DECIV - Departamento de Engenharia Civil

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Aglomerante ecológico para argamassas : reciclagem da escória de forno panela.
(2015) Marinho, Ana Luiza Borges; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Gabriela Cordeiro; Aguilar, Maria Teresa Paulino de
A gestão e manejo dos resíduos industriais no que se refere a aspectos ambientais é premente. A reciclagem desses resíduos pela construção civil vem se tornando uma prática comum na busca pela sustentabilidade. De um lado, devido a crescente preocupação com o meio ambiente e por outro, devido ao esgotamento dos recursos naturais. Tendo em vista o panorama atual, o presente trabalho visa contribuir para o desenvolvimento de novas possibilidades para fabricação de produtos de base tecnológica para aplicação na construção civil, a partir da obtenção de um aglomerante para argamassas utilizando escória de forno panela (EFP) em substituição à cal hidratada e à cal hidráulica. A EFP é um subproduto oriundo do refino secundário de aço, constituída principalmente de silicatos de cálcio e de magnésio. Esse resíduo foi processado em laboratório e suas características físicas, químicas e mineralógicas foram determinadas. Todas as exigências químicas e físicas de uma cal para argamassa, conforme prescrições normativas, foram ensaiadas no resíduo siderúrgico. Foram ainda produzidas argamassas mistas de cimento Portland, cal e EFP, de diferentes traços, em que se observou o comportamento mecânico, bem como todos os requisitos necessários para uma argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos. Os resultados alcançados indicam a viabilidade e adoção deste material como um tipo de aglomerante ecológico em substituição às cales e que seu uso poderá não só ajudar na diminuição do impacto ambiental, mas também possibilitará a utilização deste material para uso na construção civil.
Avaliação da atividade pozolânica do resíduo de corte de ardósia.
(2017) Lana, Sâmyla Cotta; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Silva, Sidney Nicodemos da
A construção civil é fundamental ao crescimento econômico do país, estando a mineração ligada a esse setor e representando um dos pilares principais da economia nacional. Como ônus dessa atividade tem-se os danos causados pelos processos de extração e beneficiamento das rochas, que geram grandes volumes de resíduos dispensados em reservatórios e pilhas de bota-fora. É o caso da ardósia, material mundialmente utilizado desde o século XX, com o Brasil ocupando o lugar de segundo maior produtor e exportador mundial. Uma opção de uso desses materiais descartados é como adição em matrizes cimentícias, avaliando novos materiais como pozolanas para serem utilizadas em substituição parcial ao cimento Portland. Os materiais pozolânicos apresentam como principal propriedade a capacidade de reagir e de se combinar com o hidróxido de cálcio formando compostos estáveis de poder aglomerante, como os silicatos e aluminatos de cálcio hidratados, melhorando a resistência mecânica e durabilidade de argamassas e concretos, além de contribuir para um desenvolvimento sustentável. O objetivo desta pesquisa foi estudar influência da ativação mecânica na capacidade pozolânica do resíduo gerado no corte da ardósia (RCA), aplicado como substituição parcial ao cimento Portland em matrizes cimentícias. Foi realizado um estudo de moagem, comparando diferentes tempos e técnicas de cominuição e selecionadas amostras para avaliação da influência da granulometria na reatividade. Após os processos de secagem e moagem em moinho de bolas planetário, as amostras de resíduo foram caracterizadas de forma química, física, morfológica e mineralógica. Foram utilizados como métodos diretos a análise térmica (TG/DTA) e difração de raios X (DRX), com refinamento de dados pelo método de Rietveld, avaliando a reatividade do material com o hidróxido de cálcio em pastas de cimento Portland hidratado. O método indireto adotado foi o índice de atividade pozolânica (IAP) com cimento Portland, estabelecido na NBR 5752:2014. Os resultados mostraram que o resíduo de ardósia apenas desaglomerado apresenta IAP muito próximo ao exigido pela norma, ocorrendo aumento significativo desse índice para tamanhos menores de partículas, ou seja, para maiores tempos de moagem. Com apenas cinco minutos de moagem a seco, atingindo um D90 de 22,7μm, foi possível obter argamassas com um IAP satisfatório. Nos ensaios diretos não foi verificada melhoria significativa da atividade pozolânica com o processo de cominuição. Dessa forma, o fator responsável pelo aumento expressivo da resistência à compressão simples das argamassas foi o efeito “filler”, no qual as partículas finas do resíduo preenchem os vazios entre os grãos de cimento, melhorando o empacotamento e a densificação das matrizes. A relevância da pesquisa se encontra também no protocolo experimental estabelecido, que pode ser utilizado como referência e aplicado em novos trabalhos para estudo de outros materiais. As contribuições deste estudo confirmam a potencialidade de reutilização desse material, minimizando impactos ambientais e promovendo melhorias técnicas e econômicas dos produtos.
Estudo micro e macroestrutural de concretos brasileiros a partir da década de 1960.
(2022) Natalli, Juliana Fadini; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Bertini, Alexandre Araújo; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Bertini, Alexandre Araújo; Thomaz, Ercio; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Aguilar, Maria Teresa Paulino de
O concreto é um dos materiais mais importantes da construção civil, a partir do qual os elementos são facilmente moldados em diversas formas e tamanhos. Sua intensa utilização no século XX, o transformou em um dos materiais mais consumidos do mundo, cujo desenvolvimento sempre esteve associado ao crescimento industrial e urbano. A evolução tecnológica do concreto, possibilitada pelo desenvolvimento do cimento Portland e pelos avanços do conhecimento da microestrutura da pasta, se reflete em mudanças nas propriedades do material e em sua microestrutura ao longo das décadas. Dessa forma, este estudo propõe uma caracterização macro e microestrutural de concretos brasileiros das décadas de 1960, 1970, 1980, 1990, 2000, 2010 e 2020. Pretende-se identificar mudanças que ocorrem com a idade das matrizes e de acordo com a época em que foram executadas, conforme as modificações na tecnologia do concreto. As amostras analisadas foram provenientes de edifícios de concreto armado de cada uma das décadas em questão localizados nas cidades de Juiz de Fora (MG) e de Fortaleza (CE). De cada edifício, foram selecionados dois pilares próximos localizados nas áreas externas das edificações para a realização de análises não destrutivas (pacometria e esclerometria) e para a extração de dois corpos de prova cilíndricos (42 mm de diâmetro x 100 mm de altura) por estrutura selecionada. Dois corpos de prova foram ensaiados à resistência à compressão e os outros dois foram analisados quanto às profundidades de carbonatação e penetração de cloretos, velocidade de pulso ultrassônico, DRX, TG/DTA, MEV e FTIR. As caracterizações realizadas permitiram a criação de um banco de dados referentes às propriedades mecânicas, químicas e mineralógicas de concretos produzidos desde a década de 1960 até os anos de 2020. O conjunto de resultados experimentais, juntamente com a base histórica desenvolvida podem servir de base para a datação de concretos brasileiros. Dessa forma, esse trabalho representa o passo inicial para a construção de uma metodologia de datação.
Evaluation of the microstructure and micromechanics properties of structural mortars with addition of iron ore tailings.
(2023) Almada, Bruna Silva; Silva Neto, Gilberto Alves da; Prado, Dyala Fraga do; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Garcia, Dayana Cristina Silva; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Santos, White José dos
The Interfacial Transition Zone (ITZ) between the cement paste and aggregates is a region of great interest for concretes because it is the composites’ weakest region. ITZ presents a great amount of large calcium hydroxide and ettringite crystals, with the porosity being able to be up to 2.5 greater than that the rest of the paste. The microstructure, and consequently the ITZ, can be improved by mineral addition. These materials fill the pores in the composite, influence the hydration process and densify the matrix. Therefore, mineral additions, such as iron ore tailings (IOT), can modify microstructure of composites. There are few studies on the assessment of IOT heterogeneity on the microstructure and hardness of structural mortar. Thus, the present study analyzes the properties influences of four IOT types on the microstructure, porosity, and thickness of the structural mortars’ Interfacial Transition Zone (ITZ) with IOT addition, by different evaluation methods. The composites were characterized through the Scanning Electron Microscope by backscattered electrons (SEM-BSE), line scan by Energy Dispersive Spectroscopy and nanoindentation. Results presented that IOT improved particle packing and tended to reduce the ITZ. The IOT improved nucleation since it reduces the amount of anhydrous cement particles and increases the amount of calcium hydroxide particles in the cement matrix. The nanoindentation showed that IOT-added matrix presented greater hardness and indentation module. It can be concluded that the IOT heterogeneity may affect microstructural properties and that the methods presented can be good ways to evaluate the parameters.
Influence of the heterogeneity of waste from wet processing of ornamental stones on the performance of Portland cement composites.
(2020) Almada, Bruna Silva; Melo, Luciane de Souza; Dutra, Julia Baptistella; Bubani, Larissa Cardoso; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Santos, White José dos; Aguilar, Maria Teresa Paulino de
One of the difficulties of using some residues, such as those from stones beneficiation (cutting and polishing), is their heterogeneity. This study analyzes the influence of the heterogeneity of waste from wet processing of ornamental stones (marble, granite, slate, among others) on the performance of Portland cement composites when used at a 20% replacement of cement. The mechanical behavior (compressive strength, flexural strength, and elastic modulus) and durability parameters (porosity, water absorption, carbonation, and electrical resistivity) are analyzed. Results indicate that the waste can present considerable heterogeneity while maintaining composites properties, indicating little influence on their physicochemical properties. It can be inferred that the filler effect of the waste compensated to a certain extent the negative effects (the increase in w/c ratio and the reduction of important hydrates) due to reduced cement content, showing its viability as mineral addition, despite its heterogeneity.
Influência do fator de forma e do teor de adição de microfibras de resíduo de lã de vidro na resistência de argamassas de cimento Portland.
(2023) Ferreira, Matheus Henrique Dela Costa; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Silva, Keoma Defáveri do Carmo e; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Silva, Keoma Defáveri do Carmo e
Como se já não bastasse os impactos climáticos causados pela acumulação dos gases estufas na atmosfera, também deve-se enfatizar o problema de contaminação terrestre, devido à adoção de práticas insustentáveis de descarte dos resíduos sólidos. Entre estes resíduos, destaca-se o resíduo de lã de vidro (RLV), oriundo de um tipo de isolamento termoacústico empregado em equipamentos industriais ou em construções residenciais. Neste trabalho, buscou-se uma alternativa para o reaproveitamento do RLV gerado em plantas siderúrgicas como uma fonte de microfibras para adição em matrizes de argamassa de cimento Portland. Dessa forma, foi feita a caracterização química, física e mineralógica do RLV utilizando técnicas de fluorescência e difração de raios-x, e microscopia eletrônica de varredura. Também foram avaliados os impactos na resistência mecânica das matrizes causados tanto pela variação do fator de forma das microfibras, como pelo teor de adição de RLV. Os teores de fibras adicionados nas dosagens propostas para este estudo foram de 0%; 2,5%; 5,0%; 7,5% e 15%. As argamassas com adição de fibras curtas e longas foram ensaiadas para obter a resistência à tração na flexão e à compressão, aos 7 e 28 dias de hidratação em regime submerso a temperatura ambiente. Os resultados das análises estatísticas feitas nos dados de resistência medidos revelaram que as fibras longas, com fator de forma maior, foram mais eficientes no ganho de resistência quando submetidas aos esforços de tração do ensaio de flexão. Já nos ensaios de compressão uniaxial, os efeitos predominantes no ganho de resistência foram promovidos devido a adição das fibras curtas, com menor fator de forma, mas com elevada área de superfície específica, o que favoreceu a formação de uma matriz densa. Portanto, concluiu- se que tanto o teor de adição de fibras quanto o fator de forma tiveram impacto positivo na resistência última. Assim, enquanto a adição de fibras curtas promoveu um ganho máximo de resistência a compressão de 43% para o traço LVM-15, a adição de fibras longas também foi responsável por um incremento máximo de 48% na resistência a tração para o traço LVL-15.
Obtention of eco-efficient cement-based composites using industrial waste.
(2019) Carvalho, José Maria Franco de; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Schmidt, Wolfram; Damineli, Bruno Luís; Aguilar, Maria Teresa Paulino de
Portland cement is the main responsible for the low environmental performance of cement-based composites since its production implies the emission of large amounts of carbon dioxide in the atmosphere. Achieving more eco-efficient concrete, therefore, means an effective contribution to mitigating human-made impacts. The search for less aggressive binders and the partial substitution of Portland cement for supplementary materials of low environmental impact are effective mitigation routes that are explored in this thesis. Concomitantly, the consumption of by-products from other productive sectors as inputs in the production of concrete, besides being an effective way of saving natural resources, provides an adequate destination to environmental liabilities. Thus, as part of the work related to this research, a low environmental impact cement produced entirely with industrial and mining wastes was successfully proposed and obtained. This material presented technological characteristics compatible with belitic cements obtained with conventional materials. In addition, supplementary fine materials socalled Engineered Recycled Mineral Admixtures were designed and produced to partially replace Portland cement and increase the packing density of the fine fraction in cementitious matrices. An extensive characterization program of these materials was conducted, as well as performance evaluation in pastes, mortars and concretes, including rheology, hydration kinetics, cementing properties and mechanical performance. Finally, these materials were used in the production of densely packed concretes, where the great potential of the proposed products in the obtention of cementbased composites with high mechanical strength and/or high eco-efficiency was observed.
Proposição de geopolímeros obtidos por meio da ativação ácida do rejeito de barragem de minério de ferro com uso de ácido fosfórico.
(2023) Carvalho, Aldo Ribeiro de; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Oliveira, Thaís Mayra de; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Oliveira, Thaís Mayra de; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Fontes, Wanna Carvalho
O cimento Portland é um dos materiais mais consumidos pela indústria da construção civil e é responsável pela emissão de elevados teores de CO2. A indústria da mineração também gera impactos ambientais por meio do grande volume de subprodutos produzidos e estocados em barragens, que representam risco para a sociedade em caso de seu rompimento. Assim, uma alternativa que contempla ambas as indústrias supracitadas é a reintrodução dos rejeitos do beneficiamento de minerais em processos construtivos. O presente trabalho visa utilizar o Rejeito de Barragem de Minério de Ferro (RBMF) como precursor geopolimérico ativado com o ácido fosfórico 85%. Para isso, foi caracterizado o RBMF por meio de ensaio de massa específica, massa unitária, composição granulométrica, superfície específica, teor de finos, microscopia de varredura eletrônica, fluorescência de raio X, difração de raio X, análise termogravimétrica, ensaio de perda ao fogo e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Em seguida, para a produção da matriz, o RBMF foi beneficiado a partir da moagem em moinho de bolas por 3h, seguido da queima a 600°C por 4h. Então, com o RBMF beneficiado, foi realizada a mistura em uma argamassadeira com a solução de ácido fosfórico na proporção de 0,3 massa líquido/massa sólido. Em seguida, foram moldados os corpos de prova e submetidos à cura térmica a 60° e 80°C. A desmoldagem ocorreu após 7 dias, e os ensaios de caracterização ocorrem aos 7 e 28 dias. Para caracterizar as matrizes desenvolvidas foi realizado ensaio de densidade aparente, resistência à compressão, microscopia de varredura eletrônica, difração de raio X e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Entre os resultados tem-se que a cura térmica a 60°C viabiliza matrizes com maior média de resistência à compressão. Infere-se que as matrizes produzidas são consideradas geopolímeros à base de fosfato e que podem ser aplicadas, em algumas circunstâncias, na construção civil. Por fim, evidencia-se o ineditismo desta pesquisa, visto que na literatura conhecida não existem estudos que desenvolveram geopolímeros a partir do ácido fosfórico com o RBMF.
Reinserção do resíduo de construção e demolição na cadeia produtiva da construção civil em Rio Branco – Acre.
(2021) Souza, Fernando da Silva; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Lima, Esperidião Fecury Pinheiro de; Carvalho, José Maria Franco de; Oliveira, Marconi Gomes de; Aguilar, Maria Teresa Paulino de
Os impactos ambientais, econômicos e sociais causados pelos resíduos de construção e demolição (RCD) na cidade de Rio Branco (capital do Acre, Estado Federal da região amazônica) alinhado à escassez de jazidas de agregados e as demandas sociais de pavimentação e de habitação para a construção civil torna a produção e utilização de agregados reciclados uma alternativa de grande interesse. Nesse cenário, o presente estudo avaliou a viabilidade técnica, econômica e ambiental para a reciclagem do RCD com fins de aplicação em construção civil e pavimentação. Para isto, foram realizadas visitas periódicas e sistemáticas aos canteiros de obras para formulação dos índices representativos da geração e composição do RCD, análise de viabilidade econômica da usina de reciclagem, discussões sobre o impacto ambiental no aterro de inertes, coletas de resíduos em obras nas fases de estruturas, alvenaria e acabamento para produção de agregados reciclados avaliados em 10 composições distintas, realizando ensaios tecnológicos de requisitos visando à obtenção das propriedades físicas e mecânicas para aplicação em matrizes cimentícias de cimento Portland e estrutura de pavimentos, avaliação da inserção do agregado reciclado nas demandas sociais prioritárias para construção civil (habitacional) e construção pesada (infra-estrutura de pavimentação), verificação da gestão atual do RCD e elaboração de ações e diretrizes, políticas de reciclagem e propostas de metas a serem alcançadas para buscar promover um gerenciamento efetivo e eficaz do RCD. Dentre os resultados, foram encontrados uma geração de RCD por área construída de 0,22 t/m2 para novas construções e 0,41 t/m2 para reformas, onde 100% do RCD foi considerado reutilizável e/ou reciclável. Indicadores econômicos mostraram viabilidade para a instalação de uma usina de reciclagem com capacidade de processamento de 90 t/h. Impactos ambientais deixarão de ocorrer no aterro de inertes com a implementação da usina de reciclagem. Os agregados reciclados de RCD em forma de areia, pedrisco, brita, rachão e bica corrida mostraram-se tecnologicamente viáveis para aplicação segura em argamassas, concretos e camadas de estruturas de pavimentos apresentando propriedades satisfatórias e até melhores do que as convencionais. A cidade demanda a construção de até 46 mil moradias e a pavimentação de 550,5 km de vias de produção do setor primário. Ações e diretrizes, políticas de reciclagem e metas são necessárias para a correta gestão do RCD, dentre elas uma legislação específica com cumprimento obrigatório, obrigatoriedade da triagem na origem da geração com pagamento de taxa de deposição, obrigatoriedade do uso de agregados reciclados em obras públicas, incentivos fiscais para instalação de empreendimentos dedicados a reciclagem, contratação de fiscais de carreira para ações fiscalizatórias, adoção de selos de sustentabilidade que certifiquem empresas de construção civil e estabelecimento de cotas sociais de agregados reciclados para famílias de baixa renda e aplicação em vias de produção do setor primário. Assim, a proposta de reinserção do RCD na cadeia produtiva é de grande interesse para a construção civil amazônica, considerando a escassez, os elevados custos das matérias-primas e a necessidade de definir e consolidar um modelo de desenvolvimento sustentável para a região amazônica.
Studies on the use potential of iron ore tailings as alternative raw material in manufacture of ceramic and hydraulic tiles.
(2018) Fontes, Wanna Carvalho; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Arcipreste, Cláudia Maria; Santos, White José dos; Aguilar, Maria Teresa Paulino de
Iron ore mining is a very important economic activity to Brazil. The increase in tailings generation, as well as its inadequate waste disposal, has awakened concerns over the sustainability of its processes, mainly due to the environmental impacts and socioeconomic risks associated with tailing dams. On the other hand, the reuse of the tailings in building materials can contribute to the sustainable consumption of resources, mitigation of the negative environmental impacts, new market opportunities and the aggregation of values to the companies. This study aims assessment of the potential use of iron ore tailings as an alternative raw material in the production of ceramics and cement tiles. The materials were collected from four tailings-dams and an part was subjected to a dry separation procedure. Besides the iron ore, two other powder fractions were produced (“clay” and “sand” fractions). The clay, sand, and residual iron ore concentrate were characterized (particle size and morphology, chemical and mineralogical composition). The residual iron ore concentrate showed fine, crystalline, and dense particles, no toxic, suitable technically for use as addition and aggregate in the production of terracotta cement tiles. The sands showed the greatest uniformity (particle size and shape, mineralogy and chemical composition) which contributed to the compressive strength gains of the cement composites. The clay present adequate plasticity and dry strength, and develop mullite and glass upon firing. Despite the greatest firing shrinkage (between 22.59 and 26.51%), the resulting tiles show a appealing dark brown luster and are very compact (vitrified products, classified in groups BIa, BIb or BIIa), with high mechanical strength.
Study of mechanical, durability and microstructural properties of cementitious composite with addition of different iron ore tailings from Brazil.
(2022) Almada, Bruna Silva; Melo, Henrique da Silva Silveira; Duarte, Marlo Souza; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Garcia, Dayana Cristina Silva; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Santos, White José dos
Brazil is the second-largest global iron ore producer in the world. Consequently, a large volume of iron ore tailings (IOTs) is generated, which is associated with environmental impacts. IOTs present potential to be used as an addition in cementitious compounds, however, few studies assess how the heterogeneity of this waste can limit its utilization as a building material. Thus, the present study aims to assess whether the heterogeneity of IOTs influences mechanical, durability, and microstructural properties when added to the cementitious composite. Four IOTs samples from different origins were collected and added to cementitious composite at 40% addition content. Composites’ mechanical (compressive strength and modulus of elasticity) and durability properties (water absorption, porosity, electrical resistivity, carbonation, and pH pore solution) were correlated to the microstructure of the IOTs. Results showed that the IOTs from different mines exhibited different physical properties and chemical/mineralogical compositions. Moreover, the higher the degree of ore processing, the lower the heterogeneity, iron content, and specific gravity. Although the IOT samples are heterogeneous, this type of tailing can be used as a filler addition in structural mortars. IOT addition tends to improve the mechanical and durability properties. Heterogeneity most significantly influenced the properties in the fresh state, durability, and microstructural properties. The microstructure of the cement matrix tends to be denser in the IOT-added with higher SSA and silica content. Was observed higher-porosity in regions close to the interfacial transition zone in the samples with coarser IOT.
A study on geopolymerization of iron ore tailings.
(2019) Silva, Keoma Defáveri do Carmo e; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Carvalho, José Maria Franco de; Pedroti, Leonardo Gonçalves
Geopolymers are a relatively new technology, which is pointed as a potential alternative to the ordinary Portland cement for some applications. The need for an alternative to this binder comes from the environmental problems related to its production process and the tremendous volume of non-replaceable resources extracted to its production. Considering the importance of ordinary Portland cement, to find a suitable alternative binder is a hard task. At the same time, the re-application of industrial by-products from several productive sectors is an effective management way to save non-replaceable resources as well as a correct destination. In this sense, the main objective of this study is evaluating the feasibility of the iron ore tailings as a raw material to the production of geopolymeric composites. Additionally, two blend materials and fine aggregate were applied and verified the influence and effects on the geopolymer final properties. Were applied a solution of sodium hydroxide at three different molar concentrations (8, 10, and 12 mol/l) and curing temperature of 100 °C. A depth characterization procedure was applied in all raw materials and blend used in this work. The performance of the obtained geopolymer was observed over mechanical strength, physical properties, dimensional stability, and microstructural analysis. The experimental procedure enabled a closely understand of the geopolymeric synthesis and kinetics, influence of specific aspects on the geopolymerization and final properties, and the role of iron in this process. The experimental results showed that the geopolymer based on iron ore tailings is an efficient binder with interesting properties to construction industry. Finally, the geopolymers derived from iron ore tailings rise as an interesting construction material.
Tecnologias sociais inovadoras para recuperação de áreas degradadas pela mineração - barragem de Fundão em Mariana/MG.
