Dissertações em Ciência e Engenharia de Materiais (Mestrado) - PPGCEM/Ananindeua

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Acesso aberto (Open Access)
Caracterização de tintas industriais aplicadas na região amazônica a partir de análises físico-químicas, mecânicas e de durabilidade
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-28) LUCAS, Mathaus Moraes; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
No Brasil, o setor industrial de tintas e vernizes está entre os cinco maiores do mercado. A fabricação de tintas para diversas aplicações, com tecnologia e responsabilidade técnica iguala aos mais avançados centros mundiais de produção. A durabilidade de uma tinta refere-se à resistência ao intemperismo. Para o intemperismo é necessária uma tinta resistente a intempéries para que no substrato onde será utilizado não ocorra o desbotamento, que pode ocorrer dentre alguns fatores, devido à incidência de luz solar e fortes chuvas. A região Norte, com precipitação pluvial elevada, influenciada por linhas de instabilidade apresenta importante heterogeneidade espacial e sazonal da pluviosidade e possui o maior total pluvial anual. Mediante essa realidade, foi desenvolvida uma tinta comercialmente aplicada na região amazônica. Na formulação padrão foram feitas variações de cargas minerais (Caulim, Dolomita e Carbonato De Cálcio Precipitado) e posteriormente foram realizados análises e ensaios para avaliar o desempenho dessa tinta, comparados com a formulação original, tais como resistência a abrasão e resistência ao intemperismo. A metodologia de produção das tintas será de acordo com Castro (2009) utilizando a técnica de Hare (1974). A caracterização das tintas no estado fresco foi realizada através dos ensaios de Viscosidade, pH e peso específico, enquanto que a caracterização das tintas no estado endurecido foi realizada através dos ensaios de resistência a abrasão, teste de resistência ao intemperismo e Microscopia eletrônica de varredura. Os testes físico-químicos revelaram que, em relação à viscosidade Stormer, todas as formulações superaram o padrão (130 UK), com exceção das tintas contendo 30% de Dolomita, 15% de PCC, 15% de Dolomita e a combinação ternária de 5% de Caulim, 5% de Dolomita e 20% de PCC. Quanto ao peso específico, a formulação que mais se aproximou do padrão foi a tinta binária com 15% de Caulim e 15% de PCC, apresentando um valor médio de 1,43 g/cm³. Em termos de pH, todas as formulações apresentaram alcalinidade, com valores variando entre 7,5 e 9,6. Após um período de exposição de 180 dias, nenhuma das misturas, incluindo a formulação padrão, apresentou formação de patologias, demonstrando resistência às intempéries. As formulações com 30% de Dolomita; 15% de PCC e 15% de Dolomita; 5% de PCC, 5% de Caulim e 20% de Dolomita; 10% de Caulim, 10% de PCC e 10% de Dolomita, exibiram respectivamente 300, 290, 240, 270 ciclos de resistência à abrasão, indicando o potencial dessas tintas para uma variedade de aplicações, como tintas para pisos, tintas externas e tintas para estradas.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo das propriedades de argamassa geopolimérica produzida com resíduos de caulim e escória de alto-forno da Região Amazônica
(Universidade Federal do Pará, 2025-02-27) SANTANA, Rayanne Oliveira Leão; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
A crescente busca por soluções sustentáveis na construção civil tem impulsionado a pesquisa sobre o uso de resíduos industriais como alternativas para materiais convencionais. Este estudo investigou a utilização de resíduos da indústria de caulim na produção de geopolímeros, com foco na substituição do metacaulim soft pelo metacaulim flint e da areia convencional pelo resíduo arenoso de caulim nas argamassas geopoliméricas. A pesquisa foi conduzida em três etapas: na primeira, foi realizada a caracterização físico-química das matérias-primas, abrangendo ensaios para determinar a composição mineralógica, química, granulométrica, e de massa específica. Na segunda etapa, foi avaliada a substituição do metacaulim soft por metacaulim flint em diferentes percentuais (0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% a 100%), e a resistência à compressão das pastas geopoliméricas foi analisada. Embora não tenha sido observada uma relação linear entre o aumento da substituição do metacaulim soft e a resistência à compressão, a maior resistência (52 MPa) foi alcançada com a substituição total por metacaulim flint. Na terceira etapa, a produção de argamassas geopoliméricas consistiu na combinação da pasta geopolimérica com agregados, sendo testados percentuais de substituição da areia convencional por resíduo arenoso de caulim (0%, 25%, 50%, 75% e 100%). A análise dos ensaios físicos revelou que a substituição de 50% do agregado convencional pelo resíduo arenoso também resultou em uma matriz mais compacta, com menor absorção de água, maior massa específica e menor porosidade. Os resultados mostraram que a substituição de 50% da areia convencional por resíduo arenoso levou à maior resistência à compressão (46 MPa), sugerindo que essa proporção promoveu uma maior compactação da matriz e melhor interação entre o resíduo e a pasta. A análise morfológica por MEV confirmou que a formulação com 50% de substituição da areia apresentou uma matriz densamente compactada, com boa coesão entre a pasta e os agregados, e uma distribuição adequada dos géis N-A-S-H e C-A-S-H. Esses resultados destacam que a substituição parcial da areia por resíduo arenoso de caulim favorece a densificação e resistência das argamassas geopoliméricas, além de demonstrar o potencial do caulim flint e do resíduo arenoso como alternativas sustentáveis na construção civil.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de materiais cimentícios geopoliméricos produzidos a partir de metacaulim e escória de alto forno
(Universidade Federal do Pará, 2023-06-21) ALMEIDA, Bianca Mendes; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
Os impactos ambientais causados pela produção do Cimento Portland apontam para a urgência de se reduzir o uso deste ligante devido principalmente à emissão de CO2 e consumo de energia que ocorrem durante seu processo de produção. Na busca por materiais alternativos, o cimento geopolimérico tem se mostrado promissor, tanto em desempenho mecânico quanto em conservação de recursos naturais. Estes cimentos são obtidos a partir de matérias-primas naturais que contenham aluminossilicatos ativados por uma solução alcalina. Neste trabalho, pasta, argamassa e concreto de cimento geopolimérico foram desenvolvidos utilizando metacaulim, escória de alto forno e solução alcalina de hidróxido de sódio e silicato de sódio. Os objetivos principais incluíram avaliar a influência da escória de alto forno nas propriedades mecânicas de pastas geopoliméricas, variando sua adição em massa (30% a 60%), avaliar, a influência da areia na argamassa geopolimérica variando sua adição na pasta com melhor desempenho de 20% a 70%, e por fim, a adição de brita 0 em duas misturas. Os resultados mostraram que a pasta alcançou resistência máxima à compressão de 36,5 MPa com 35% de escória na matriz. Esse valor subiu para 41,15 MPa na argamassa com a incorporação de 40% de areia. Para o concreto, o melhor resultado foi encontrado para a mistura que continha menor adição de brita. Os resultados do concreto foram comparados com o concreto de cimento Portland CPV-ARI através da fixação de alguns parâmetros de dosagem como consumo de aglomerantes e relação água/aglomerante. Outras propriedades investigadas incluíram, tempo de pega, abatimento, resistências à tração na flexão e análise microestrutural por MEV. O concreto geopolimérico se mostrou superior ao Portland em até 21,16% alcançando resistência à compressão de 41,8 MPa, tração na flexão de 4,87 MPa e melhor aderência matriz/agregado na mistura com menor adição de brita 0. Os resultados obtidos para os geopolímeros possibilitam sua aplicação em obras civis que demandam materiais que alcancem altas resistências nas idades iniciais, indústrias de pré-moldados e pavimentação.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de rotas tecnológicas para a síntese de geopolímeros com adição de micropartículas de vidro: análise da influência do tamanho e forma das partículas
(Universidade Federal do Pará, 2025-02-14) MODESTO, Alex da Silva; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
A construção sustentável do futuro requer materiais que consumam menos energia, emitam menos gases de efeito estufa e reutilizem resíduos prejudiciais ao meio ambiente, como o vidro descartado, um dos principais resíduos da cadeia produtiva. Esta pesquisa desenvolveu geopolímeros, polímeros inorgânicos formados pela ativação de aluminossilicatos amorfos em meio alcalino, utilizando meta-caulim e escória de alto-forno como precursores e micropartículas de vidro reciclado como aditivo. Foram formuladas composições com teores de vidro variando de 0% a 60%, em faixas granulométri-cas de < 38 μm, 38-45 μm, 45-75 μm e 75-180 μm, e ativadores alcalinos de hidróxido e silicato de sódio. Ensaios de compressão realizados em corpos de prova cilíndricos, após 7 dias de cura, revela-ram que a adição de 40% de vidro com granulometria de 38–45 μm resultou em um aumento de 80% na resistência à compressão em relação ao material não modificado, atingindo valores superiores a 40 MPa. As análises microestruturais por MEV e EDS confirmaram maior densidade e redução de porosidade na matriz geopolimérica. Ensaios de aderência à tração também indicaram a viabilidade do material como substrato para revestimentos, atendendo às demandas da construção civil. Conclui-se que os geopolímeros com adição de vidro reciclado combinam alta performance mecânica e sus-tentabilidade, promovendo economia circular e representando uma alternativa viável ao uso de ci-mento Portland.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de agregados sintéticos para construção civil a partir de materiais geopoliméricos
(Universidade Federal do Pará, 2023-06-20) CRUZ, Kamila Sindy Pinheiro da; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737
A indústria da construção civil é um dos setores da econômia que mais consomem recursos naturais, desde a produção dos insumos até a execução da obra, o que pode afetar significamente o meio ambiente e a qualidade de vida da população. Os geopolímeros são polímeros inorgânicos com grande potencial ecológico, produzidos a partir de aluminossilicatos e sintetizados por soluções alcalinas, proporcionando ao material melhores resistência mecânicas. O cimento geopolimérico é um material de alta tecnologia desenvolvido através de argilominerais, possuindo como características durabilidade, resistência mecânica, forte aderência, resistência ao calor, além de ser facilmente misturado e aplicado. O presente estudo buscou, através de uma correta proporção dos componentes que constituem o geopolímero, a produção de um Agregado Sintético Geopolimérico (ASG), fazendo variações com percentuais de escória de alto forno e variações na concentração alcalina de hidróxido de sódio (NaOH). Logo após, foram realizados testes físicos nos materiais em pós para verificar o índice de finura, perda ao fogo e teor de umidade do caulim, metacaulim e escória de alto forno. As amostras passaram por caracterização e, as principais análises envolvidas no processo, foram: difração de raios-x (DRX), espectroscopia do infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e EDS. Também foi realizado ensaio de compressão no corpo de prova do agregado sintético geopolimérico. Os resultados do ensaio de resistência a compressão, indicaram que o corpo de prova com percentual em 35% de escória de alto forno e concentração alcalina de hidróxido de sódio em 10 molar, apresentaram melhores resultados. Na análise da microestrutura da pasta, foi observada uma morfologia densa, o que confere ao material alta resistência a compressão.
Acesso aberto (Open Access)
Produção e caracterização de agregados sintéticos sinterizados utilizando resíduos de vidro e resíduos da produção de caulim
(Universidade Federal do Pará, 2025-07-25) LIRA, Rodolfo Augusto do Rosário; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287; CÂNDIDO, Verônica Scarpini; FERREIRA, Carlos Alberto Martins; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; http://lattes.cnpq.br/5393610061344412; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403; https://orcid.org/0000-0002-5119-4445
A excessiva preocupação com a crescente produção de resíduos industriais está pertinentemente ligada aos efeitos que estes materiais podem ter sobre o meio ambiente e a saúde humana, haja vista, que os resíduos perigosos gerados pela indústria necessitam de cuidado e atenção especial. O presente estudo desenvolvido nas dependências da Universidade Federal do Pará (UFPA), tem como objetivo caracterizar as matérias-primas que foram utilizadas para a produção de agregados sintético. As matérias-primas utilizadas para essa confecção foi a argila, resíduo de vidro e resíduo de caulim passaram por caracterizações de morfologia, difratometria e quantitativa. Ademais, os agregados sintéticos passaram por ensaios das propriedades físicas: absorção de água (A.A%), Porosidade aparente (A.P%) e massa específica aparente (MEA) e ensaio de compressão. As propriedades físicas demostram que os agregados produzidos com resíduo de caulim e argila, aumentam com a elevação da porcentagem em peso do resíduo de caulim, exceto a massa especifica aparente e uma média de resistência a compressão dos agregados produzidos com resíduo de vidro de 3,62 MPa para os corpos de provas em formato esférico. Ademais, mediante a técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), a morfologia dos agregados sintéticos sinterizados a 1100°C observou-se a formação de poros, além de alcançar a produção de agregados sintéticos leves com a utilização do resíduo de vidro 1,94 g/cm3 e 1,85g/cm3, com a porcentagem de 30 e 50 % de resíduo respectivamente. Adicionalmente, observa-se que a adição do resíduo de caulim prejudica as propriedades estudadas no presente trabalho.

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