DSpace Communidade:

Evolução microestrutural de pastas geopoliméricas do sistema metacaulim-NaOH-Na2SiO3 curado à temperatura ambiente: um estudo de durabilidade

Título: Evolução microestrutural de pastas geopoliméricas do sistema metacaulim-NaOH-Na2SiO3 curado à temperatura ambiente: um estudo de durabilidade Autor(es): Caciatori, Robson Antunes Resumo: Os impactos ambientais associados à produção de cimento Portland têm impulsionado o desenvolvimento de ligantes alternativos, entre os quais se destacam os geopolímeros à base de aluminossilicato reagidos com álcalis. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a evolução microestrutural e sua relação com o desempenho físico-mecânico e a durabilidade a longo prazo de pastas geopoliméricas do sistema metacaulim–NaOH–Na2SiO3, preparadas sem adição externa de água e curadas à temperatura ambiente por até 12 meses. Cinco composições foram desenvolvidas utilizando planejamento de misturas, variando os teores de metacaulim, hidróxido de sódio e silicato de sódio. As pastas foram caracterizadas nos estados fresco e endurecido por meio de mini abatimento, tempo de pega, calorimetria isotérmica, FTIR, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX). Adicionalmente, foram realizados ensaios de absorção de água por capilaridade, densidade aparente e porosidade, resistência à compressão, adsorção de nitrogênio (BET/BJH) e porosimetria de intrusão de mercúrio (MIP) em diferentes idades de cura. Os resultados mostraram que as pastas geopoliméricas apresentam uma estrutura predominantemente amorfa associada à formação de uma nanoestrutura de aluminossilicato, com fases cristalinas residuais, como quartzo proveniente do metacaulim não reagido. Observou-se evolução microestrutural ao longo do tempo, com densificação da matriz e refinamento da estrutura dos poros em idades iniciais, seguidos de estabilização estrutural em idades mais avançadas. Evidenciou-se uma relação direta entre a microestrutura e o desempenho do material, com variações na resistência à compressão e no comportamento de transporte de fluidos em função da composição e do tempo de cura. Além disso, a presença de fases residuais e a conectividade dos poros influenciaram diretamente a durabilidade e o desempenho mecânico das pastas, atuando como descontinuidades na matriz e contribuindo para a formação de microfissuras em idades avançadas. Uma descoberta crucial foia perda de resistência à compressão observada aos 12 meses em algumas composições, correlacionada com o aumento da porosidade aparente, maior absorção capilar de água e retração por secagem variando de 0,35% a 0,87%. Diferentemente das demais composições, a amostra 5C(41MK 54SS 5HS), apresentou maior estabilidade mecânica ao longo do período analisado, mantendo a resistência à compressão aos 12 meses, mesmo diante das transformações microestruturais observadas, configurando-se como a composição com melhor desempenho em termos de durabilidade a longo prazo. A composição 3V(40MK 56SS 4HS), destacou-se por apresentar menor retração e uma estrutura de poros mais refinada emidades iniciais, porém não manteve o mesmo nível de estabilidade mecânica em idades avançadas, evidenciando que a estabilidade dimensional isolada não é suficiente para garantir a durabilidade do material. Conclui-se que a durabilidade a longo prazo de pastas geopoliméricas à base de metacaulim é governada pelo equilíbrio entre a cinética de reação inicial e a evolução da estrutura de poros em estágios avançados, com o quartzo residual atuando como sítio preferencial para a nucleação de microfissuras. Descrição: Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais.

O impacto da incorporação de celulose microfibrilada e da carga de prensagem no desenvolvimento de placas planas de fibrocimento de alta performance

Título: O impacto da incorporação de celulose microfibrilada e da carga de prensagem no desenvolvimento de placas planas de fibrocimento de alta performance Autor(es): Tachinski, Camila Gaspodini Resumo: A industrialização da construção civil no Brasil é crucial para impulsionar o setor e as placas planas de fibrocimento são peças chave nesse processo. Elas oferecem versatilidade, durabilidade, leveza, economia e sustentabilidade, características que contribuem para a construção de obras mais eficientes. No entanto, as placas atuais no mercado não oferecem a qualidade desejada pelos construtores. Uma das alternativas utilizadas na indústria de papel e celulose é incorporar a MFC para melhorar suas propriedades mecânicas uma vez que, devido ao tamanho microscópico das fibrilhas estas ocupam os pequenos espaços vazios proporcionando um melhor entrelaçamento das fibras e obtendo assim um material mais resistente. Outra alternativa bem conhecida na ciência é melhorar as propriedades mecânicas de um compósito aumentando sua densidade através da prensagem. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da incorporação da MFC e da carga de prensagem em placas planas de fibrocimento produzidas em escala industrial pelo processo Hatschek. Foram estudadas 2 condições padrão (pcr_1 e pcr_2) e 7 formulações com percentuais distintos em base mássica de MFC (mfc_1, mfc_2, mfc_3, mfc_4, mfc_5, mfc_6 e mfc_7). Para cada formulação foi avaliado 3 cargas de prensagem (sem prensagem, 5 MPa e 24 MPa). O teste teve duração de 36h com uma quantidade total de 375 toneladas de material produzido. As matérias primas foram caracterizadas através das análises de FRX, DRX, MEV, distribuição granulométrica, drenabilidade e teor de finos. Os parâmetros de processos analisados foram a retenção nas caixas de massa, umidade e densidade da lastra no estado fresco. As placas planas de fibrocimento foram avaliadas após 28 dias de cura pelas suas propriedades físicas (densidade, absorção e porosidade), mecânicas (MOR, LOP, MOE e EE) e químicas (MEV). Por fim, avaliou-se estatisticamente pelo software MiniTab e encontrou-se a formulação otimizada de 1,6% de fibra curta de eucalipto, 1,9% de fibra longa de pinus, 0,7% de MFC e 17 MPa de prensagem para obter-se como propriedades mecânicas 8,6 MPa de MOR, 6,3 MPa de LOP, 10.000 MPa de MOE e 2,0 kJ/m² de EE considerando a cura das placas planas em condição ambiente. Descrição: Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito para obtenção do título de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais.

Valorização de resíduo de construção e demolição: uma análise comparativa global pela sistemática CPQvA.

Título: Valorização de resíduo de construção e demolição: uma análise comparativa global pela sistemática CPQvA. Autor(es): Ramos, Lúcia Zanoni Resumo: Considerando o constante crescimento na geração de resíduos de construção e demolição (RCD) em um nível global, sendo este responsável por 30% de todos os resíduos gerados mundialmente, faz-se necessário aprimorar os estudos e tecnologias disponíveis para um melhor gerenciamento destes resíduos. Com a crescente evolução da construção civil, como novas construções e ampliações, bem como a sua manutenção, que envolve demolições e reformas, ocorrendo assim um elevado descarte de materiais com potencial para uso como fontes minerais secundárias. Com este potencial inerente do RCD, é possível minimizar a extração de matérias primas (fontes primárias) retiradas do seu estado natural. Substituindo a economia linear empregada atualmente, por uma economia circular, focando a gestão do ciclo de vida do produto, com o intuito de acompanhar o produto do berço ao berço, buscando a otimização dos recursos e processos. Neste contexto, o diagnóstico para uma estimativa global, torna-se uma ferramenta muito importante nas possibilidades de reuso do RCD, como agregado reciclado (AR), auxiliando tomadas de decisões e pontos que necessitem de mais atenção no gerenciamento do resíduo. No Brasil a fração cerâmica do RCD, é responsável por 61% do resíduo gerado, este estudo se baseia nesta tipologia que engloba, cerâmica vermelha, concretos e materiais cimentícios em geral. Com o intuito de facilitar a valorização do resíduo em questão, fundamentado na economia circular, o trabalho expõe a similaridade composicional e de tipologia do RCD, em uma estimativa global. A região estudada foi o sul do estado de Santa Catarina, Brasil. Em um enquadramento teórico-prático da valorização sistêmica, com a aplicação da sistemática existente CPQvA, que considera critérios de classificação, potencialidade, quantidade e viabilidade, e por fim aplicação do resíduo como fonte mineral alternativa, em tijolos de solo-cimento, por serem produtos ecológicos, que dispensam tratamento término. Ao substituir em 50% do agregado natural por AR, o tijolo de solo-cimento se enquadrou nos parâmetros da norma vigente. Porém em um comparativo com a formulação padrão, a resistência à compressão simples sofreu uma redução em 40% e a absorção de água, teve um aumento de 23%. Em seguida, o trabalho fez uso de uma lista de produtos potenciais, baseados na bibliografia, sendo estes, argamassa, concreto sem função estrutural, concreto com função estrutural e geopolímeros, para a aplicação do método GUT, que considera obter, priorizar e avaliar informações, adaptada para a sistemática CPQvA, fazendo uso do índice de criticidade, tornando-se possível elencar em ordem de prioridade o nível de dificuldade para aplicação da proposta de valorização desenvolvida. O diagnóstico expôs a similaridade composicional do RCD, mostrando que é possível utilizar a sistemática CPQvA a nível mundial, tendo em vista que a tipologia do RCD se apresenta em sua maior quantidade na fração cerâmica, composta de forma geral, por concretos, argamassas, cerâmicas (tijolo, telhas, revestimentos, entre outros), gessos e solos. Tornando o RCD um material promissor na substituição de recursos naturais. Descrição: Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestra em Ciência e Engenharia de Materiais.

Estudo fotoeletrotérmico e aplicação em optoeletrônica de moléculas não simétricas derivadas do núcleo benzotiadiazol

Título: Estudo fotoeletrotérmico e aplicação em optoeletrônica de moléculas não simétricas derivadas do núcleo benzotiadiazol Autor(es): Wakabayashi, Priscila Sayoko Silva Resumo: A crescente procura por energia e as suas implicações ambientais têm impulsionado a investigação de alternativas renováveis, com destaque para materiais orgânicos π-conjugados em dispositivos optoeletrônicos. Este trabalho relata a síntese e caracterização de quatro novas moléculas não simétricas (denominadas 5, 6, 7 e 8) contendo o núcleo derivado do benzotiadiazol com extensão da conjugação π. Após isso, é avaliado o desempenho das propriedades fotofísicas, eletroquímicas e térmicas das quatro moléculas na aplicação em células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs). A estratégia sintética utilizou a reação de acoplamento cruzado de Sonogashira, permitindo a quebra da simetria do núcleo benzotiadiazol e a inserção sequencial de uma unidade doadora baseada em carbazol e diferentes grupos funcionais terminais: amino (5), ácido carboxílico (6), aldeído (7) e éster (8). A metodologia permitiu a obtenção das quatro moléculas com elevados rendimentos (80% a 90%). A modificação dos grupos terminais provou ser uma ferramenta eficaz para sintonizar as propriedades ópticas, eletroquímicas e semicondutoras. A introdução do grupo amino resultou no maior deslocamento batocrômico (𝜆abs entre 431–437 nm) e no menor bandgap óptico (2,45 eV). No estado excitado, todos os compostos exibiram solvatocromismo positivo, com o composto 5 apresentando o caráter ICT mais pronunciado. O composto 6 mostrou-se o mais sensível a solventes próticos, indicando que ligações de hidrogênio estabilizam o estado excitado de ICT. O grupo amino (5) reduziu a barreira para injeção de lacunas, apresentando o menor potencial de oxidação (0,82 V) e o nível HOMO mais elevado (-5,32 eV). Análises de Mott-Schottky revelaram que os filmes possuem caráter semicondutor tanto do tipo n quanto do tipo p, indicando um balanço eficiente entre as unidades carbazol e benzotiadiazol. A espectroeletroquímica confirmou a formação estável de cátions radicais, permitindo o transporte de carga por meio de mudanças estruturais controladas e com excelente reversibilidade após ciclos redox. O composto 5 atuou como o sensibilizador mais promissor, superando os demais em todos os parâmetros fotovoltaicos devido à sua energia orbital favorável. O baixo desempenho (PCE < 0,05%) dos derivados 6, 7 e 8 pode estar atribuído à agregação molecular via empilhamento 𝜋-𝜋, que causa a desativação não radiativa da carga. Toda a série demonstrou estabilidade térmica acima de 250 °C, garantindo segurança para aplicações em dispositivos reais. Descrição: Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais.