high content of crumb rubber were used: two field bituminous mixtures – an open-graded and a gap-graded – both with granite aggregates; and two laboratory manufactured bituminous mixtures – an open-graded mixture with granite aggregates and a gap-graded mixture with crushed gravel aggregates. Since this type of mixtures are mainly applied in wearing courses, the effect of ageing in the fatigue behaviour of one of the studied asphalt rubber mixtures was also assessed through laboratory testing. The paper presents the main results achieved so far concerning the fatigue resistance and it could be concluded that all the materials have exhibited a good behaviour, in agreement with others previous studies. In the case of the aged gap-graded material, it was observed a slight reduction on the fatigue life comparatively to the un-aged one.

Caracterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes

A maioria das infra-estruturas de transportes, nomeadamente os pavimentos rodoviários e aeroportuários, são constituídas por misturas betuminosas, o que permite um bom desempenho e uma adequada durabilidade, nas condições usuais de serviço. As misturas betuminosas são ainda amplamente utilizadas na construção de zonas de estacionamento de veículos, tendo-se verificado recentemente a sua aplicação também em infra-estruturas ferroviárias. Face à necessidade de melhorar o desempenho das vias-férreas, permitindo uma concepção mais durável de linhas de alta velocidade e uma redução dos custos da sua manutenção, tem-se vindo a desenvolver diversos estudos para promover a utilização de novos materiais, principalmente através da incorporação de misturas betuminosas. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização do comportamento mecânico de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes. Como metodologia para o estudo do comportamento mecânico das misturas betuminosas foram realizados em laboratório ensaios de cargas repetidas, nomeadamente, ensaios de flexão em quatro pontos para determinação da rigidez e da resistência à fadiga e ensaios de compressão triaxiais cíclicos para avaliação do comportamento à deformação permanente. A resistência à fadiga das misturas betuminosas em estudo foi avaliada através do ensaio de flexão em quatro pontos, com extensão controlada, e aplicação de um carregamento sinusoidal com diferentes frequências, de acordo com o procedimento de ensaio da norma europeia EN 12697-24 (2004 + A1: 2007). A resistência à deformação permanente das misturas betuminosas foi analisada através de ensaios de compressão triaxiais cíclicos, submetendo-as a uma tensão de confinamento estática pela aplicação parcial de vácuo e a uma pressão axial cíclica sob a forma rectangular, de acordo com a norma europeia EN 12697-25 (2004). O conhecimento destas propriedades mecânicas assume particular importância ao nível da formulação das misturas betuminosas, do dimensionamento de uma estrutura ou do estabelecimento de uma adequada solução para uma obra de reabilitação duma infra-estrutura de transportes. Para este estudo foi utilizado um modelo físico construído numa fossa no LNEC, com o propósito de serem testadas três substruturas ferroviárias não convencionais, utilizando sub-balastro betuminoso. A selecção das substruturas foi efectuada após uma análise de várias secções de estruturas já testadas e aplicadas noutros países, de forma a proporcionar comparações fiáveis entre elas. Os resultados obtidos mostraram que a mistura betuminosa AC20 base 50/70 (MB) aplicada na camada de sub-balastro é adequada para ser aplicada nas infra-estruturas de transportes pois apresenta um bom desempenho à fadiga e à deformação permanente. Através dos ensaios efectuados foi ainda possível entender a importante influência das características volumétricas, principalmente da porosidade para o bom comportamento da mistura betuminosa.

Revestimentos descontínuos de coberturas: análise da normalização europeia aplicável

Esta dissertação tem como principais objectivos analisar a conformidade das características de revestimentos descontínuos de coberturas produzidos ou comercializados em Portugal com as exigências preconizadas nas normas europeias aplicáveis. Contudo, e tendo em conta a diversidade do tema, o presente estudo centralizou-se em três tipos de revestimentos descontínuos: fibrocimento, metais e plásticos. Optou-se por uma abordagem teórica complementada por uma campanha experimental. No caso da primeira, serão descritas as características de uma cobertura inclinada e alguns dos principais tipos de revestimentos descontínuos existentes. No que concerne à campanha experimental, para além da pesquisa efectuada ao nível do mercado nacional e dos contactos desenvolvidos para a recolha de amostras, realizaram-se ensaios de natureza geométrica de todas as amostras recolhidas. Em suma, a presente dissertação foi validada através de uma campanha experimental simples, que consistiu na análise do cumprimento das exigências das normas europeias aplicáveis aos produtos ensaiados, resultando numa avaliação crítica aos valores obtidos.

A utilização da madeira na construção de edifícios: alternativas às soluções tradicionais

Esta dissertação insere-se num projecto de investigação relacionado com o papel que a madeira apresenta na construção nos tempos de hoje, necessário para obtenção do Mestrado em Engenharia Civil. A madeira apresenta, enquanto material de construção, especificidades únicas: é um material orgânico, ao contrário da pedra, do aço e do betão; é um material combustível, sem que isto implique necessariamente uma baixa resistência ao fogo; é um material tradicional, presente em pavimentos e coberturas de edifícios antigos e é, paradoxalmente, um material novo, adoptado em arrojadas obras de arquitectura contemporânea. Estas características, associadas à necessidade de garantir a sustentabilidade da construção e de conservar e reabilitar o património edificado, tornam essencial o estudo das propriedades mecânicas do material, dos seus processos de degradação química e biológica, dos meios de protecção e do comportamento de elementos estruturais ao fogo. As estruturas em madeira têm tido uma procura crescente no nosso país, revelando-se uma opção interessante, como alternativa a estruturas de aço ou de betão. No entanto, por configurarem ainda soluções estruturais, materiais e processos construtivos pouco comuns entre nós, considera-se que não estão suficientemente divulgados os instrumentos de que podemos e devemos dispor para a garantia da qualidade destas estruturas. É apresentado um estudo de viabilidade económica no âmbito do nosso país, comparando casas em madeira, modulares pré-fabricadas, com casas cuja construção é feita em alvenaria e betão armado, de forma a poder comparar os custos para ambas as soluções construtivas. Para tal, foram realizadas visitas a empresas, fábricas e a obras com o objectivo de entender como funciona o processo de fabrico de uma casa pré-fabricada em madeira.

Estudo da utilização de fibras em misturas betuminosas

A presente dissertação tem como objectivo principal aprofundar os conhecimentos sobre a incorporação de fibras em misturas betuminosas, em particular, sobre as misturas do tipo Stone Mastic Asphalt (SMA). Para este tipo de mistura betuminosa existe uma norma de produto europeia, a EN 13108-5:2006. Os ensaios tipo iniciais para efeitos de certificação CE das misturas estão contemplados na norma portuguesa NP EN 13108-20:2008, onde também são estipuladas as condições de ensaio. São descritos diversos tipos de fibras passíveis de serem utilizadas no fabrico da mistura betuminosa do tipo SMA, dando especial enfoque às misturas fabricadas com fibras celulósicas, uma vez que este tipo específico de mistura é frequentemente aplicado em camada de desgaste noutros países, com reconhecidas vantagens em termos de durabilidade e desempenho do pavimento. As misturas do tipo SMA são descritas, analisando-se métodos de formulação e métodos para a sua caracterização. Posteriormente, são apresentados e discutidos os trabalhos experimentais levados a cabo para um caso concreto. Os ensaios realizados permitiram caracterizar a mistura quanto à sensibilidade à água, ao seu módulo de rigidez e resistência à deformação permanente. Conclui-se que a mistura do tipo SMA com a incorporação de fibras analisada, apresenta bom comportamento à deformação permanente e boa resistência á acção da água, comparativamente às misturas betuminosas tradicionais aplicadas em camada de desgaste.

Análise comparativa de soluções adotadas para a reabilitação de pavimentos flexíveis que integram a rede rodoviária nacional

A presente dissertação tem como objetivo efetuar a análise comparativa de soluções adotadas de reabilitação de pavimentos flexíveis que integram a rede rodoviária nacional. No âmbito desta análise apresenta-se o estado da arte respeitante à reabilitação de pavimentos flexíveis, nomeadamente: mecanismos de degradação, famílias de degradações, avaliação da capacidade de carga dos pavimentos, metodologia utilizada no dimensionamento do reforço de pavimentos, sendo também efetuada uma análise comparativa de técnicas de reforço de pavimentos e dos tratamentos antifendas. Neste contexto, apresenta-se um caso de estudo no qual é efetuada uma análise de três soluções possíveis para a reabilitação estrutural do pavimento do IC 20 entre Almada e a Costa de Caparica. É feita a descrição da solução projetada pela EP, SA patenteada em concurso público lançado em 2007, a qual é de certa forma inovadora ao nível do tratamento retardador da reflexão de fendas. Aquela solução técnica é constituída pela aplicação de grelhas de fibra de vidro e grelhas de fibra de carbono, seguidas da colocação de uma camada de desgaste em mistura betuminosa rugosa com betume modificado com baixa percentagem de borracha reciclada de pneus usados (BBr - BBB). Complementarmente, é efetuada a análise da solução do projeto de reabilitação do IC 20, patenteado pela Subconcessionária do Baixo Tejo, que contemplou a aplicação de misturas betuminosas rugosas com betume modificado com média percentagem de borracha reciclada de pneus usados (BBr - BBM). Para além da solução patenteada pela subconcessionária, é analisada a solução do projeto de alterações (variante) apresentado pelo agrupamento de empresas construtoras, que foi adotado na execução da obra realizada no IC 20. A intervenção de reabilitação estrutural contemplou a utilização de uma camada de ligação em AC 16 10/20 (MBAM) e uma camada de desgaste em mistura betuminosa rugosa com betume modificado com média percentagem de borracha reciclada de pneus usados (BBr - BBM). Adicionalmente à caracterização de diferentes soluções de reabilitação de pavimentos flexíveis adotados em Portugal, é efetuada uma análise comparativa dos custos de ciclo de vida (construção, manutenção e conservação) de cada tipo de solução de reabilitação.

Betão betuminoso com betume anti-querosene Formulação, aplicação e comportamento

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente