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Matéria (Rio de Janeiro), Volume: 24, Issue: 4, Published: 2019
  • Reciclagem e a Engenharia de Superfícies Editorial

    Lins, Vanessa de Freitas Cunha
  • Surface morphology and repellency mechanism investigation of Salvinia molesta plant Articles

    Steigleder, Ana Paula; Roldo, Liane

    Abstract in English:

    ABSTRACT Bionics is a versatile tool with a technological potential, which designers use to search for signs and clues about functional elements and mechanisms in nature that allow for the development of products. The purpose of this study was to analyze the morphology of the aquatic plant Salvinia molesta, aiming to determine the water repellency of its leaf surface and then reproduce its properties in the design of products that require water repellent surfaces. The structure of the plant’s trichomes, analyzed by scanning electron microscope, enabled the identification of the sites where wax was present and absent. The contact angle of the leaf surface was measured, indicating the water absorption capacity of the plant’s surface. Quantification and distribution analyzes of the wax on the leaf surface were also performed. The SEM analysis revealed that the plant has no wax on its trichomes. The measured contact angle and inclination angles allied to the SEM analysis indicated that the plant has hydrophobic characteristics.
  • Evaluation of dimensional deviation in nickel-base, Inconel 718, alloy after grinding under different cooling-lubrication techniques Artigos

    Oliveira, Déborah de; Silva, Rosemar Batista da; Arencibia, Rosenda Valdés

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O Inconel 718 é uma liga à base de níquel que possui elevada resistência à fadiga e à fluência, ductilidade, rigidez, inércia química e capacidade de operar em elevadas temperaturas, por isto é bastante utilizada na fabricação de peças aeronáuticas de alto rendimento. Estas peças exigem tolerâncias dimensionais e geométricas estreitas que em geral podem ser conseguidas por meio do processo de retificação. No entanto este é um material de baixa usinabilidade, principalmente por ser bem suscetível aos danos térmicos que ocorrem nas peças usinadas durante a retificação. Neste sentido, ambas as funções de refrigeração e lubrificação dos fluidos de corte devem predominar no processo de retificação desta liga, logo qualquer tentativa para melhorar estas propriedades deles que podem representar um grande ganho. Somado a isso ainda é escassa a literatura específica de trabalhos que abordem o desvio dimensional de peças retificadas e como ele é afetado pelos parâmetros de corte. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo contribuir com conhecimentos na área de retificação avaliando a influência de diferentes atmosferas lubri-refrigerantes no desvio dimensional na altura das peças em Inconel 718 retificadas. Foram testadas as atmosferas de usinagem, a seco e com fluido de corte, sendo que para esta a última o fluido de corte foi empregado em abundancia e também via a técnica da Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL). Como parâmetros de corte foram testados dois valores de penetrações de trabalho, 20 µm e 40 µm. Os resultados mostraram que os menores valores de penetração de trabalho geraram os menores desvios dimensionais, como seria esperado. Além disso, a técnica MQL se mostrou mais vantajosa para redução de desvio dimensional em relação às outras atmosferas de lubri-refrigeração testadas. Os desvios obtidos enquadram-se na faixa de tolerância qualidade de trabalho, IT5 a IT6, coincidindo com a faixa normalmente relatada na literatura específica para peças fabricadas em Inconel 718.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Inconel 718 is a nickel based alloy that has high resistance to fatigue and creep, ductility, stiffness, chemical inertia and the ability to operate at high temperatures. These properties make the Inconel 718 attractive to be employed in high performance parts. These parts require narrow dimensional and geometric tolerances that can usually be achieved by the grinding process. However, this material presents low machinability, especially because its susceptibility to thermal damages during grinding. In this sense, both lubrication and cooling properties of the cutting fluid must predominate during grinding of this alloy, so any attempt to improve the cutting fluids properties will represent a great contribution. Also, specific literature is still scarce in scientific studies about evaluation of dimensional deviation of ground workpieces and how they are affected by the cutting parameters. In this sense, this work aims to contribute with knowledge in the grinding field by evaluating the influence of different cooling-lubrication techniques on the dimensional deviation of the Inconel 718 workpieces. The machining atmospheres tested were: dry and with cutting fluid. For the latter, cutting fluid was applied via conventional coolant technique (flood) and via the Minimum Quantity Lubrication (MQL) technique. Two values of depth of cut 20 µm and 40 µm were testes as input parameters. The results showed that the lowest values of depth of cut (20 µm) generated smaller dimensional deviations, as would be expected. In addition, grinding with the MQL technique proved to be advantageous in generating the lowest dimensional deviation values. After measurements of the dimensional deviations, IT tolerance grades were calculated and they were within the IT6 – IT5 range, which is in agreement with the one usually mentioned in the specific literature for parts manufactured in nickel-base, Inconel 718, alloy.
  • Photodegradation study of TiO2 and ZnO in suspension using miniaturized tests Articles

    Cambrussi, Anallyne Nayara Carvalho Oliveira; Morais, Alan Ícaro Sousa; Neris, Alex de Meireles; Osajima, Josy Anteveli; Silva Filho, Edson Cavalcanti da; Ribeiro, Alessandra Braga

    Abstract in English:

    ABSTRACT Miniaturization has been a trend in the instrumentation of chemical analyzes. The interest in miniaturization stems from the perceived benefits of faster, easier, less expensive and less wasteful analyzes than the tradition analyses. Thus, this work proposes a miniaturization of photocatalytic tests using a microplate reader for the analysis of several results, using only microliters of solution. The present work investigates the heterogeneous photocatalysis of the eosin yellow, acid yellow 73 and basic yellow 2 dyes, in the presence of zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2) catalysts, under irradiation in the visible light and ultraviolet light. Dye degradation was evaluated using a microplate reader (Elisa Polaris®), a photometric device that performs colorimetric readings in the 0-3 absorbance (ABS) range at wavelengths of 405, 450, 492 and 630 nm. The kinetic study was performed using the Langmuir-Hinshelwood law. It was verified that the degradation rates were higher than 90% over a period of 120 minutes for all the studied systems, especially the system composed of acid yellow dye 73 and the ZnO catalyst, which reached a degradation of 96.23% in 120 minutes.
  • Effects of Laser Remelting Process on Microstructure and Wear Behavior of WC Coating Sprayed by HVOF Artigos

    Panziera, Renato Camponogara; Oliveira, Ana Claudia Costa de

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O desgaste de componentes e equipamentos industriais e agrícolas representa um grande fator de depreciação de capital e de fonte de despesas com manutenção e reposição de componentes mecânicos. Como o desgaste é um fenômeno essencialmente superficial, envolvendo a remoção mecânica indesejável de material de superfícies, a solução estudada nesse trabalho foi analisar o comportamento do desgaste abrasivo de uma superfície revestida com Carbeto de Tungstênio (WC) aspergido pelo método de aspersão térmica oxi-combustível de alta velocidade, conhecida como HVOF (do inglês High Velocity Oxygen Fuel), sobre um substrato de aço SAE 1020. Para melhorar a adesão entre o revestimento e substrato, diminuir a porosidade presente no revestimento e obter melhores resultados no ensaio de desgaste abrasivo foi realizado um tratamento com laser de CO2, cuja potência utilizada foi de 125 W, na superfície do revestimento de WC. As amostras revestidas via HVOF e HVOF + tratamento com laser de CO2 foram caracterizadas através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar a morfologia e microestrutura do revestimento e interface, análise de microdureza, ensaio de desgaste e medida da rugosidade foram realizados. Obteve-se como resultado que a amostra revestida pelo método HVOF apresentou um melhor desempenho em ensaios de microdureza, desgaste e rugosidade em comparação com a amostra tratada com o laser.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The wear of industrial and agricultural components and equipment represents a major factor of depreciation of capital and source of expenses with maintenance and replacement of mechanical components. As the wear is an essentially superficial phenomenon, involving the undesirable mechanical removal of surface materials, the solution studied in this work was to analyze the abrasive wear behavior of a surface coated with Tungsten Carbide (WC) sprayed by the thermal spray method by High Velocity Oxygen Fuel - HVOF on a SAE 1020 steel substrate. To improve the adhesion between the coating and substrate, to reduce the porosity present in the coating and to obtain better results in the abrasive wear test, a CO2 laser treatment with a power of 125 W was applied to the surface of the WC coating. The samples coated by HVOF and HVOF + CO2 laser treatment were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) to evaluate the morphology and microstructure of the coating and interface, microhardness analysis, wear and roughness test were done. It was obtained as a result that the sample coated by the HVOF method showed a better performance in tests of microhardness, wear and roughness compared to the sample treated with the laser.
  • Tribological evaluation of biodegradable and mineral hydraulic oil with sliding between the Cu-Zn and WC-CoCr alloys Artigos

    Castro, Richard de Medeiros; Curi, Elvys Isaías Mercado; Marcello, Reginaldo Rosso; Inácio, Luiz Fernando Feltrin; Rocha, Alexandre da Silva

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO A correta seleção dos óleos lubrificantes e das superfícies de contato melhoram o desempenho e reduzem o consumo de energia das máquinas Por isso, a engenharia de superfícies propõe novos revestimentos aos quais seu comportamento tribológico combinado com o uso de óleos biodegradáveis em componentes de sistema hidráulicos, não são conhecidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento do óleo mineral - HLP e do biodegradável sintético - HEES, submetido ao deslizamento de um pino de liga Cu-35Zn, contra uma superfície plana revestida com WC-10Co4Cr por alta velocidade térmica. pulverização - HVOF. A combinação de óleos biodegradáveis com superfícies de menor impacto ambiental é importante para a sustentabilidade e crescimento da indústria moderna. O desempenho dos lubrificantes foi avaliado por meio de testes de deslizamento em um tribômetro pino sobre disco, modificando as cargas, para identificar os regimes de lubrificação, fricção e desgaste. Os testes indicaram que os valores do coeficiente de atrito médio foi de µHEES = 0,054 e µHLP = 0,044, assim mesmo o limite do regime de lubrificação foram próximos. A espessura mínima do filme (hmín) foi 23 % maior para o HLP e os valores obtidos de parâmetro do filme (λ) foi diferente a resultados de outras superfícies. Na avaliação do desgaste do pino e disco, percebeu-se que as maiores concentrações dos aditivos de Zn e P, encontradas no HLP, reduz o dano na superfície. Portanto, há a necessidade de se avaliar o tipo de superfície lubrificada com óleo do tipo HEES, bem como, fazer alterações das concentrações de aditivos.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The correct selection of lubricating oils and contact surfaces improves performance and reduces the energy consumption of the machines. Therefore, surface engineering proposes new coatings to which their tribological behavior combined with the use of biodegradable oils in hydraulic system components are unknown. The aim of this study was to evaluate the behavior of the mineral oil - HLP and the synthetic biodegradable - HEES, subjected to sliding of a pin made of Cu-35Zn alloy, against a flat surface coated with WC-10Co4Cr by high-speed thermal spraying - HVOF. The combination of biodegradable oils with surfaces of lesser environmental impact is important for the sustainability and growth of the modern industry. The performance of the lubricants was evaluated by means of sliding tests on a pin-on-disc tribometer, modifying the loads, to identify the lubrication, friction and wear regimes. The tests indicated that the average coefficient of friction was μHEES = 0,054 and μHLP = 0,044, so the limit of the lubrication regimes was close. The minimum film thickness hmín was 23 % higher for HLP and the obtained values of the film parameter (λ) were different from the results of other surfaces. In the evaluation of the wear of the pin and disk, it was found to that the higher concentrations of the additives of Zn and P, found in the HLP, reduces the surface damage. Therefore, it is necessary to evaluate the type of surfaces lubricated with oils of the HEES type, as well as changes in additive concentrations should be made.
  • Flux decline mechanisms in polyetherimide microfiltration membranes for clarification of synthetic produced water Artigos

    Brandão, Evelin Campos Verdolin; Figueiredo, Kátia Cecília de Souza

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Membranas de microfiltração de poliéterimida foram preparadas pelo método de inversão de fases para controlar a espessura, porosidade e tamanho de poros dos filmes. 1-metil-2-pirrolidona foi utilizada como solvente e água como não solvente. As propriedades das membranas foram avaliadas por meio de microscopia eletrônica de varredura, microfiltração de água produzida sintética em modo frontal e tangencial, bem como mecanismos de bloqueio dos poros dos sistemas conforme descrito pelo modelo de Hermia. Os resultados mostraram que a morfologia das membranas foi significativamente alterada pela cinética de precipitação. O diâmetro médio de poros variou de 1,2 a 10,4 µm, ambas com estrutura tipo dedos. Testes de permeação mostraram menor declínio do fluxo total para sistemas com escoamento tangencial (89,5%) quando comparado com o escoamento frontal (97,3%). Entretanto, o declínio reversível do fluxo foi maior do que o irreversível para ambos os sistemas. O coeficiente de rejeição foi maior do que 95,5%, medido pela turbidez. Com relação aos mecanismos para o declínio do fluxo, observou-se que o bloqueio de poros intermediário foi capaz de explicar os resultados para a filtração frontal. O modelo de Hermia não se ajustou bem ao escoamento tangencial, provavelmente devido ao fato de o fluxo ter se estabilizado com o tempo. Os resultados mostraram o potencial do sistema para ser usado em microfiltração em longos prazos, desde que a lavagem periódica das membranas seja realizada.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Polyetherimide microfiltration membranes were prepared by phase inversion method aiming the control of film thickness, porosity and pore size. 1-methyl-2-pirrolidone was used as solvent and water as non-solvent. The properties of the membranes were addressed by means of scanning electron microscopy, dead-end and tangential flow microfiltration of a synthetic produced water effluent as well as the pore blocking mechanisms of the systems as described by Hermia models. The results showed that membrane morphology was significant modified by the kinetics of precipitation. The medium pore size ranged from 1.2 to 10.4 µm, both with finger-like structure. Permeation tests showed total flux decline lower for tangential flow mode (89.5%) than the dead-end (97.3%). However, the reversible flux decline was higher than the irreversible one in both systems. The rejection was higher than 95.5%, which was addressed by turbidity. Regarding to the mechanisms to describe flux decline, it was evidenced that intermediate pore blocking was able to explain the results for dead-end filtration. Hermia model did not adjust to tangential flow mode, probably due to the stationary flux obtained with time. The results showed the potential of the system to be used in long term microfiltration, since the washing of the membranes is periodically observed.
  • Preparation and characterization of yttria stabilized zirconia (YSZ) films deposited by dip-coating on LSM-YSZ substrate with different proportions Articles

    Marrero, Jacqueline Costa; Souza, Mariana de Mattos Vieira Mello; Malfatti, Célia de Fraga

    Abstract in English:

    ABSTRACT In this work, sol-gel/dip-coating process for obtaining yttria stabilized zirconia (YSZ, ZrO2–8% Y2O3) films deposited onto LSM-YSZ (lanthanum strontium manganite (LSM, La0.7Sr0.3MnO3) mixed with YSZ) with different proportions (20/80, 50/50, 80/20) was investigated. The films were deposited on substrate varying the number of layers deposited. LSM powders were obtained by the combustion method using metal nitrates and urea and YSZ was commercial. LSM-YSZ composite powders were obtained by the solid state method, through ball-milling of a mixture of LSM-YSZ (mass ratio) powder for 4 h with 500 rpm using ZrO2 balls as milling media. For LSM-YSZ substrate a study of sintering temperature was performed, where the optimum sintering temperature for each LSM-YSZ studied proportion was obtained. According to our results, it was found that 1100 ºC is the optimum sintering temperature for 20/80, 950 ºC is the optimum sintering temperature for 50/50 and 900 ºC is the optimum sintering temperature for 80/20 because of the good phase formation. The films were characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The films showed LSM, YSZ, SrZrO3 and La2O3 phases. Crack-free, homogeneous and well adhered films were obtained with a thickness between 3 and 38 µm. In this work, YSZ films with appropriate thickness were obtained for application as SOFC electrolyte.
  • Evaluation of fracture processes on thin films by simulation of spherical indentation testing Artigos

    Chaves Filho, Ozias Ferreira; Dias, Avelino Manuel da Silva

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Recentes trabalhos propõem a utilização dos ensaios de indentação como uma ferramenta capaz de avaliar características mecânicas de filmes finos, assim como avaliar possíveis falhas em sistemas que conjugam filmes de alta dureza depositados em substratos metálicos em solicitações tribológicas. Entretanto, a implementação da técnica de indentação para a avaliação do comportamento destes sistemas filme/substrato e os seus resultados, continuam ocasionando dúvidas no meio científico. Em função destas incertezas na análise do ensaio de indentação, o uso da análise numérica capaz de avaliar os campos de tensões e de deformações durante o ciclo de indentação pode auxiliar em uma interpretação mais segura deste ensaio. Por isso, este trabalho tem como objetivo utilizar o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular ensaios de indentação em um filme de Nitreto de Cromo e Alumínio (CrAlN) de alta dureza depositado em um substrato de aço carbono. Foram usados dois diferentes modelos de danos para avaliar os processos de fratura que ocorrem nestes ensaios de indentação. O primeiro foi o modelo de trinca difusa e o segundo foi o modelo de delaminação, ambos presentes no software comercial de elementos finitos MARC™. Os processos de fratura observados nestas simulações foram comparados com outros resultados apresentados na literatura especializada. Por fim, o uso concomitantemente dos dois modelos de danos foi uma nova abordagem para o estudo de falhas nos ensaios de indentação em filmes finos.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Recent studies propose using indentation testing as a tool to assess the mechanical characteristics of thin films, as well as evaluate possible cracking in systems that conjugate films with high hardness values deposited on metallic substrates in tribological solicitations. However, implementing the indentation technique to assess the behavior of these film/substrate systems, and their results continue to raise doubts in the scientific community. Because of these uncertainties in the studies of the indentation testing, the use of numerical analysis capable of evaluating stress and strain fields during the indentation cycle may help better interpret this test. As such, this study aimed to use the finite element method (FEM) to simulate indentation testing of Chronium Aluminum Nitride (CrAlN) high-hardness film deposited in a carbon steel substrate. Two different damage models were used to assess the fracture processes that occur in these testing. The first was the diffuse cracking model and the second the delamination model, both present in MARC™ finite element software. The fracture processes observed in these simulations were compared with other published results. Finally, the concomitant use of these two damage models was a new approach to the study of indentation testing damage in thin films.
  • Mechanical behavior of PVD coatings deposited on ADI Articles

    Colombo, Diego Alejandro; Márquez, Adriana Beatriz; Marro, Fernando García; Llanes, Luis Miguel; Sosa, Amadeo Daniel

    Abstract in English:

    ABSTRACT In this work, the mechanical behavior of the coated ADI system is studied. For this purpose, single layer Ti and bilayer Ti/TiN and TiAl/TiAlN coatings, with different thicknesses, were deposited by the PVD technique of cathodic arc deposition on high strength ADI substrates using industrial and experimental devices. The characterization of the coatings includes the measurement of the layer thicknesses by the spherical abrasion method, the determination of existing phases and residual stresses by x-ray diffraction and the evaluation of the surface topography using a stylus profilometer. The analysis of the mechanical properties of the coatings comprises the measurement of the surface hardness by micro indentation tests and the evaluation of the scratch resistance. The scratch tests were performed on a scratch tester equipped with a Rockwell indenter. A progressive load from 1 to 100 N, a load rate of 99 N/min, a speed of 5 mm/min and a scratch length of 5 mm were employed. The influence of the coatings characteristics on the scratch resistance of the coated samples and the friction coefficients obtained are evaluated. The results show that Ti coated samples had tensile residual stresses, the lowest surface hardness and the lowest critical loads for scratch adhesion strength. The samples coated with Ti/TiN and TiAl/TiAlN had highly compressive residual stresses and the highest critical loads, while the hardness was higher for TiAl/TiAlN. On the other hand, the evolution of the friction coefficient was similar for all the coated samples.
  • Influence of doping with Sm3+ on photocatalytic reuse of ZnO thin films obtained by spin coating Articles

    Andrade Neto, Nivaldo Freire de; Carvalho, Raquel Guilherme de; Garcia, Laurênia Martins Pereira; Nascimento, Rubens Maribondo; Paskocimas, Carlos Alberto; Longo, Elson; Delmonte, Maurício Roberto Bomio; Motta, Fabiana Villela da

    Abstract in English:

    ABSTRACT The difficulty in the powder reuse favors the study of materials in the form of thin films. ZnO based films have high photocatalytic potential. In this work, ZnO:xSm3+ (x = 0, 1, 2 and 4 %mol) thin films were prepared by spin coating method. The resins obtained to manufacture the thin films were prepared by complex polymerization method. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and spectroscopy UV-Vis. XRD patterns indicate that doping with 4%Sm forms Sm2O3 as the secondary phase. FE-SEM images of the cross section of thin films indicated a uniform thickness ranging from 354 to 367 nm between samples. The incorporation of Sm3+ ions in the ZnO lattice increases the Egap of the films. The photocatalytic performance of the films was tested with the photodegradation of methylene blue dye. Pure ZnO and ZnO:1%Sm3+ exhibited the best activity in the photodegradation. Thin films of pure ZnO exhibit the best photocatalytic results for the first cycle, but considerably reduce their efficiency with reuse. Sm3+ incorporation, without secondary phase formation, was efficient for the maintenance of the photocatalytic property after 3 cycles.
  • Monochromatic double coloring effect on V2O5 thin films deposited by electron beam Aticles

    Martins, Larissa da Silva; Amorin, Luís Henrique Cardozo; Urbano, Alexandre

    Abstract in English:

    ABSTRACT Electrochromic material is a thin film technology that has a close relationship with environmental sustainability since they can control the light and heat that enter and leave a building. Vanadium oxide films are electrochemically active for lithium and electron co-intercalation, presenting low optical variation in the low energy visible light, which is suitable for application as a passive electrode in the electrochromic devices. The spectral double coloration of vanadium oxide thin film has been investigated but the monochromatic, in particular, for high photons energy, remains poorly explored. To understand the optical behavior of the vanadium oxide films, in high photons energy (E > 2.0 eV), films were opto-electrochemically investigated. The films were electron beam deposited and modified by heat treatment in an inert atmosphere. All samples show crystallographic orientation in a [110] direction, and the charge capacity showed to be dependent on the film conditioning. The charge capacity of the as-grown film is about 6 mC while for the film heat-treated at 100 ºC it is five times higher. The vanadium oxide films showed reversible Li+ intercalation, presenting a double spectral and monochromatic coloration. It was concluded that for low energy photons the small polaron model fully explains the phenomenon of double monochromatic coloration, and, for high-energy, the monochromatic double coloration is due to the crystallographic phase transition.
  • Electrocatalytic behavior toward nitrite of a hybrid film of fosfomolybdate and organomodified silica Artigos

    Correia, Leonardo Aparecido; Margarido, Victória de Oliveira; Souza, Adriano Lopes de

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Materiais híbridos orgânico-inorgânicos nanoestruturados são produzidos com a finalidade de desenvolver e/ou aprimorar uma propriedade de interesse. Uma forma de obtenção de materiais híbridos é através da imobilização de um componente inorgânico em uma rede de sílica organicamente modificada (ormosil). Neste trabalho, um polioxometalato do tipo Keggin, ácido fosfomolíbdico (HPMo), foi incorporado em uma rede de sílica modificada com 3-(Trimetoxisilil)propil metacrilato (TMPM) e um filme fino deste material híbrido foi depositado em um eletrodo de ouro pelo método dip coating. A reatividade eletroquímica do filme foi explorada frente ao íon nitrito onde a eletroredução catalítica ocorreu em 0.0 V vs. Ag/AgCl. A faixa linear de concentração foi de 0.20 a 1.0 mmol L-1 usando voltametria cíclica em meio ácido pH 1.0. Dados espectroscópicos de Ressonância Magnética Nuclear de 31P mostraram que HPMo permanece íntegro na rede de ormosil. Além disso, HPMo está interagindo com grupos metacrilato através de ligações de hidrogênio conforme mostrado por espectroscopia de absorção na região do infra-vermelho. O filme híbrido desenvolvido aqui poderia ser usado para o aperfeiçoamento de sistemas capazes de detectar nitrito.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Nanostructured organic-inorganic hybrid materials are produced for the purpose of developing and / or enhancing a property of interest. One way of obtaining hybrid materials is by immobilizing an inorganic component in an organically modified silica (ormosil) network. In this study, a Keggin type polyoxometalate, phosphomolybdic acid (HPMo), was entrapped into a silica network modified with 3- (Trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TMPM) and a thin film of this hybrid material was deposited on a gold electrode by the dip coating method. The electrochemical reactivity of this film was explored toward nitrite ion, where the catalytic electroreduction occurred at 0.0 V vs. Ag / AgCl. The linear concentration range obtained using cyclic voltammetry was 0.20 - 1.0 mmol L-1 in acidic medium pH 1.0. 31P Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy showed that HPMo remains intact in the ormosil network. In addition, HPMo is interacting with methacrylate groups through hydrogen bonds as shown by infrared absorption spectroscopy. The hybrid film developed here could be used for the improvement of systems able of detecting nitrite.
  • Evaluation of the effect of plasma treatment on the surface of green polyethylene and vermiculite clay films Artigos

    Conceição, Isaías Damasceno da; Silva, Lucas Rafael Carneiro da; Carvalho, Laura Hecker de; Costa, Thércio Henrique de Carvalho; Silva, Heurison de Sousa e; Alves, Tatianny Soares; Barbosa, Renata; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães de

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O Polietileno (PE) Verde é um polímero sintético que apresenta baixa energia superficial, que resulta em fraca propriedade de adesão. Esta baixa adesão, provoca alguns problemas relativos às aplicações práticas dos polímeros, como fraca aderência de tintas de impressão, revestimentos, adesivos e metais à superfície do polímero, entre outros. Uma maneira de alterar essa propriedade é por meio da aplicação de um tratamento por plasma. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi preparar, via extrusão plana, filmes de biocompósitos com matriz de PE Verde (PEPURO) e carga de argila Vermiculita Expandida (VMT) no teor de 1%. Os filmes foram tratados por plasma em duas condições distintas: sob atmosfera de Oxigênio (O2) (C1); e sob atmosfera correspondendo a mistura de Argônio/Hidrogênio (Ar/H2) e um posterior tratamento por plasma sob atmosfera de O2 (C2). Os resultados indicaram que os tratamentos a plasma e a incorporação de VMT aumentaram a hidrofilicidade dos filmes, sendo que a aplicação da condição 2 (C2) mostrou-se de maneira mais eficiente. O PEPURO não tratado apresentou redução significativa de resistência máxima a tração com a inserção de VMT, já com a aplicação dos tratamentos (C1 e C2) os valores de resistência foram superiores. Em relação à rugosidade foi possível verificar que a aplicação do plasma aumentou a rugosidade na superfície das amostras. Estes resultados indicaram que o aumento da hidrofilicidade e da rugosidade resultaram em um aumento significativo na interação de fluidos com a superfície e também melhora das características adesivas do polímero.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Green Polyethylene (PE) is a synthetic polymer that has low surface energy, which results in poor adhesion properties. This factor causes some problems regarding the practical applications of polymers, such as poor adherence of printing inks, coatings, adhesives and metals to the surface of the polymer, among others. One way to alter this property is by applying a plasma treatment. In this sense, the objective of this work was to prepare, by flat extrusion, biocomposite films with Green PE matrix (PEPURO) and load of Expanded Vermiculite Clay (VMT) in the 1% content. The films were treated by plasma under two different conditions: under O2 atmosphere (C1); (Ar/H2) and a subsequent treatment by plasma under O2 (C2) atmosphere. The results indicated that the plasma treatments and the incorporation of VMT increased the hydrophilicity of the films, and the application of condition 2 (C2) was shown more efficiently. The untreated PEPURO presented a significant reduction of maximum tensile strength with the insertion of VMT, already with the application of treatments (C1 and C2) the resistance values were higher. In relation to the roughness it was possible to verify that the application of the plasma increased the surface roughness of the samples. These results indicated that increased hydrophilicity and roughness resulted in a significant increase in the interaction of fluids with the surface and also improvement of the adhesive characteristics of the polymer.
  • Single-Walled Carbon Nanotubes/Poly Vinyl Chloride Nanocomposites and its Properties Articles

    Saeed, Khalid; Khan, Ibrahim

    Abstract in English:

    ABSTRACT The SWNTs was purified/functionalized by acid treatment method and the F-SWNTs were used as reinforcing materials. The acid treatment introduced carboxyl (–COOH) group to the SWNTs. The PVC and F-SWNTs/PVC films were prepared by solution casting method. The fractured surfaces of sample was analyzed through SEM and showed the dispersion of F-SWNTs in PVC. The thermal study indicated that the thermal stability of PVC is enhanced with F-SWNTs incorporation. The mechanical properties were also increased with CNTs filling. The solvent uptake study suggested that the nanocomposites resist towards solvent uptake, which is due to the hydrophobic nature of CNTs and their irregular network formation within the polymer matrix.
  • Use of eggshell as an alternative source of calcium to obtain calcium titanate (CaTiO3) Artigos

    Gralik, Guilherme; Biava, Giovany

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO No presente trabalho, detalha-se o estudo do reaproveitamento da casca de ovo como fonte alternativa mineral de calcita na síntese de titanato de cálcio (CaTiO3). As matérias-primas foram caracterizadas por difração e fluorescência de raios X e as composições foram formuladas e sinterizadas em diferentes condições. Após a sinterização, as fases cristalinas formadas foram quantificadas pelo método Rietveld (MR), análises de densidade aparente (DA), espectroscopia de impedância (EIA) e de microscopia eletrônica de varrredura (MEV) foram realizadas. Os resultados revelam a possibilidade de se utilizar resíduo de casca de ovo como fonte de cálcio para a formação de titanato de cálcio com estrutura perovskita. É fundamental que estudos de viabilidade técnico-econômica sejam também desenvolvidos para que possíveis aplicações de interesse sejam viáveis.

    Abstract in English:

    ABSTRACT We describe the study of the re-utilization of egg shell as an alternative mineral source of calcite in the synthesis of calcium titanate (CaTiO3). The raw materials were characterized by X-ray diffraction and X-ray fluorescence; compositions were formulated and sintered under different conditions. After sintering the crystalline phases formed were quantified by the Rietvield (MR) method, analyzes of apparent density (DA), impedance spectroscopy (EIA) and scanning electron microscopy (SEM) were performed. The results reveal the possibility of using the egg shell residue as a source of calcium for the formation of calcium titanate with perovskite structure, it is fundamental to consider studies of technical and economic viability are also developed so that possible applications of interest are feasible.
  • Effect of addition of glass waste on masonry ceramics Artigos

    Zaccaron, Alexandre; Frizzo, Rafael Guelfi; Zanoni, Elton Torres; Montedo, Oscar Rubem Klegues; Bernardin, Adriano Michael; Peterson, Michael; Rosso, Fábio; Nandi, Vitor de Souza

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Este trabalho investigou o efeito da adição de resíduo de vidro para fabricação de cerâmica de alvenaria. Foram conformados corpos-de-prova cilíndricos de 27 mm de diâmetro por 45 mm de altura, a partir da massa padrão de uma indústria de cerâmica vermelha e outras 3 formulações (5, 10 e 20%) com incorporação de vidro, baseado em estudos apresentados na literatura. O tratamento térmico foi realizado em forno mufla em 3 temperaturas (800, 900 e 1000 °C). As propriedades tecnológicas avaliadas foram: retração de secagem e de queima, absorção de água, perda ao fogo e resistência mecânica à compressão. Foi possível observar que a retração de secagem baixou de 7,9 para 5,9% com o aumento do teor de vidro adicionado. A adição de resíduo de vidro à massa cerâmica não interferiu significativamente na retração de queima a 800 e 900 °C, mas aumentou significativamente a 1000 °C, assim como a absorção de água foi reduzida consideravelmente a 1000 °C. A adição de resíduo de vidro reduziu a resistência à compressão das peças cerâmicas em até 4,4 MPa, mas os valores encontrados ficaram dentro do estabelecido por norma. A composição com adição de 20% de resíduo de vidro sinterizada a 900 °C alcançou 6 MPa, valor superior ao 1,5 MPa estabelecido por norma a blocos de vedação. A 1000 °C foi observada a ocorrência de overfiring, que leva ao surgimento de bolhas e deformação. A adição de até 20% de resíduo de vidro à massa cerâmica para alvenaria sinterizada a 900 °C apresenta valores aceitáveis pela norma brasileira, das propriedades tecnológicas avaliadas, com a vantagem de reduzir a tendência ao surgimento de trincas de secagem e à variação dimensional, além de contribuir para a redução de uso de matérias-primas virgens e de se dar um destino racional a um resíduo.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This work investigated the effect of the addition of glass waste to the manufacture of masonry ceramics. Was conformed cylindrical samples with 27 mm in diameter by 45 mm in height were made from the standard mass of a hard clay ceramic industry and other 3 formulations (5, 10 and 20 %) with glass incorporation, based on studies presented in the literature. The heat treatment was carried out in a muffle at three temperatures (800, 900 and 1000 °C). The technological properties evaluated were: linear drying shrinkage and linear firing shrinkage, water absorption, fire loss and mechanical resistance to compression. It was observed that the drying retraction decreased from 7.9 to 5.9 % with the increase of the glass content added. The addition of glass waste to the ceramic mass did not significantly interfere with the retraction of burning at 800 and 900 °C, but increased significantly at 1000 °C, as well as water absorption was reduced considerably at 1000 °C. The addition of glass waste reduces the resistance to compression of the ceramic pieces by up to 4.4 MPa, but the values found were within the established by norm. The composition with addition of 20 % of sintered glass waste at 900 °C reached a value of 6 MPa, value greater than 1,5 MPa for standard to hollow ceramic block for non-load-bearing. At 1000 °C was observed the occurrence of overfiring, which leads to the appearance of bubbles and deformation. The addition of up to 20 % of glass residue to the ceramic mass for sintered masonry at 900 °C presents values acceptable by the Brazilian standard, of the technological properties evaluated, with the advantage of reducing the tendency to cracks and dimensional variation, besides contributing to the reduction of the use of virgin raw materials and of giving a sustainable destination to a waste.
  • Evaluation by XRD analysis of the influence of grinding process in the pozolanic activity of sugar cane bagasse ash Artigos

    Silva, Emerson José da; Basto, Priscilla Elisa de Azevedo; Araújo, Fernanda Wanderley Corrêa; Miranda, Leonardo Fagundes Rosemback; Melo Neto, Antonio Acacio de

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO É crescente o reaproveitamento e utilização de resíduos em matrizes de base cimentícia, no intuito de um destino adequado, por apresentarem propriedades pozolânicas, bem como, na perspectiva da redução do consumo de cimento Portland. Neste trabalho foram produzidas cinzas a partir do beneficiamento de moagem da cinza do bagaço de cana-de-açúcar (CBCA) coletada em uma usina do estado de Pernambuco. A cinza coletada foi submetida a um processo prévio de secagem em estufa e peneiramento para retirada de materiais contaminantes (folhas, pedras e outros), sendo denominado de CAN. O restante do material foi dividido em quatro frações, sendo cada fração submetida a uma temperatura de queima de 300 °C, 400 °C, 500 °C e 600 °C, respectivamente. Para a composição das amostras foi adotado o procedimento de peneiramento no conjunto de peneiras com abertura de malhas #200 e #400 respectivamente e moagem no moinho de bolas por sete horas, obtendo-se quatro patamares de finura: CAN#200, CAN#400, CANP400 e CANM7H. As amostras foram submetidas a análises de fluorescência de raios X, difração de raios X, massa específica real por picnometria a gás e área superficial específica por blaine. O IAC das amostras com CBCA mostrou resultados satisfatórios apenas para as cinzas moídas por sete horas. A moagem mostrou ser de fundamental importância para o aumento do potencial pozolânico da CBCA.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The recovery and utilization of residues in cement-based matrices, aiming a suitable destination, are increasing because they have pozzolanic properties, so these materials may reduce the consumption of Portland cement. In this paper, it was produced ashes by processing (grinding) sugar cane bagasse ash (SCBA) from a mill located in the state of Pernambuco. The ashes were submitted to a prior process of drying in a drying oven and sieving for the removal of contaminating materials (leaves, stones and others), this material was named CAN. The remaining material was divided into four fractions and each of them was submitted to a burning temperature: 300°C, 400°C, 500°C and 600°C. In order to produce samples, it was adopted a sieving procedure composed by a set of sieves with 200 and 400 mm mesh openings, and grinding in the ball mill for seven hours. As a result, it was obtained four levels of fineness: CAN#200, CAN#400, CANP400 and CANM7H. The samples were characterized by X-ray fluorescence spectrometry, X-ray diffraction, true specific gravity by gas pycnometry and specific surface area by the Blaine method. The SAI of samples with SCBA presented satisfactory results only for the ashes ground for 7 hours. The grinding presented fundamental importance for increasing pozzolanic potential of SCBA.
  • CoFe2O4 synthesis on MgAl2O4 and ZSM-5 supports for use in pollutant degradation by heterogeneous photo-Fenton process under visible and solar irradiation Artigos

    Oliveira, Jivago Schumacher de; Halmenschlager, Fabiano da Costa; Jahn, Ségio Luiz; Foletto, Edson Luiz

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Neste trabalho, ferrita de cobalto (CoFe2O4) foi sintetizada sobre aluminato de magnésio (MgAl2O4) e zeólita ZSM-5 e a atividade catalítica desses materiais na reação foto-Fenton visando a decomposição de um poluente orgânico em solução aquosa foi avaliada. Ferrita de cobalto foi sintetizada sobre os suportes pela rota solvotérmica. Os materiais magnéticos foram caracterizados por difração de raios-X, isotermas de adsorção/dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X. Os catalisadores foram avaliados na degradação de corante amaranto sob irradiações visível artificial e solar. Os sistemas produzidos CoFe2O4/MgAl2O4 e CoFe2O4/ZSM-5 apresentaram satisfatórias atividades catalíticas, sendo superior comparado a ferrita de cobalto pura. As atividades catalíticas para ambos os sistemas foram superiores quando do uso de irradiação solar, atingindo 95 % de descoloração e 80 % de mineralização em 30 e 240 min de reação, respectivamente. Portanto, MgAl2O4 e ZSM-5 como suportes para a ferrita de cobalto apresentam-se como materiais promissores para a degradação de poluentes orgânicos em soluções aquosas através da reação foto-Fenton heterogênea.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In this work, cobalt ferrite (CoFe2O4) was synthesized on magnesium aluminate (MgAl2O4) and ZSM-5 zeolite and the catalytic activity of these materials in the photo-Fenton reaction for the decomposition of an organic pollutant in aqueous solution was evaluated. Cobalt ferrite was synthesized on the supports by the solvothermal route. The magnetic materials were characterized by X-ray diffraction, adsorption/desorption isotherms of nitrogen, scanning electron microscopy and X-ray dispersive energy spectroscopy. The catalysts were evaluated for the degradation of amaranth dye under artificial visible and solar irradiations. The produced materials CoFe2O4/MgAl2O4 and CoFe2O4/ZSM-5 presented satisfactory catalytic activities, being superior compared to pure cobalt ferrite. Both the systems showed higher catalytic activity when solar irradiation was used, reaching 95% of decoloration and 80% of mineralization at 30 and 240 min of reaction, respectively. Therefore, MgAl2O4 and ZSM-5 as supports for the cobalt ferrite are promising materials aiming the degradation of organic pollutants in aqueous solutions through the heterogeneous photo-Fenton reaction.
  • Phase and microstructural analysis of NdTi0.8M0.2O3.4 (M = Al, Ga) microwave ceramics Articles

    Muhammad, Raz; Khesro, Amir

    Abstract in English:

    ABSTRACT In this paper, we report the characterization of NdTi0.8M0.2O3.4 (M = Ga, Al) ceramics prepared via mixed oxide solid state sintering route. X-ray diffraction analysis of the samples revealed the formation of single phase for NdTi0.8Ga0.2O3.4 sample while secondary phase was formed in the case of NdTi0.8Al0.2O3.4. Microstructural analysis of the sample showed dense packed grains. NdTi0.8M0.2O3.4 with M = Ga and Al exhibited a dielectric constant (er) = 34, quality factor (Q×f) = 9,776 and 10,867 GHz and temperature coefficient of resonance frequency (τf) = -113 and -90 ppm/oC, respectively. Further work is required on tuning the low τf of the samples for possible applications in the GHz frequency range.
  • Simulation of flow condition in circular pipe transporting Paragominas bauxite slurry in the presence of a viscosity modifier Artigos

    Rodrigues, Anny Caroliny Vidal de Lima; Felipe, Augusta Maria Paulain Ferreira; Souza, José Antonio da Silva

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Sistemas de bombeamento de minérios por dutos tem atraído o interesse de mineradoras pois se tornam uma alternativa de transporte muito eficiente. Dentre os maiores desafios no projeto de bombeamento por dutos está a estimativa do fator de atrito, já que são muitas as variáveis que afetam este parâmetro. Uma amostra de polpa de bauxita de Paragominas (PA) a 52 % (peso) que é bombeada por mineroduto foi caracterizada física, mineralógica e reologicamente. A polpa apresentou d50 correspondente a 74 µm, massa específica 1455 kg/m3, e viscosidade aparente 0,011 Pa.s. Sua composição mineralógica é essencialmente gibbsítica, contendo goethita, hematita, caulinita e anatásio. A curva de defloculação da polpa misturada ao hexametafosfato de sódio mostrou que o aditivo atuou como defloculante. A concentração de aditivo que promoveu viscosidade mínima da polpa corresponde a 250 g de aditivo/ tonelada de bauxita (em base seca). As polpas estudadas se adequaram ao modelo de Herschel-Bulkley. Através da equação de Dodge-Metzner, estimou-se o fator de atrito para polpas de bauxita sem aditivo e com aditivo na concentração ideal, que promoveu menor viscosidade, simulando as condições de fluxo utilizadas no mineroduto em Paragominas. Os resultados mostraram que o fator de atrito da polpa com aditivo apresentou redução de 12 % em média quando comparado ao fator de atrito da polpa sem aditivo.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Ore pumping systems flowing through pipelines has attracted the interest of mining companies as it might become a very efficient alternative of transport. Friction factor estimation is believed to be one of the greatest challenges in such projects because it is affected by many variables. A 52 % (w/w) Paragominas bauxite slurry sample was characterized according to its physical, mineralogical, and rheological properties. The properties of the sample were 74 µm d50 size, 1455 kg/m3 specific gravity, and 0,011 Pa.s viscosity. Mineralogical composition of the sample was essentially bauxite, and it also contained other minerals such as goethite, hematite, kaolinite, anatase. Rheological tests revealed that the role of sodium hexametaphosphate was as deflocculant of the slurry. The concentration of the sodium hexametaphosphate in which viscosity values reached a minimum value was equivalent to 250 g of additive/ton of bauxite. The rheological behavior of bauxite samples studied was modeled according to Herschel-Bulkley equation. Friction factor of both samples with and without additive was estimated by applying Dodge-Metzner correlation, simulating the real flow conditions at the bauxite slurry pipeline in Paragominas. Results showed that friction factor values of samples containing additive reduced 12 % average compared to the samples without any additive.
  • Fabrication and characterization of low cost ceramic membranes for microfiltration of Acutodesmus obliquus using modified clays Articles

    Henriques, Julcelly Dayara de Oliveira; Pedrassani, Marina Wendt; Klitzke, Walderson; Oliveira, Thamayne Valadares de; Vieira, Patricia Angélica; Mariano, André Bellin; Vieira, Rafael Bruno

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Membranas de microfiltração em cerâmica tubular foram preparadas por extrusão de misturas de argilas naturais (NC) e argilas tratadas termicamente (TC) em diferentes frações com a adição de amido de mandioca catiônico. Estudos anteriores verificaram que membranas contendo TC possuíam maior permeabilidade hidráulica e fluxo permeado do que aquelas que continham somente NC para a aplicação em filtração tangencial. Entretanto, as membranas TC tinham uma baixa resistencia mecânica. Assim sendo, este estudo teve como objetivo aumentar a resistência mecânica sem afetar adversamente seu fluxo permeado e permeabilidade hidráulica. As características físicas, mineralógicas e morfológicas das membranas foram determinadas. As membranas foram usadas para microfiltração de microalga Acutodesmus obliquus com pressão aplicada de 1 bar com taxa de fluxo volumétrica de 250 L/h em uma temperatura de 10 ± 5°C. A eficiência de cada membrana cerâmica foi avaliada em termos de fluxo permeado para água e microalga e permeabilidade hidráulica. A mistura de 70% de TC, 15% de fração de amido e sinterizado em 1150ºC exibiu ótimo desempenho em resistência mecânica (15.1±0.2 MPa), fluxo permeado de água de 522.4±0.3 Kg•m-2•h-1, fluxo permeado de microalga de 114.8±0.8 Kg•m-2•h-1 e permeabilidade hidráulica de 568.0±0.3 Kg•m-2•h-1•bar.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Tubular ceramic microfiltration membranes were prepared by extruding thermally treated clay (TC) and raw clay (NC) mixtures in different fractions with the addition of cationic manioc starch. Previous studies have verified that membranes containing TC possess higher hydraulic permeability and permeate flow values than those containing only NC for application in crossflow filtration. However, TC membranes had a low mechanical strength. Therefore, this study aimed to increase the mechanical strength without adversely affecting their permeate flow and hydraulic permeability. The physical, mineralogical, and morphological characteristics of the membranes were determined. The membranes were used for microfiltration of Acutodesmus obliquus microalgae with applied pressure of 1 bar with a volumetric flow rate of 250 L/h at a temperature of 10 ± 5°C. The efficiency of each ceramic membrane was evaluated in terms of the permeate flow for water and microalgae and hydraulic permeability. The mixture of 70% TC, 15% starch fractions and sintered at 1150°C exhibited optimal performance in mechanical strength (15.1±0.2 MPa), water permeate flow of 522.4±0.3 Kg•m-2•h-1, microalgae permeate flow of 114.8±0.8 Kg•m-2•h-1 and hydraulic permeability of 568.0±0.3 Kg•m-2•h-1•bar.
  • Characterization of NTC automotive thermistor Artigos

    Gralik, Guilherme; Biava, Giovany

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Os termistores automotivos são eletrocerâmicas com características sensoras alojadas em estojos metálicos fixadas no radiador, que têm como função controlar a temperatura da água de resfriamento do motor. O objetivo deste trabalho foi caracterizar dois termistores comerciais aplicados em veículos automotores. Os termistores caracterizados foram adquiridos no comércio, e após a desmontagem dos estojos foram realizadas nas pastilhas eletrocerâmicas, análises de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise química (EDS) e espectroscopia de impedância. A difração de raios X indicou que os materiais que compões os termistores possuem estrutura atômica do tipo espinélio (AB2O4), no mapa químico via EDS pode-se observar alta homogeneidade dos componentes químicos e os valores de razão da resistência característica (fator β) estão dentro da faixa para aplicação indicada. Com base nos resultados obtidos verifica-se que as características sensoras dos termistores são diretamente relacionadas com as suas características físico-químicas.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The automotive thermistors are electroceramics with sensorial characteristics housed in metallic cases fixed to the radiator, whose function is to control the temperature of the cooling water of the engine. The objective of this work was to determine the sensitivity of two commercial thermistors applied in automotive vehicle. Characterized thermistors were commercially available, and after disassembling the kits, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), microanalysis (EDS) and impedance spectroscopy analyzes were performed on the samples. X-ray diffraction indicated that the materials that make up the thermistors have spinel-like atomic structure (AB2O4), in the chemical map via EDS high homogeneity of the chemical components can be observed and the characteristic resistance ratio values (β-factor) are within the range indicated for indicated application Based on the results obtained it is verified that the sensorial characteristics of the thermistors are directly related to their physico-chemical characteristics.
  • Synthesis of perovskite-type LaAl1-xCrxO3 for application in transparent glaze Artigos

    Dantas, Gerbeson Carlos Batista; Pimentel, Patrícia Mendonça; Vitoriano, Jussier de Oliveira; Barros, Sâmea Valensca Alves

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO No Brasil, estudos sobre pigmentos cerâmicos ainda são bastante escassos. Por esta razão, grande parte dos pigmentos consumidos pela indústria cerâmica são importados dos países europeus. Outra parte destes pigmentos são obtidos pela rota cerâmica, entretanto, esta rota de síntese resulta em pigmentos com propriedades bastante heterogêneas, reduzindo a qualidade do revestimento. Por esta razão, vários são os estudos no sentido de desenvolver rotas de síntese que resultem em pigmentos com propriedades mais homogêneas, sendo ambientalmente adequados e economicamente viáveis. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo sintetizar óxidos com estrutura tipo perovskita de composição LaAl1-xCrxO3 (x=0,1; x=0,05) pelo método gelatina, visando sua aplicação como pigmento para colorir esmalte transparentes brilhante. Os pós resultantes do processo de síntese foram calcinados a 800 e 1000 °C. Em seguida, foram caracterizados por análise termogravimétrica, difração de raios-x, espectroscopia na região do Uv-Visível e colorimetria. As perovskitas sintetizadas foram usadas para a preparação de esmaltes cerâmicos pela adição de 2% em peso de pigmentos em esmalte transparentes brilhantes. Os difratogramas de raios-x revelaram que os pós são monofásicos com estrutura perovskita trigonal. A cor das amostras variou em função do teor de substituinte, e a tonalidade mais avermelhada foi obtida para as perovskitas com menor substituição do íon Cr3+ e calcinadas em temperaturas maiores. Não foram observadas alterações na cor do pigmento quando introduzido no esmalte transparente brilhante.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In Brazil, studies on ceramic pigments are still very scarce. For this reason, most of the pigments consumed by the ceramic industry are imported to European countries. Another part of these pigments is obtained by the ceramic route, however, this route of synthesis results in pigments with very heterogeneous properties, reducing the quality of the coating. For this reason, several studies are aimed at developing synthetic routes that result in pigments with more homogenous properties, being environmentally friendly and economically viable. In context, the aim of this work was to synthesize oxides with perovskite structure of LaAl1-xCrxO3 composition (x = 0.1; x = 0.05) by the gelatin method, aiming its application as pigment for color transparent glazes. The powders resulting from the synthesis process were calcined at 800 and 1000 °C. Then they were characterized using thermal analysis, X-ray diffraction, UV–visible diffuse reflectance spectroscopy and CIElab colorimetry. The perovskite was used for the preparation of ceramic glazes by addition of 2 wt.% pigments on transparent glazes. X-ray patterns revealed single-phase powders with trigonal perovskite structure. The color of the samples varied as a function of the substituent content. The reddish hue was observed in the perovskites obtained with lower substitution of the Cr3+ ion and calcined at higher temperatures. No changes in the pigment color when introduced into transparent glazes were observed.
  • Obtaining calcium ferrites doped with chromium aims application in transparent and matte glazes Artigos

    Dantas, Gerbeson Carlos Batista; Dutra, Jairo Luís dos Santos; Pimentel, Patrícia Mendonça; Barros, Sâmea Valensca Alves

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Este trabalho tem como objetivo obter óxidos com estrutura tipo espinélio de composição CaFe1,8Cr0,2O4 pelo método gelatina, visando aplicação em esmaltes transparentes brilhantes e mate. Os pós precursores, resultantes do processo de síntese, foram calcinados a 600 °C e a 800 °C para a obtenção da fase espinélio. Os pós foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, difração de raios-x, seguido por refinamento Rietveld, espectroscopia de reflectância difusa UV-visível e colorimetria CIE-L*a*b*. Em seguida, os pós foram misturados aos esmaltes transparentes brilhante e mate na proporção de 2% em peso, revestido substratos cerâmicos e, posteriormente, sinterizados a 1100 °C. De acordo com os difratogramas de raios-x, os pós possuíram estrutura espinélio ortorrômbica. As ferritas de cálcio dopadas com cromo apresentaram coloração alaranjada, sendo mais escura nos pós calcinados a temperaturas mais altas. Os resultados da esmaltação revelaram que houve compatibilidade entre o pigmento e o esmalte brilhante. Já nos esmaltes mate, houve variação abrupta da cor. O ataque por ácido clorídrico mostrou que os esmaltes preparados são altamente resistentes ao ataque químico. Por fim, este trabalho conclui que a rota gelatina foi eficiente em sintetizar óxidos com estrutura espinélio monofásicos em baixas temperaturas de síntese e que os pigmentos obtidos são viáveis para aplicação industrial.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This work aims to obtain oxides with a spinel type structure of composition CaFe1,8Cr0,2O4 by the gelatin method, aiming application in transparent and matte glazes glazes. The precursor powders, resulting from the synthesis process, were calcined at 600 ° C and 800 ° C to obtain the spinel phase. The powders were characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction, followed by Rietveld refinement, diffuse UV-visible reflectance spectroscopy and CIE-L*a*b* colorimetry. The powders were then incorporated into the bright and matte transparent glazes in the proportion of 2% by weight, coated ceramic substrates and then sintered at 1100 °C. According to the X-ray diffractograms, the powders had an orthorhombic spinel structure. The calcium ferrites doped with chromium presented orange coloration, being darker in the calcined powders at higher temperatures. The glaze coating results showed that there was compatibility between pigment and glaze brigth. We already mate glaze, there was abrupt variation of color. The hydrochloric acid attack showed that the prepared glazes are highly resistant to chemical attack. Finally, this work concludes that the gelatin route was efficient in synthesizing oxides with a single-phase spinel structure at low synthesis temperatures and that the obtained pigments are viable for industrial application.
  • Glass-ceramic produced with recycled glass Articles

    Hanning, Enzo; Gualberto, Hiasmim Rohem; Simões, Karla Mayara Arguelles; Bertolino, Luis Carlos; Poiate, Edgard; Andrade, Mônica Calixto

    Abstract in English:

    ABSTRACT The objective of this work is the production and characterization of glass-ceramic with recycled glass powder and 4% (w/w) of cerium dioxide. Eleven groups were defined with conformation pressure of 11.6 and 25.8 MPa, and cerium dioxide addition. The sintering temperatures of 650, 675, 700 and 750 °C were used. The raw material was formed into a mold with a uniaxial pressure. The density was measured by the Archimedes principle. The water absorption of the groups was also determined, as linear contraction percentage and the crystalline structure. The flexural strength was obtained by the three-point bending test and the results analyzed by the Weibull analysis. The specimens presented density ranging from 1.99 to 2.38 g/cm3. Increasing the temperature provided an increase in the density of the specimens and the flexural strength. At higher sintering temperature, this behavior was not observed. The highest flexural strength was 63.55 MPa, obtained at the sintering temperature of 700 ºC, conformed with 25.8 MPa, only glass powder. The increase in the forming pressure favored crystallization. The addition of cerium dioxide favored for the increase density and the Weibull modulus, but decrease of the flexural strength.
  • Synthesis and characterization of the Fe3O4@SiO2 nanoparticles Artigos

    Tessarolli, Barbara Oliveira; Silva, Paulo Vitor da; Gallardo, Emílio Carlos; Magdalena, Aroldo Geraldo

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Neste trabalho foi estudada a síntese e caracterização das nanopartículas magnéticas de magnetita (Fe3O4) através da co-precipitação e, sua posterior funcionalização pela sílica (SiO2), realizada via metodologia sol-gel. A caracterização das nanopartículas foi feita por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e medidas da variação de potencial zeta em função do pH. Os resultados obtidos mostraram que a síntese das nanopartículas de Fe3O4 e Fe3O4@SiO2 foi bem-sucedida, com uma alta homogeneidade de forma e tamanho, conforme resultados das análises das imagens obtidas por MET, inclusive com a formação de estruturas do tipo casca- caroço para as nanopartículas de Fe3O4@SiO2. A funcionalização da superfície da magnetita foi comprovada a partir dos dados de FTIR e das medidas de potencial zeta. A funcionalização da superfície, pela sílica, ocasiona um aumento do tamanho das nanopartículas devido à introdução de uma casca inorgânica ao redor das nanopartículas de magnetita. As curvas de potencial zeta mostraram que com a adição de sílica, a estabilidade coloidal aumenta em relação à magnetita e este está relacionado à sílica funcionalizada que deve estar minimizando as energias superficiais ao redor das nanopartículas magnéticas.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In this work the synthesis and characterization of the magnetic nanoparticles of magnetite (Fe3O4) from the methodology via co-precipitation and its subsequent functionalization by silica (SiO2), carried out via sol-gel methodology were studied. The characterization of the nanoparticles was performed by X-ray diffractometry (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and zeta potential variation as a function of pH. The results showed that the synthesis of the Fe3O4 and Fe3O4@SiO2 nanoparticles was successful, with a high homogeneity of shape and size, according to the results of the analysis of the images obtained by MET, including the formation of shell structures for the Fe3O4@SiO2 nanoparticles. The functionalization of the magnetite surface was confirmed by the FTIR data and the zeta potential measurements. Surface functionalization by silica causes an increase in nanoparticle size due to the introduction of an inorganic shell around magnetite nanoparticles. The zeta potential curves showed that with the addition of silica, the colloidal stability increases in relation to the magnetite and this increase is related to the functionalized silica that should be minimizing the surface energies around the magnetic nanoparticles.
  • A study on the compressive strength and microstructure characteristic of alkali-activated metakaolin cement Articles

    Karatas, Mehmet; Dener, Murat; Mohabbi, Mehrzad; Benli, Ahmet

    Abstract in English:

    ABSTRACT The main purpose of this study was to investigate the compressive strength and microstructure characteristic of alkali-activated metakaolin cement (AAMC). In accordance with this purpose, besides the pure metakaolin activation five other mixtures were designed by substitution of different OPC ratios instead of metakaolin (MK) from 0 to 25 (5, 10, 15, 20, 25% OPC). AAMC was activated with sodium silicate (Na2SiO3) of modulus Ms = SiO2/Na2O = 3.1 and NaOH solutions (32% of NaOH, 68% of water by mass). The ratio of liquid/solid (L/S) was kept constant at 0.65. All specimens were cured at 70 °C for 72 hours then kept in room conditions until the days that experiments were performed. Compressive strength and UPV experiment tests were carried out on all specimens at different curing periods of 3,14,28 and 90 days. In addition, the microstructure of 28 days alkali-activated metakaolin cements were analyzed with scanning electron microscope (SEM). The results showed that AAMC specimens reached the desired strength and major part of the final strength was gained at the end of 3 days of curing.
  • Lightweight high-strength concrete with the use of waste cenosphere as fine aggregate Articles

    Souza, Felipe Basquiroto de; Montedo, Oscar Rubem Klegues; Grassi, Rosielen Leopoldo; Antunes, Elaine Gugliemi Pavei

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Cenosfera é um sub-produto da combustão do carvão que apresenta interessantes propriedades para ser usado na produção de materiais cimentícios, tais como estrutura oca, baixa densidade, baixa térmica condutividade e notável estabilidade térmica. Além disso, ela mostra reatividade pozolânica na cura térmica. Entretanto, o potencial da cenosfera para o desenvolvimento de materiais de construção únicos não têm sido completamente investigados, permanecendo obscura para plantas de energia e no campo da construção. Este estudo investigou o emprego de cenosfera na substituição parcial à areia para a obtenção de materiais cimentícios de baixo peso. A cenosfera de uma planta de energia Brasileira foi química e fisicamente caracterizada e a viabilidade de seu uso em argamassas e concretos foi investigado. Foi descoberto que a cinza volante da planta de energia é composta de aproximadamente 0,2% de cenosfera. Além disso, a cenosfera exibe tamanho de partícula que varia de 30 a 300 µm e era adequada para uso como agregado fino em concreto. Concretos com 33, 67 e 100% de substituição de agregados finos pela cenosfera de resíduos foram produzidos. Concreto baseado na cenosfera de alto desempenho apresentou resistência de até 70 MPa e densidade tão baixa quanto 1500 kg • m-3. Em comparação com misturas de referência, a aplicação da cenosfera como agregado fino melhorou a resistência específica do concreto de alta resistência, mantendo propriedades mecânicas equivalentes.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Cenosphere is a coal combustion by-product that presents interesting properties to be used in the production of cementitious materials, such as hollow structure, low density, low thermal conductivity and notably thermal stability. In addition, it displays pozzolanic reactivity under thermal curing. However, the cenosphere potential for the development of unique construction materials has not been fully investigated, remaining obscure for both power plants and the construction field. This study investigated the employment of waste cenosphere in partial substitution to sand for the obtainment of high-strength lightweight concrete materials. Cenosphere from a Brazilian power plant was chemically and physically characterized and the feasibility of its use in concretes was investigated. It was discovered that the power plant’s fly ash is composed of approximately 0.2% of cenosphere. In addition, the cenosphere displayed size ranging from 30 to 300 µm and were suitable for use as fine aggregate in concrete. Concrete with 33, 67, and 100% fine aggregate replacement by the waste cenosphere was produced. Cenosphere-based high strength concrete presented strength higher than 70 MPa and density as low as 1500 kg • m-3. Compared to mixes of reference, cenosphere application as fine aggregate improved the specific strength of high-strength concrete while maintaining equivalent mechanical properties.
  • Non destructive test in ceramic coating using a prototype for detection of pathology Artigos

    Pessanha, Diogo Florencio; Alexandre, Jonas; Lima, Jose Augusto Pedro; Azevedo, Afonso Rangel Garcez de; Zanelato, Euzébio Bernabé

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO No setor da construção civil há um crescente investimento na manutenção e reparo das construções, como por exemplo, as patologias encontradas nos pisos com revestimento cerâmico. Dentre as patologias mais comuns se pode destacar o assentamento inadequado das placas cerâmicas, que são caracterizadas pela perda de aderência de algumas placas a sua base de assentamento (substrato). Devido à probabilidade de acidentes envolvendo os usuários e os elevados custos de reparo, esta é considerada uma importante patologia. Este trabalho tem o objetivo de apresentar uma nova metodologia de ensaio não destrutivo, baseado no desenvolvimento de uma ferramenta fundamentada na resposta cinética e acústica de um protótipo, que ao percutir uma placa cerâmica com perda de aderência produz um som cavo e uma perda significativa de energia, permitindo identificar a ocorrência desta patologia. Utilizou-se seis tipos de pisos cerâmicos assentados em conformidade e em não conformidade com a norma brasileira, e em seguida, houve a determinação dos coeficientes de restituição de cada pisos. Os sons dos impactos nas placas também foram captados por um microfone dinâmico e um captador piezoelétrico e processados por meio do programa Realtime Analyzer, que produz gráficos que relacionam frequência, amplitude, energia sonora e tempo. Os resultados obtidos pelo protótipo foram comparados com outros quatro métodos não normatizados: cabo de madeira, barra roscada, barra de aço e esfera metálica. Concluiu-se que o uso do protótipo desenvolvido é viável para a detecção de patologia de assentamento das placas cerâmicas, revelando ser uma estratégia preventiva e não destrutiva.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In the construction sector there is a growing investment in the maintenance and repair of constructions, such as the pathologies found on floors with ceramic coating. Among the most common pathologies, it is possible to highlight the inadequate seating of the ceramic floor, which are characterized by the loss of adhesion of some plates to their base (substrate). Due to the probability of accidents involving users and the high costs of repair, this is considered an important pathology. The objective of this work is to present a new nondestructive test methodology, based on the development of a tool based on the kinetic and acoustic response of a prototype, which, when a ceramic floor with the loss of adhesion is produced, produces “cavo” sound and a significant loss of to identify the occurrence of this pathology. Six types of ceramic flooring were used, in compliance and in conformity with the Brazilian standard, and then the coefficients of restitution of each plate were determined. The impact sounds on the boards were also picked up by a microphone and a piezoelectric pickup and processed through the Realtime Analyzer program, which produces charts that relate frequency, amplitude, sound energy, and time. The results obtained by the prototype were compared to other non-standard methods: wood rod, threaded rod, steel bar and metal sphere. It was concluded that the prototype is feasible for the detection of pathology of settlement of ceramic floor, proving to be a preventive and non-destructive strategy.
  • Viabilidade econômica de mantas térmicas, produzidas a partir de resíduos de asfalto, para revestimento de telhados Artigos

    Medeiros, Mágilla Feitosa; Franco, Marco Antonio Cortellazzi; Klepa, Rogério Bonette; Santana, José Carlos Curvelo

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Este trabalho apresenta os resultados obtidos em um projeto de construção civil, no qual se dimensiona a isolação térmica do telhado de uma pousada na região de São Joaquim, SC, considerada uma das regiões mais frias do Brasil. Propôs-se o uso de um isolante produzido à base de asfalto reciclado, apontando sua eficiência de isolação térmica e viabilidade econômica com relação aos isolantes comumente usados pela construção civil brasileira. Os resultados obtidos demonstraram que a manta de asfalto reciclado reduz a perda de calor do telhado entre 68 e 72% e o seu custo com material é de duas a cinco vezes menor que as demais mantas estudadas. Além disso, o material do qual o produto é feito é mais ecológico do que as demais mantas térmicas. Assim, este projeto mostrou que o uso da manta de asfalto reciclado é viável economicamente, além de ser muito mais eficiente do que as mantas comercializadas atualmente no Brasil.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This work shows the results obtained in a civil construction project, in which the thermal insulation of an inn’s roof is measured in são joaquim, sc, which is considered to be one of the coldest regions in brazil. it was proposed the use of an insulator produced with recycled asphalt, indicating its thermal insulation efficiency and economic viability in relation to the insulators commonly used by brazilian civil construction. the results showed that the recycled asphalt blanket reduces the roof heat loss between 68 and 72% and its material cost is two to five times smaller in relation to the other blankets studied. in addition, the material from which the product is made is more environmentally friendly than other thermal blankets. thus, this project showed that the recycled asphalt blanket use is economically viable, besides being much more efficient than the blankets currently commercialized in brazil.
  • Analysis of the chloride diffusion coefficients by different test methods in concrete mixtures containing metakaolin and high-slag blast-furnace cement Articles

    Guignone, Guilherme Cunha; Vieira, Geilma Lima; Zulcão, Robson; Mion, Gabriel; Baptista, Gercyr

    Abstract in English:

    ABSTRACT This study aims to evaluate the chloride diffusion coefficient and the service life (SL) of concretes containing metakaolin and high-slag blast-furnace cement (HSBFC). Accelerated methods of chloride ion diffusion and migration (RCPT, RMT, BDT and multiregime test method) were used. To produce the specimens, HSBFC resistant to sulphates (CPIII 40 RS) was partially replaced by metakaolin in the contents of 4%, 8% and 12%. Statistical analysis was performed by means of Analysis of Variance (ANOVA) and Tukey's Test to the chlorides diffusion coefficients obtained from different test methods. Similarity between diffusion by immersion (BDT) and non-stationary migration test (RMT and multiregime method) results was noted, however, with differences regarding to the stationary regime. The average diffusion coefficient obtained in the concrete specimens with 8 and 12% metakaolin as HSBFC partial replacement was 40-45 % lower than the reference mixture, providing an SL increase of approximately 70%. The most efficient metakaolin content obtained for overall mechanical and durability properties of concrete was 8%. This study also showed that HSBFC partial replacement by metakaolin can be beneficial even at later ages, as in 150 days.
  • Mechanical properties and microstructural analysis of a concrete produced with aggregate from the Brazilian Amazon reg Artigos

    Oliveira Júnior, Agostinho Alves de; Pimentel, Maurílio Gomes; Picanço, Marcelo de Sousa

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Em virtude da escassez de agregado em algumas regiões na Amazônia, o presente trabalho tem como objetivo, avaliar as propriedades de concretos produzidos com agregado proveniente do leito do rio Oiapoque. Fazendo um estudo comparativo relacionando as características entre os agregados graúdos utilizados na construção civil, em especial o material encontrado no leito do Rio Oiapoque, na cidade de Oiapoque-AP, e o agregado graúdo oriundo da região metropolitana de Belém. Foram realizados ensaios para avaliação das propriedades mecânicas, ensaios de desempenho e microestrutura dos concretos. Os resultados mostraram que a utilização do agregado de origem arenítica da região de Oiapoque não apresentou diferença na resistência à compressão e no módulo de elasticidade dos concretos em relação ao concreto produzidos com agregado disponibilizado comercialmente na região metropolitana de Belém, além disso não houve diferença entre os concretos quanto à taxa de absorção de cloretos ao longo do tempo e avanço na frente de carbonatação. A microestrutura eletrônica de varredura dos concretos, apresentaram uma microestrutura densa, mas normalmente encontrada em compósitos formulados à base de matriz cimentícias. Esses achados servem como evidências empíricas para a validação da utilização de uma jazida de agregado na Região Amazônica, contribuindo para o desenvolvimento de obras de infraestrutura na região.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Due to the scarcity of aggregates in some regions of the Amazon, the present work has the objective of evaluating the properties of concretes produced with aggregate from the bed of the Oiapoque river. A comparative study was carried out comparing the characteristics of the large aggregates used in construction, especially the material found in the Oiapoque river bed in the city of Oiapoque, and the large aggregate from the metropolitan area of Belém. mechanical properties, performance tests and microstructure of concretes. The results showed that the use of the aggregate of arenite origin of the Oiapoque region showed no difference in the compressive strength and modulus of elasticity of the concretes in relation to the concrete produced with aggregate commercially available in the metropolitan area of Belém. the concrete as to the rate of absorption of chlorides over time and neither advance in the front of carbonation. The scanning electron microstructure of the concretes presented a dense microstructure, but usually found in cementitious matrix - based composites. These findings serve as empirical evidence for the validation of the use of an aggregate deposit in the Amazon Region, contributing to the development of infrastructure works in the region.
  • Analysis of the alkalinity reduction of the wood-cement composites in the function of the partial replacement of the Portland cement by pozzolans Artigos

    Lima, Adauto José Miranda de; Iwakiri, Setsuo

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O objetivo desta pesquisa foi avaliar a redução da alcalinidade de compósitos cimento-madeira, produzido com cimento Portland e partículas residuais de Pinus spp., em função da substituição gradual do cimento Portland pelas pozolanas sílica ativa (SA) metacaulim (MK), cinza volante (CV), escória de alto-forno (EAF), cinza de casca de arroz (CCA) e resíduo de cerâmica calcinada (RCC). Para tanto, foram produzidos corpos de prova cilíndricos, com diâmetro de 5 cm, com compósitos com 100% de cimento Portland e partículas residuais de Pinus spp., adotados como referência e, com substituições parciais do cimento por 0%, 5%, 10%, 15% e 20% de SA, 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de MK, CV, CCA e RCC e 0%, 30%, 40%, 50% e 60% de EAF. O resíduo de Pinus spp. inicialmente passou por pré-tratamento tipo extração em água fria por um período de 24 horas para melhorar a compatibilidade com a matriz cimentícia. Na produção dos compósitos foi utilizado um aditivo superplastificante de 1ª geração, base de lignosulfonatos, naftalenos e melaninas em teores que variaram entre 0% a 7,8% do teor de cimento e das pozolanas utilizadas e cloreto de cálcio bi-hidratado (CaCl2.2H2O) como aditivo acelerador de pega, em teores que variaram entre 0% a 4,5%, calculados em massa em relação ao teor de cimento dos compósitos. Os compósitos ficaram em cura imersa por um período de 91 dias e após esse período foram moídos e adicionados a água deionizada, sendo o pH determinado através da solução de equilíbrio. Em relação ao compósito de Referência, que apresentou pH = 12,67, foram verificadas quedas significativas da alcalinidade dos compósitos estudados, em função da utilização das substituições parciais do cimento Portland, de 10,02% (20% de SA, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 4,4% de SP), 12,55% (40% de MK, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 7,8% de SP), 5,13% (40% de CV com 4,5% de CaCl2.2H2O), 3,87% (60% de EAF com 4,5% de CaCl2.2H2O), 15,15% (40% de CCA, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 4,2% de SP) e 8,29% (40% de RCC, com 4,5% de CaCl2.2H2O e 2,6% de SP).

    Abstract in English:

    ABSTRACT The objective of this research was to evaluate the alkalinity reduction of the wood-cement composites produced with Portland cement and residual particles of Pinus spp., as a function of the gradual replacement of the Portland cement by the pozzolans silica fume (SA) metakaolin (MK), fly ash (CV), blast slag furnace (EAF), rice husk ash (CCA) and calcined ceramic residue (RCC). For this, 5 cm diameter cylindrical specimens were produced with composites wiyh 100% Portland cement and residual Pinus spp. particles, adopted as reference and with partial cement replacements by 0%, 5%, 10%, 15% and 20% of SA, 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de MK, CV, CCA e RCC e 0%, 30%, 40%, 50% e 60% de EAF. The Pinus spp. residue initially underwent pre-treatment type extraction in cold water for a period of 24 hours to improve compatibility with the cementitious matrix. In the production of the composites a superplasticizer additive of 1st generation was used, based on lignosulphonates, naphthalenes and melanins in contents ranging from 0.20% to 7.8% of the cement and pozzolan and content and hydrated calcium chloride (CaCl2.2H2O) was used with accelerator additive in amounts ranging from 0% to 4.5% calculated in mass in relation to the cement content of the composites. The composites were immersed for a period of 91 days and after that period were grounded and added to the deionized water, and the pH was determined through the equilibrium solution. Significant reductions in the pH of the composites were determined in relation to the pH value of the reference composite (12.67) of the order of 10.02% (20% de SA, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 4.4% of SP), 12.55% (40% de MK, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 7.8% of SP), 5.13% (40% of CVwith 4.5% of CaCl2.2H2O), 3.87% (60% of EAF with 4.5% of CaCl2.2H2O), 15.15% (40% of CCA, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 4.2%of SP) and 8.29% (40% of RCC, with 4.5% of CaCl2.2H2O and 2.6% of SP).
  • Verification of the reaction to fire of water-based and oil-based enamel paints used as finish of walls in residential buildings Articles

    Hennemann, Guilherme; Eugênio, Henrique; Bolina, Fabrício; Rodrigues, Eduardo; Tutikian, Bernardo

    Abstract in English:

    ABSTRACT Among that materials whose behavior facing fire has not yet been understood thoroughly lie paints used as finish of interior and exterior walls of buildings. This study aimed to analyses the reaction to fire of enamel paints exposed to elevated temperatures, so two paints were tested: one water-based and one oil-based, both applied over a white undercoat designed specifically for this purpose, simulating the real conditions of application. The paints were evaluated regarding their ignitability per ISO 11925-2:2010 and isolated combustion, by EN 13823:2010. Moreover, the enamels were subjected to thermogravimetric analysis with mass spectrometry to assess variations of mass during the temperature increase process. Lastly, a calorific value test was performed with the intent of comparing the values with those from the EN 13823:2010 test. It was noted that the paints evaluated, no matter their chemical composition, do not bolster the development of flames as they reduced smoke release by up to 6.7% and heat release by up to 60.4%, not hindering user safety in room under fire situation. Even more, the paints turned out to be protectors of the substrate
  • Case study of performance evaluation of watertight of mortars and water repellents - Part I Artigos

    Herrmann, Thiana Dias; Mohamad, Gihad; Lima, Rogério Cattelan Antocheves de; Santos Neto, Almir Barros da Silva; Lübeck, André

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Um dos agentes desencadeadores de manifestações patológicas em edificações é o ingresso de fluídos e sais em fachadas degradadas pela ausência de manutenção ao longo de sua vida útil. O presente estudo avalia o desempenho de estanqueidade à água de oito revestimentos argamassados, sendo dois dosados em obra e seis industrializados, e de quatro revestimentos hidrorrepelentes formadores de película, utilizados para a recuperação de fachadas degradadas pela ação da umidade. Foram realizados ensaios in loco, em uma fachada degradada pela umidade na cidade de Santa Maria/RS, de permeabilidade à água líquida, empírico de absorção e evaporação da água, de termografia infravermelha e de resistência de aderência à tração. Concluiu-se que os revestimentos hidrorrepelentes apresentaram maior eficácia de estanqueidade à água em relação aos revestimentos argamassados, quando utilizados na recuperação de fachadas degradadas pela umidade.

    Abstract in English:

    ABSTRACT One of the agents that trigger pathological manifestations in buildings is the entrance of fluids and salts into facades degraded by the absence of maintenance throughout their useful life. The present study evaluates the watertight performance of eight mortar coatings, two of which are dosed in construction and seven in-dustrial-ized, and four film-forming water repellent coatings used for the recovery of humidity degraded fa-cades. In situ tests were carried out on a facade degraded by humidity in the city of Santa Maria/RS, perme-ability to liquid water, empirical absorption and evaporation of water, infrared thermography, and tensile adhesion strength. It was concluded that water repellent coatings presented greater efficiency of watertight compared to mortar coatings, when used for the recovery of humidity degraded facades.
  • Behavior evaluation of watertight of mortars and water repellents - Part II Artigos

    Herrmann, Thiana Dias; Mohamad, Gihad; Lima, Rogério Cattelan Antocheves de; Santos Neto, Almir Barros da Silva; Lübeck, André

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Além da função estética, os revestimentos de fachada protegem as edificações da penetração de água e, consequentemente, diminuem a propensão ao surgimento de manifestações patológicas que levariam à degradação da superfície. Este trabalho apresenta os ensaios de avaliação do comportamento de estanqueidade à água de revestimentos argamassados, industrializados e dosados em obra, e de revestimentos hidrorrepelentes, formadores de película, destinados a recuperação de fachadas degradadas pela ação da umidade. Para isto, realizaram-se ensaios de permeabilidade ao vapor de água, absorção de água por capilaridade, evaporação, resistência à tração na flexão e resistência à compressão. Ao término do programa experimental, constatou-se que os revestimentos hidrorrepelentes são mais indicados para proteção à ação da água, pois apresentaram melhores resultados quanto à estanqueidade à água do que os revestimentos argamassados, considerando as propriedades avaliadas.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Beyond the aesthetic function, the facade coatings protect buildings from water penetration and, consequently, diminishes the propensity for pathological manifestations that lead to their degradation of the surface. This work presents the tests to evaluate the watertight behavior of mortar, industrialized and mixed in construction, and water repellent coatings, film formers, destined the facades degraded by the action of humidity. For this, water vapor permeability, water absorption by capillarity, evaporation, flexural tensile strength and tensile strength in flexion and compression, were performed. At the end of the experimental program, it was found that water repellent coatings are better suited to protect from the action of water, since they presented better results to the watertightness test than the mortar coatings, considering the evaluated properties.
  • Long-term behavior of mortars produced with sulfide-bearing aggregates Articles

    Marcelino, Ana Paula; Calixto, José Márcio; Gumieri, Adriana; Caldeira, Cláudia Lima; Ferreira, Maria Cecília

    Abstract in English:

    ABSTRACT The variety of sulfides (inorganic compounds formed by combining sulfur with a metal element) presented in earth crust is not small, which makes it difficult to avoid the use of sulfide-bearing aggregates in the concrete, especially in places where another source of material is non-existent or economically impracticable, as is the case of dams. Within this scenario, this work presents an evaluation of the long-term behavior of mortar produced with aggregates containing pyrite and pyrrhotite. For the study, rock samples from the Irapé Hydroelectric Power Plant area in Minas Gerais were used. This plant was built in a geological site where the rock presented sulfide levels of at least 3%. These rock samples were first ground and then used as aggregates in mortars, which were, during almost 1300 days, subjected to three different exposed conditions: 1-temperature of 23° ± 2°C and relative humidity of 95 to 100%; 2- submerged in calcium hydroxide solution diluted in water during almost 850 days and then kept in water up to 1300 days, both at room temperature; 3- submerged in calcium hydroxide solution diluted in water at 50° C during almost 850 days and then kept in water (50° C) up to 1300 days. The expansion caused by the iron sulfide oxidation as well as the content of each sulfide were evaluated over time. The presence and amount of pyrrhotite were obtained from a leaching process of the material (aggregate or mortar) in a solution of hydrochloric acid. This procedure allowed also the evaluation of the pyrite content over time. The results showed that the calcium hydroxide solution speeds up the expansion just like the temperature. It was also observed that the amount of pyrite has remained virtually constant over time in the three exposure situations. This finding indicates that sulfur limits in aggregates should be set according to the type of iron sulfide presented and not only by the total amount of sulfur.
  • Strength and Stiffness of Cross Laminated Timber (CLT) panels produced with Pinus and Eucalyptus: experimental and analytical comparisons Articles

    Pereira, Marcos Cesar de Moraes; Calil Junior, Carlito

    Abstract in English:

    ABSTRACT The CLT is a building material that comes mainly used in Europe where it was developed. Lightweight, sturdy and eco-friendly, this material has become one of the most important constructive methods in the world. CLT are panels formed by layers of wood glued to each other orthogonally, always in odd numbers, symmetrical with respect to the central layer. The dimensions can vary from 50 to 500 mm in thickness, and depend on the application, which can be a slab or wall element, the width and length are adjustable, being able to produce up to 20 meters in length. This work presents tests and results obtained in two types of CLT panels produced in a laboratory. One panel made with Pinus taeda and MUF (melamine urea formaldehyde) adhesive and other one made Eucalyptus urograndis with PU (polyurethane) adhesive. The objective was to evaluate the stiffness and to through the analytical method using the Analytical Design Method (γ-method), and through experimental tests in the laboratory, comparing the values obtained in each method. In the experimental test, the Eucalyptus panel obtained better strength and stiffness than Pinus panel, and in analytical calculation using the Analytical Design Method (γ-method), obtained Elastic Modulus (MOE) values slightly above experimental values, and stiffness values (EI) considerably below experimental values. Concluded that the Cross Laminated Timber produced with Pinus and Eucalyptus planted in Brazil obtained resistance and stiffness considered suitable for structural use and showed that it could be a new alternative of constructive material to be used in the country.
  • Experimental study on the humidity in aerial lime mortar Artigos

    Oliveira, Mateus Antônio Nogueira; Azenha, Miguel; Lourenço, Paulo Barbosa; Meneghini, Anna; Guimarães, Erika

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Uma parte significativa do património histórico construído ao redor do mundo é constituída de alvenaria estrutural, com juntas preenchidas com argamassa. Nesses sistemas estruturais, a argamassa usualmente representa uma parcela pequena/moderada do volume total da estrutura, no entanto, a argamassa é reconhecida como a principal fonte de movimentos/deformações, dessa forma, justifica-se a necessidade de um melhor conhecimento do comportamento. Na fabricação de argamassas antigas, a cal aérea é um dos ligantes mais recorrentes. Nessas argamassas, o endurecimento do material é gradual a partir da superfície, em correspondência com os processos de carbonatação e secagem. Os dois processos citados condicionam diversas propriedades do material. Para argamassas de cal aérea, o estudo da carbonatação é difundido na literatura, porém para o fluxo de umidade, o número de estudo ainda é reduzido. Durante a fabricação da argamassa parte da água utilizada é evaporada pela reação de hidratação. Todavia, permanece no material um alto teor de umidade. No presente trabalho, são descritos estudos realizados para compreensão dos fluxos internos de umidade nessas argamassas. A campanha experimental, inicia-se com a caracterização dos materiais, bem como a definição da composição/traço da argamassa. Os corpos-de-prova foram armazenados em ambiente controlado, dentro de uma câmera climática, sendo que os mesmos possuem geometrias que simulam condições de fluxos uniaxial (1D) e axissimétricos. Foi efetuada a monitorização da umidade interna dos corpos-de-prova em várias profundidades ao longo do tempo. Os resultados indicam um processo de difusão acelerado, com decréscimo rápido da umidade quando comparados com valores usuais observados em concretos ou argamassas à base de cimento.

    Abstract in English:

    ABSTRACT A significant part of the historical heritage around the world consists of masonry structures, with joints filled with mortar. In these structural systems, mortar usually represents a small/moderate portion of the total volume of the structure. However, the mortar is recognized as the main source of deformations/displacement in the structure, this fact justifies the necessity of an appropriated knowledge of its behavior. In ancient mortars, aerial lime is one of the earliest and recurring binders around the world. In these mortars, the hardening of the material is gradual from the surface, in correspondence with the carbonation and drying processes. For these mortars, these two cited processes affect various properties of the material. For aerial lime mortars, the study of carbonation is widespread in the literature, diverse authors already study the topic. However, for the moisture diffusion processes, the number of studies is still quite reduced. During the mortar preparation, some of the water applied during the mixing is evaporated by the exothermic reaction of hydration. However, an elevated moisture content remains. In this work, studies are carried out to investigate the internal humidity fluxes in aerial lime mortars. The experimental program begins with the characterization of the materials, as well as the definition of the mortar composition. Experimental work was carried out on specimens stored in a controlled environment, with geometries simulating uniaxial and axisymmetric flows. The monitoring of internal moisture of specimens at various depths was carried out. The results indicated an accelerated diffusion, with a rapid decrease of humidity when compared with usual values observed in cement-based materials
  • Estimation of the depth of cracks in concrete through the velocity of ultrasonic waves Artigos

    Silva, Marcela Tavares de Araújo; Rocha, Joaquin Humberto Aquino; Monteiro, Eliana Cristina Barreto

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO As fissuras são as manifestações patológicas mais recorrentes no concreto, devido as diferentes formas de exposição que o material está sujeito. Neste cenário, é importante que as edificações passem por inspeções através de diferentes métodos, dentre os quais os ensaios não destrutivos (END) aparecem como ferramenta alternativa. Dentre os END, o ensaio de velocidade de propagação de ondas ultrassônicas, conhecido como Ultrassom, foi utilizado neste estudo. A utilização do Ultrassom teve por objetivo avaliar a aplicação do método em prismas de concreto para estimar a profundidade de fissuras, utilizando um modelo matemático existente na literatura. Também foi avaliado a influência da distância de execução do ensaio. Os resultados encontrados foram comparados com as profundidades reais simuladas nos prismas de concreto, utilizando uma análise estatística. Diante dos resultados percebeu-se que o ensaio de ultrassom é eficaz para detectar a presença de fissuras, pois ela altera o tempo de propagação da onda. O modelo matemático testado, com a utilização do ultrassom, conseguiu estimar em 88.5% dos casos a profundidade das fissuras, porém com resultados bastante dispersos e alta margem de erro, inviabilizando sua aplicação em estruturas reais. Concluiu-se que as distâncias de execução de até 20 cm apresentaram melhores resultados.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Cracks are the most recurrent pathological manifestations in concrete, due to the different forms of exposure that the material is subject to. In this scenario, it is important that buildings undergo inspections through different methods, among which non-destructive testing (NDT) appear as an alternative tool. Among the NDTs, the ultrasonic wave propagation velocity test, known as Ultrasound, was used in this study. The purpose of this study was to evaluate the application of the method in concrete prisms to estimate the depth of cracks using a mathematical model in the literature. The influence of the test distance was also evaluated. The results were compared with the depths simulated in the concrete prisms, using a statistical analysis. It was noticed that the ultrasound test is effective to detect the presence of cracks, as it changes the propagation time of the wave. The mathematical model tested, with the use of ultrasound, was able to estimate the depth of the cracks in 88.5% of cases, but with very dispersed results and a high margin of error, making it impossible to apply them to real structures. It was concluded that the distances of execution of up to 20 cm presented better results.
  • Soil-cement masonry brick production and construction process mapping for social interest housing Artigos

    Euphrosino, Camila Augusto; Pimentel, Lia Lorena; Camarini, Gladis; Ortigara, Yuri Vilas Boas; Ruiz, Phelipe Viana; Fontanini, Patrícia Stella Pucharelli

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O assunto sustentabilidade vem crescendo cada vez mais, junto com a necessidade de redução de emissão de gás carbônico por todo o mundo. De modo que projetos, técnicas, e materiais que não prejudiquem o meio ambiente estão ganhando espaço nas pesquisas e nos mercados. Esse trabalho tem como objetivo principal um estudo de caso do processo produtivo e construtivo com tijolo solo-cimento, mais conhecido como tijolo ecológico, de uma HIS (Habitação de Interesse Social) na cidade de Limeira-SP. Para isso foram realizados o mapeamento do processo produtivo dos tijolos, os quais são produzidos pelo próprio mutuário na olaria da prefeitura, e o mapeamento da construção da alvenaria em obra. Foram abordados conceitos Lean, tais como: Lean Construction e Mapeamento de Fluxo de Valor (MFV). Os resultados encontrados foram satisfatórios, de modo que se propôs uma diminuição no tempo de produção dos tijolos solo-cimento em quase 50%, usando a ferramenta mapeamento de fluxo de valor. Foi possível diminuir em dois dias o tempo de construção da alvenaria de tijolo solo-cimento para uma residência de aproximadamente 50 m2, apenas introduzindo atividades em paralelo e utilizando a mão de obra de maneira mais eficiente.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Sustainability issue is growing more and more, along with the need to reduce the emission of carbon dioxide around the world. So, projects, techniques and materials that don’t harm the environment are gaining ground in research and markets. This work has as main objective a case study of the production and construction process of soil-cement brick, better known as ecological brick, of a SIH (Social Interest Housing) in the city of Limeira-SP. Other pertinent objectives of this research are the mapping of the productive process of the bricks, which are produced by the borrower himself in the brick factory, and the material flow mapping on construction. For this, Lean concepts will be addressed such as: Lean construction and value flow mapping (VSM) will be addressed. The results were satisfactory, so that a reduction without time of production in the ecological pottery of the soil-cement bricks is proposed in almost 50%, using value-flow mapping. It was possible to reduce in two days the time of construction of masonry of soil-cement brick to a residence of approximately 50m2, only to introduce activities in parallel and to use a labor with more efficient way.
  • Infiltration tests in dry covers experimental models using coal ashes from Pecém thermal power plant Artigos

    Souza, Henrique Petisco de; Soares, Anderson Borghetti; Elias, Deyvid de Souza

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O elevado volume de cinzas de carvão mineral acumulado nas bacias de armazenamento da Usina Termoelétrica Energia Pecém resultou em uma demanda por pesquisas que propusessem diferentes formas de utilização desse resíduo, de modo a dar um destino final para este material. O uso das cinzas na forma de coberturas secas de depósitos de resíduos se mostrou uma alternativa viável, devido à existência de estudos relacionados ao tema e à possibilidade de absorção de quantia significativa do volume de resíduos produzido. O estudo apresentado corresponde à segunda etapa de uma pesquisa que verificou a viabilidade da aplicação de cinzas de carvão em sistemas de cobertura de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos. Com base nos resultados de uma modelagem numérica preliminar, foram executadas três colunas de solo, que representaram três modelos de cobertura: Coluna A – Uma camada superior de solo natural (30 cm) e uma camada de material impermeabilizante com a mistura de solo e cinzas MS70C30 (30 cm, com 70% de solo e 30% de cinzas); Coluna B - Uma camada de solo natural (30 cm) e uma camada de material impermeabilizante com cinza composta (30 cm); e Coluna C – Camada única de solo natural (30 cm), representando a cobertura encontrada no Aterro Sanitário do Município de Caucaia. A Coluna A foi instrumentada com três sensores de umidade. Foram realizados dois ensaios de infiltração em cada coluna, avaliando-se os volumes percolados em cada sistema e os perfis de saturação da coluna instrumentada (Coluna A). Ao se avaliar volume percolado em cada ensaio, verificou-se que a mistura MS70C30 (Coluna A) mostrou o melhor desempenho, resultando em um volume percolado muito inferior em relação aos outros dois modelos. O material também manteve as condições de saturação elevadas, acima de 90% ao longo de quase todo os ensaios, condição necessária para reduzir a fuga de biogás do interior do sistema.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The significant amount of coal ashes stored in Energia Pecém Thermoelectric Plant adjacent yards required researches that propose ways of applying this waste, allowing their correct final disposal. Application of this material in dry covers systems proved to be a viable alternative, due the former experience in other works and the possibility of absorbing a large amount of the ashes produced. This work corresponds to second part of a research that studed the application of coal ashes in engineered sanitary landfills dry cover systems. Considering data of a preliminar numerical modelling analysis, three soil columns was builded, which represented three different dry cover systems: Column A – A natural soil layer (30 cm) and a waterproof layer composed of the soil and ashes mixture M70C30 below (30 cm, composed by 70% soil and 30% ashes); Column B – A natural soil layer (30 cm) and a waterproof layer composed of ashes (30 cm) and Column C – A single layer composed of natural soil (30 cm) reproducing the dry cover adopted in Caucaia Municipal Sanitary Landfill. The Column A was instrumented with three moisture sensors. For each column were executed two infiltration tests, measuring the percolated water volume. Furthermore, the saturation profile of the instrumented column (Column A) was obtained in the two tests. The resulting data of the experimental model demonstrated that de system with the MS70C30 mixture in the waterproof layer presented the best performance when analysing the reduction of water flux. The percolated water volume measured in this case was much lower than that obtained for the other two columns. The same material managed high levels of saturation, over 90% during almost the entire duration of tests, necessary condition to reduce biogas diffusivity in the system.
  • Carbon emissions associated with two types of foundations: CP-II Portland cement-based composite vs. geopolymer concrete Articles

    Gomes, Kelly Cristiane; Carvalho, Monica; Diniz, Daniel de Paula; Abrantes, Rafael de Carvalho Costa; Branco, Michel Alves; Carvalho Junior, Paulo Roberto Oliveira de

    Abstract in English:

    ABSTRACT The cement industry is the second-largest single industrial emitter in the world and therefore has an important role to play in reducing the intensity of its carbon emissions: participation of the sector is important to contribute to the goal of the Paris Climate Change Agreement to limit global warming. One of the strategies for reducing the carbon footprint of the cement industry is substitution of Portland cement, which is a component of the concrete mix widely used as a construction material worldwide. Geopolymer cement has emerged as an alternative for Portland cement, with several advantages. This study applied the Life Cycle Assessment methodology to quantify the carbon emissions associated with 1m3 of two types of concrete (concrete PC-II cement-based Portland cement vs. geopolymer concrete). Geopolymer concrete presented almost 43% less carbon emissions, while also presenting high physic-chemical performance. It was verified that geopolymer concrete has the potential to help mitigate climate change, and can be employed as part of the plan to minimize the emissions associated with the construction sector.
  • Theoretical and experimental evaluation of compressive strength of concretes through nondestructive tests Artigos

    Favarato, Lucas Fadini; Rosário, Carlos Vinícius Soares do; Alzuguir, João Pedro de Carvalho; Kerkoff, Matheus Abreu; Aoun, Tarek Zogheib; Vieira, Geilma Lima

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Na avaliação de estruturas degradadas é comum a necessidade de se determinarem propriedades mecânicas de estruturas de concreto sem dispor dos dados de projeto. Propriedades como resistência à compressão e módulo de elasticidade, por exemplo, são importantes nessa análise. No entanto, a extração de testemunhos para avaliação laboratorial dos parâmetros de interesse, embora possível do ponto de vista teórico, nem sempre é uma alternativa viável em campo, seja por limitações de tempo, orçamento ou do próprio elemento estrutural. Neste contexto, a opção por ensaios não destrutivos é uma possibilidade que fornece com razoável precisão as informações desejadas. Na literatura, são obtidas formulações matemáticas que correlacionam de forma direta o índice esclerométrico e a velocidade de propagação das ondas ultrassônicas, com resistência à compressão e com módulo de elasticidade. Este trabalho comparou os resultados teóricos com experimentais, por intermédio de ensaios em 26 corpos-de-prova de concretos da Grande Vitória, com diferentes dosagens, tipos de cimento e idades, tendo como parâmetro base a resistência à compressão do concreto. Dessa forma, as conclusões deste estudo apontam para a existência de uma correlação entre os resultados obtidos com os ensaios não destrutivos e os experimentais.

    Abstract in English:

    ABSTRACT When evaluating degraded structures, it’s common the need to determine mechanical properties of concrete structures with no project data. Properties such as compressive strength and modulus of elasticity, for example, are significant in this analysis. However, although it’s possible to extract concrete samples for laboratory evaluations of parameters of interest, from the theoretical point of view, this is not always achievable when dealing with field activities, due to time limitations, budget restraints or even the structural restrictions from the element itself. In this sense, the preference for nondestructive methods is a possibility which provides, with reasonable accuracy, the needed information regarding the required mechanical properties. It’s possible to find in the literature mathematical expressions that directly correlate sclerometrical index (or rebound index) and the ultrasonic pulse velocity to compressive strength and to the elastic modulus. Therefore, this work compared the theoretical results to the experimental ones, obtained through 26 specimens from the concrete used in Grande Vitoria, with different compositions and ages, based on this materials’ compressive strength. Thus, this study’s conclusions verified the existence of a correlation among the results obtained from nondestructive and experimental tests.
  • Prediction of restrained shrinkage crack width of slag mortar composites using data mining techniques Articles

    Martins, Francisco Ferreira; Camões, Aires

    Abstract in English:

    ABSTRACT The purpose of this study is to develop data mining models to predict restrained shrinkage crack widths of slag mortar cementitious composites. A database published by BILIR et al. [1] was used to develop these models. As a modelling tool R environment was used to apply these data mining (DM) techniques. Several algorithms were tested and analyzed using all the combinations of the input parameters. It was concluded that using one or three input parameters the artificial neural networks (ANN) models have the best performance. Nevertheless, the best forecasting capacity was obtained with the support vector machines (SVM) model using only two input parameters. Furthermore, this model has better predictive capacity than adaptative-network-based fuzzy inference system (ANFIS) model developed by BILIR et al. [1] that uses three input parameters.
  • Development of a low cost system for structural health monitoring Artigos

    Silva, João Batista Lamari Palma e; Jacintho, Ana Elisabete Paganelli Guimarães de Avila; Forti, Nadia Cazarim da Silva; Pimentel, Lia Lorena; Branquinho, Omar Carvalho

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O Monitoramento da Integridade Estrutural (MIE) pode ser utilizado para avaliar as condições de integridade de uma estrutura, ou ainda para verificar modelos de comportamento da mesma. Os atuais sistemas de monitoramento aplicados em grandes estruturas, contam com inúmeros sensores, dos mais variados tipos, que formam redes de comunicação, em alguns casos sem fio, até sistemas automatizados de aquisição de dados, do inglês data acquisition (DAQ) e processamento dos resultados, o que inclusive permite a realização de um monitoramento em tempo real e remoto. Entretanto, muitas das tecnologias empregadas nestes sistemas, são de custo relativamente alto, e carecem de conhecimento específico para operação, o que em alguns casos, torna sua utilização inviável. Neste contexto, foi desenvolvido um sistema DAQ com um hardware a partir da plataforma Arduino, associada a um software mobile para smartphones, que via Bluetooth, envia e recebe informações do Arduino, para aquisição de dados de deformação, deslocamento e força, da estrutura monitorada, com transmissão de dados em tempo real via internet. Foram realizados ensaios de flexão em lâminas metálicas e vigas de concreto armado, com o uso de extensômetros, transdutores de deslocamento e célula de carga, sendo os dados aquisitados por um equipamento comercial de referência e o sistema desenvolvido nesta pesquisa, com a comparação entre os mesmos, onde se obtiveram resultados satisfatórios.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Structural Health Monitoring (SHM) can be used to evaluate the condition of the structure’s integrity, or so far to verify its device’s performance. The current monitoring systems applied in large structures set up with numerous sensors, and the most varied types, which form compose network communication, in some cases wireless, even in to automated systems of data acquisition (DAQ) and processing of the results, which allow real-time and remote monitoring. However, many of the technologies used in these systems are relatively expensive and require specific operating knowledge, which in some cases makes their use impracticable. In this context, a DAQ system was developed with hardware from the Arduino platform, associated to mobile software for smartphone, which via Bluetooth, send and receive information from Arduino, to acquire strain, displacement and force data from the monitored structure, with real-time data transmission via the internet. Bending tests were conducted in metallic cantilever and reinforced concrete beams using strain gages, displacement transducers and load cell, with data acquired by commercial reference equipment and the system of this research. Comparing themselves with which satisfactory results were obtained.
  • Analysis of Cold Asphalt Concrete Mixtures Using Construction and Demolition Wastes Artigos

    Sena Neto, Plácido Gondim de; Amorim, Enio Fernandes; Ingunza, Maria del Pilar Durante

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Na construção civil, um problema ambiental recorrente é a geração e disposição de Resíduos de Construção e Demolição (RCD) de obras. A utilização do RCD como agregados na composição de concreto asfáltico, do tipo Pré Misturado a Frio (PMF), torna possível a execução de pavimentos rodoviários de baixo tráfego. Diante desses fatos, este artigo propõe avaliar a viabilidade técnica de materiais reciclados, por meio de ensaios de caracterização laboratoriais e dosagens de concreto asfáltico, substituindo agregados naturais por reciclados, em misturas de concreto asfáltico a serem utilizadas como camada de revestimento em um pavimento. Na pesquisa, foram realizadas análises de caracterização física do material reciclado; caracterização química e mineralógica do fíler RCD (DRX, FRX, EDS e MEV); e análises de dosagens Marshall do concreto asfáltico do tipo PMF, variando os teores de emulsão asfáltica (EAP) em 6%, 7%, 8% e 9%, em cada concepção proposta no estudo. Os resultados químicos e mineralógicos indicaram teores significativos de sílica, ferro e alumínio, caracterizando a origem predominantemente de cerâmica no material do RCD. Analisando-se os parâmetros volumétrcios da metodologia Marshall, verificou-se a interação de teores de emulsão com as propriedades de estabilidade, volume de vazios, densidade e relação betume vazios, constatando-se um desempenho inferior do concreto com agregados RCD, porém, condizentes com os parâmetros aceitáveis da norma Marshall de dosagem. Desse modo, foi possível constatar o expressivo potencial (econômico e ambiental) do uso do RCD na composição de concretos asfálticos a frio, como camadas de revestimento asfáltico, em pavimentos de baixo tráfego.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In civil construction, a recurring environmental problem is the generation and disposal of Construction and Demolition Waste (RCD) of works. The use of RCD as aggregates of pre-mixed mixed asphalt concrete (PMF) makes possible the implementation of low traffic pavements. Therefore, this article proposes to evaluate the technical feasibility of the recycled materials, through laboratory tests and dosages of asphalt concrete, replacing natural aggregates by recycled in mixtures of asphalt concrete to be used as floor covering layer. In the research, analyzes of physical characterization of the material were carried out; mineralogical characterization of the RCD filler (DRX, FRX, EDS and MEV); and analyzes of Marshall's dosages of asphalt concrete (Pre-mixed to PMF) varying in asphalt emulsion contents in 6%, 7%, 8% and 9%, in each mixing design. The FRX results indicated oxides such as SiO2, Fe2O3 and Al2O3, with significant silica, iron and aluminum contents, also characterizing the predominantly ceramic origin of the RCD material. Analyzing Marshall methodology parameters, the interaction of emulsion contents with Stability, Void Volume, Density, and Empty Bitumen properties showed lower performance of concrete with RCD aggregates, however, consistent with the Marshall standard parameters of dosage. Therefore, it was possible to verify the expressive potential (economic and environmental) of the use of RCD in the composition of cold asphalt concrete, as layers of asphalt, in low traffic pavements.
  • Mechanical behavior and durability of mortars with quartzite and Portland cement after sulfate attack Articles

    Barros, Sâmea Valensca Alves; Neves, Gelmires de Araújo; Menezes, Romualdo Rodrigues; Dantas, Gerbeson Carlos Batista; Pimentel, Patrícia Mendonça

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Os resíduos de rochas ornamentais, especialmente quartzito, causam grande impacto ambiental. Mais impulso tem sido dado à pesquisa sobre a reciclagem desses resíduos nos últimos anos, particularmente para uso como agregados em concreto e argamassa. No entanto, os estudos realizados até o momento não mencionam o comportamento da argamassa misturada com agregados provenientes de resíduos de rochas ornamentais quando submetidos a ataques químicos em ambientes ricos em sulfato. Assim, no presente trabalho buscou-se adicionar resíduos de quartzito à argamassa, verificando seu comportamento mecânico e sua durabilidade quando atacado por sulfato de sódio (Na2SO4). A durabilidade da argamassa mesclada com resíduos de quartzito sob ataque de sulfato foi avaliada pela variação dimensional dos corpos de prova quando imersos em solução de sulfato de sódio, de acordo com a metodologia da norma NBR 13583. Utilizaram-se as seguintes técnicas complementares: resistência à compressão simples, difração de raios X e análise termogravimétrica e diferencial. A partir dos ensaios verificou-se que as argamassas, após ataque de sulfato de sódio, apresentaram expansões dimensionais superiores a 0,06%, bem como aumento da resistência mecânica. Portanto, embora tenha sido constatado que os corpos de prova incorporados com resíduos de quartzito tenham sofrido ataques por sulfato, observou-se que não foi capaz de formar etringita secundária suficiente para deteriorar mecanicamente os corpos de prova submetidos ao ataque de sulfato de sódio.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The residues of ornamental rocks, especially quartzite, cause great environmental impact. More impulse has been given to research on the recycling of these residues over the last years, particularly for use as aggregates in concrete and mortar. Nevertheless, the studies conducted so far do not mention the behavior of the mortar blended with aggregates coming from residues of ornamental rocks when under chemical attacks in sulfate-rich environment. Thus, in the present study it was sought to add quartzite residues to the mortar, verifying its mechanical behavior and its durability when attacked by sodium sulfate (Na2SO4). The durability of the mortar blended with quartzite residues under sulfate attack was evaluated by the dimensional variation of the test specimens when immersed in sodium sulfate solution, according to the methodology of the NBR 13583 standard. Were used the following complementary techniques: simple compressive strength, X-ray diffraction and thermogravimetric and differential analysis. From the tests, it was verified that the mortars, after attack of sodium sulfate, presented dimensional expansions superior to 0.06%, as well as increased mechanical strength. Therefore, although it was found that the specimens incorporated with quartzite residues were attacked by sulfate, it was observed that it was not able to form sufficient secondary ettringite to mechanically damage the specimens submitted to the sodium sulfate attack.
  • Estimation of the characteristic tensile strength of the wood in the parallel direction to the grains through of probability models Artigos

    Wolenski, Anderson Renato Vobornik; Peixoto, Rodrigo Guerra; Christoforo, André Luís; Lahr, Francisco Antonio Rocco; Dias, Alfredo Manuel Pereira Geraldes

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Para um dimensionamento de estruturas de madeiras dentro das exigências de segurança, a resistência para determinada solicitação mecânica é calculada com base em seu valor característico, correspondente ao percentil de 5% de um determinado modelo de distribuição de probabilidades. A norma brasileira NBR 7190 [1] estabelece, para pequenas amostras, relações para estimar a resistência característica da madeira, que podem resultar em diferença significativa dos valores obtidos quando comparado a um modelo probabilístico adequado. Considerando os resultados da resistência à tração (fto,k) na direção paralela às fibras para 40 distintas espécies de madeira folhosas, com 480 determinações experimentais com teor de umidade padrão (≈ 12%), empregou-se funções densidade de distribuição de probabilidades (Normal, LogNormal, Weibull e Exponencial) para cada espécie visando determinar o modelo de maior aderência. Uma vez determinados os valores e os respectivos modelos para cada espécie, um modelo de regressão linear multivariável, fundamentado na análise de variância (ANOVA) e dependentes do valor médio (x), do coeficiente de variação (CV%) e do menor (min) e maior (max) valor da resistência para cada espécie, é adotado com objetivo de estimar a resistência fto,kajustada com aqueles termos mais significativos, de modo a inferir na qualidade do estimador e, consequentemente, na confiabilidade da obtenção desta propriedade mecânica. Por fim, o modelo de regressão aqui proposto é comparado a proposta da norma brasileira, a fim de avaliar a confiabilidade do modelo e sua adequação na estimativa da resistência fto,k.

    Abstract in English:

    ABSTRACT For a structural design of wood within of the safety requirements, the strength for a certain mechanical request is calculated based on its characteristic value, corresponding to the 5% percentile of a given probability distribution model. The Brazilian standard NBR 7190 [1] establishes, for small samples, relations to estimate the characteristic strength of the wood, which can result in a significant difference of the values obtained when compared to a suitable probabilistic model. Considering the results of the tensile strength (fto,k) in the direction parallel to the grain for 40 different hardwood species, with 480 experimental determinations with standard moisture content (≈ 12%), were used distribution density functions (Normal, LogNormal, Weibull and Exponential) for each species, in order to determine the highest adhesion model. Once determined the values and respective models for each species, a multivariable linear regression model, based on analysis of variance (ANOVA) and dependent on the mean value (x), coefficient of variation (CV%) and lowest (min) and the highest (max) strength value for each species, is adopted to estimate the fto,kadjusted with the most significant terms, in order to infer the quality of the estimator and, consequently, the reliability of such mechanical property. Finally, the regression model proposed here is compared to the proposition of the Brazilian standard, in order to evaluate the reliability of the model and its adequacy in the estimation of the tensile strength fto,kin the direction parallel to the grain.
  • Influence of Curing Conditions on Lime-metakaolin Mortars Artigos

    Mattos, Flávia Costa de; Gonçalves, Margarete Regina Freitas

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Nesse estudo analisou-se a influência das condições de cura de argamassas de cal aérea com dois tipos de metacaulim, utilizados como substituto parcial da massa de cal (10%). Para a análise, foram realizados ensaios de resistência mecânica à flexão e à compressão e, de composição mineralógica por difração de Raio-X (DRX), em corpos de prova com 28 e 180 dias de cura em ambiente interno, com umidade e temperatura constantes e, expostos ao ar livre, protegidos apenas da ação direta da chuva. As análises da microestrutura e da composição química foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia por dispersão de energia (EDS), respectivamente, em corpos de prova com 180 dias de idade, curados ao ar livre. Os resultados da análise experimental foram comparados entre si e mostraram que as substituições foram menos eficientes para ambientes com baixa umidade relativa.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This study analyzed the influence of curing conditions on air lime mortars with two types of metakaolin which were used as partial substitutes for lime mass (10%). Flexural strength and compressive strength tests, as well as mineralogical composition ones by X-ray diffraction (XRD), were carried out in specimens after having been cured for 28 and 180 days indoors, at constant temperature and humidity, and outdoors, with no direct exposure to rain. Analyses of microstructure and chemical composition were conducted by scanning electron microscopy (SEM) and by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), respectively, in 180-day-old specimens, which were cured outdoors. Comparisons of results of the experimental analysis showed that substitutions were less efficient in environments with low relative humidity.
  • RETRATAÇÃO: Desempenho de ureia revestida compoliuretano como fertilizante de Phaseolus vulgaris L. Retratação

    Miranda, Paulo Emílio Valadão de
Laboratório de Hidrogênio, Coppe - Universidade Federal do Rio de Janeiro, em cooperação com a Associação Brasileira do Hidrogênio, ABH2 Av. Moniz Aragão, 207, 21941-594, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Tel: +55 (21) 3938-8791 - Rio de Janeiro - RJ - Brazil
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