(2021) Nogueira, Marcela Aguiar; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Bessa, Sofia Araújo Lima
O setor extrativo mineral brasileiro tem gerado grandes impactos socioeconômicos e ambientais nas comunidades situadas nas áreas de influência de suas atividades. O rompimento da barragem de Fundão, no município de Mariana-MG, foi o segundo maior acidente do setor já registrado no mundo, afetando a fauna, flora e principalmente a cultura e a economia de muitos municípios ao longo da bacia do Rio Doce. Diante desse cenário, as tecnologias sociais (TS) têm se tornado alternativas promissoras para a mudança na qualidade de vida dos atingidos, através da inclusão social e desenvolvimento local. As tecnologias convencionais desenvolvidas na construção civil têm grande potencial para se transformarem em TS efetivas, sendo capazes de potencializar e integrar ações a partir das transferências de tecnologias, ação capaz de incorporar estratégias da economia circular e solidária ao capital social e à autogestão. O êxito da produção de matrizes cimentícias com substituição de agregados convencionais por agregados de rejeito de barragem de minério de ferro (RBMF) tem sido apresentado em trabalhos científicos publicados em todo o mundo e pode se tornar um material de base tecnológica para o desenvolvimento dos Arranjos Produtivos Locais (APLs). Assim, o presente trabalho tem por objetivo investigar a alternativas para o desenvolvimento de tecnologias e processos inovadores que permitam a utilização do RBMF, como matéria prima para o desenvolvimento dos APLs a partir de TS que incorporem iniciativas capazes de contribuir para mitigação dos impactos da mineração nas comunidades atingidas pelo rompimento da barragem de Fundão. Inicialmente, realizou-se mapeamento das comunidades atingidas a partir de sua localização relativa ao leito do Rio Doce, dos indicadores sociais, econômicos e de impacto; considerando ainda questionários aplicados às Secretarias de Desenvolvimento e Assistência Social de cada município. A partir dos dados coletados, foram selecionadas cidades com potencial para implementação das TS propostas e identificadas possíveis vocações. Os rejeitos provenientes do rompimento da barragem de Fundão não puderam ser coletados ao longo da bacia do Rio Doce por onde a lama proveniente do rompimento se depositou, por conta das restrições impostas pela pandemia COVID-19 que assola todo o planeta e o Brasil em especial. No entanto, foi possível acessar o pátio de rejeitos coletados e armazenados pela Fundação RENOVA, que serviu de material para o desenvolvimento da proposta de pesquisa. Os resultados obtidos mostram que o rejeito coletado apresenta características distintas dos RBMF comumente encontrados na literatura, entretanto, os resultados não excluem sua possível utilização para a produção de matrizes cimentícias. A combinação dos fatores técnicos e tecnológicos; sociais, culturais, ambientais e econômicos, bem como a vocação de cada comunidade foram utilizados para produzir uma metodologia de implementação dos APLs com propósito de mitigação dos efeitos da atividade mineradora nas comunidades.
Thermal properties of cement-based composites.
(2019) Mendes, Júlia Castro; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Aguilar, Maria Teresa Paulino de; Carvalho, José Maria Franco de; Baêta, Fernando da Costa
Heat transfer through a solid building element is primarily controlled by its thermal conductivity in the steady-state, and by an association of thermal conductivity and specific heat in transient situations. The thermal properties of the construction materials are some of the main responsible factors for the habitability and energy demand of a building. Therefore, the present work assesses how the chemical composition, physical properties and microstructure influence the thermal properties (specific heat and thermal conductivity) of cement-based composites. For this purpose, we investigated three mortar mixes with cement and hydrated lime (1:3, 1:1:6 and 1:2:9); three types of aggregates (river sand, iron ore tailings, friable quartzite); and three dosages of air-entraining admixture (0%, 0.05% and 0.5%). Physical and chemical characterisation of the aggregates were performed; along with physical, thermal and microstructural evaluation of the resulting mortars. Lastly, the correlation between thermal conductivity and ultrasonic pulse velocity (UPV) was also investigated. As result, mortars with iron ore tailings (IOTm) presented the lowest thermal conductivity and highest specific heat among all materials tested. The air-entraining admixture reduced the thermal conductivity of the mortars up to 40% but did not significantly influenced the specific heat. It was observed that the microstructure of the resulting matrix is more relevant to the thermal properties of mortars than the chemical composition of their components. Also, the pore system generated by the aggregates in the mortars is more influential to their thermal conductivity and UPV than their specific gravity. A satisfactory determination coefficient (R² > 0.9) was obtained between thermal conductivity and UPV of the mortars when they were grouped under similar components and pore structure. These results demonstrate the importance of using methodologies that keep the microstructure of the matrices mostly intact. Based on the thermal properties obtained, residue-based mortars are promising alternatives to improve the energy efficiency of buildings. In conclusion, this work hopes to contribute to the technological and sustainable development of cement-based composites.