Estudo de materiais alternativos para fabricação de estruturas de maquinas-ferramenta

Orientadores: Vitor Antonio Ducatti, Cecilia Amelia C. ZavagliaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaDoutorad

Propriedades mecânicas do concreto com adição de borracha de pneus para pavimentos rodoviários

Brazil is considered a very rich laboratory of tropical soil and climate of great importance to geotechnical engineering and transport infrastructure. Paving consumes an extremely large quantity of materials, being the source of rational application of waste and rejected materials, being natural, altered, processed or modified. The production of waste by tire industry has been a growing problem, indicating the need for research to find out new ways for its reuse. This study deals with the evaluation of the mechanical properties of modified concrete with the addition of rubber fibers provided from tire crushing to be used in roadway pavements. Different concrete traces were produced, within which part of the fine aggregates were substituted by tire rubber in 10%, 20%, 30% and 40% in mass. Material characterization and mechanical experiment testing were performed, which show that, due to the great resistance loss and operational difficulties, the addition of tire rubber in concrete for pavements is not recommended. Key words: reuse, waste, tire rubber, paving, concrete, mechanical properties.O Brasil é considerado um laboratório riquíssimo de solos e clima tipicamente tropicais de grande importância para a geotecnia e a infra-estrutura de transportes. A pavimentação consome uma enorme quantidade de materiais, em que pode ser feita a aplicação racional de resíduos e rejeitos, sejam in natura, processados ou modificados. Os resíduos produzidos pela indústria de pneus têm representado um problema nacional crescente, o que tem incentivado pesquisas para determinar novas formas de reaproveitamento do material. Este estudo trata da avaliação das propriedades mecânicas do concreto com adição de fibras de borracha provenientes da trituração de pneus para emprego em pavimentação. Foram produzidos diferentes traços de concreto nos quais parte de agregado miúdo foi substituída por borracha de pneus nas porcentagens de 10%, 20%, 30% e 40% em massa. Os resultados experimentais mostram que, devido à perda de resistência e dificuldades operacionais, não é recomendável a incorporação de borracha de pneus em concreto para pavimentação. Palavras-chave: reaproveitamento, resíduos, borracha de pneus, pavimentação, concreto, propriedades mecânicas

Microscopic analysis of pigmented concrete with rubber waste applied to the interlocking block

Neste trabalho foi analisada a microestrutura do concreto pigmentado com e sem resíduos de borracha, por meio do microscópio eletrônico de varredura, visando sua aplicação na fabricação de pisos intertravados. Verificou-se que o concreto de referência (sem borracha) apresentou pasta densa e compacta e de acordo com o aumento do teor de borracha no concreto, observou-se a tendência da crescente porosidade e número de vazios na pasta de cimento, aparecimento de microfissuras e zona de transição acentuada entre os agregados e a pasta, com exceção para o traço contendo 5% de borracha. Estas análises possibilitaram um melhor entendimento do comportamento mecânico desses concretos. O aglomerante empregado foi o cimento Portland branco estrutural. Objetivando atribuir ao piso intertravado mais uma vantagem arquitetônica e estética empregou-se um pigmento do tipo inorgânico a base de óxidos de ferro e cromo de tonalidade azul. O resíduo de borracha utilizado em substituição parcial ao agregado miúdo (areia natural) foi proveniente do processo de recauchutagem de pneus, e adicionado ao concreto nas seguintes proporções 2,5%, 5,0%, 10%, 20%, 30% enquanto o teor de pigmento foi mantido constante, sendo 6% em relação à massa de cimento. Com relação aos ensaios mecânicos, os resultados indicaram que, para os traços contendo 2,5% e 5,0% de resíduos de borracha a norma ABNT NBR 9781:2013 é atendida com relação à resistência característica à compressão aos 28 dias (maior ou igual a 35 MPa), fato que não aconteceu para os traços com 10%, 20%, 30%. Considerando as composições do concreto estudadas nesta pesquisa, pode-se afirmar que o emprego de resíduos de borracha como substituto parcial da areia é uma alternativa de reciclagem do produto que agregada muito ao meio ambiente e evita o descarte inadequado deste passivo ambiental254CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP309409/2017-9; 311009/2017-4Sem informação2018/12076-5; 2018/14945-0In this work the microstructure of pigmented concrete with and without rubber residue was analyzed by scanning electron microscope, aiming its application in the manufacture of interlocking block. It was verified that the reference concrete (without rubber) presented dense and compact paste and according to the increase of the rubber content in the concrete, the tendency was observed to increase the porosity and number of voids in the cement paste, appearance of cracks and zone of sharp transition between aggregates and paste, except for the trace containing 5% rubber. These analyzes allowed a better understanding of the mechanical behavior of these concretes. The binder employed was structural white Portland cement. In order to give the interlocking block another architectural and aesthetic advantage, an inorganic type pigment based on iron oxides and blue chrome was used. The rubber residue used as a partial replacement for fine aggregate (natural sand) came from the tire retreading process and was added to the concrete in the following proportions 2.5%, 5.0%, 10%, 20%, 30% while the pigment content was kept constant, being 6% in relation to the cement mass. Regarding the mechanical tests, the results indicated that, for the traces containing 2.5% and 5.0% of rubber residues, the ABNT NBR 9781:2013 standard is attended with respect to the characteristic compressive strength at 28 days (greater than or equal to 35 MPa), which did not happen for the traces with 10%, 20%, 30%. Considering the concrete compositions studied in this research, it can be stated that the use of rubber waste as a partial substitute for sand is an alternative for recycling the product which adds a lot to the environment and avoids the inappropriate disposal of this environmental liabilit

Análise microscópica de concreto pigmentado com resíduos de borracha aplicado em piso intertravado

Neste trabalho foi analisada a microestrutura do concreto pigmentado com e sem resíduos de borracha, por meio do microscópio eletrônico de varredura, visando sua aplicação na fabricação de pisos intertravados. Verificou-se que o concreto de referência (sem borracha) apresentou pasta densa e compacta e de acordo com o aumento do teor de borracha no concreto, observou-se a tendência da crescente porosidade e número de vazios na pasta de cimento, aparecimento de microfissuras e zona de transição acentuada entre os agregados e a pasta, com exceção para o traço contendo 5% de borracha. Estas análises possibilitaram um melhor entendimento do comportamento mecânico desses concretos. O aglomerante empregado foi o cimento Portland branco estrutural. Objetivando atribuir ao piso intertravado mais uma vantagem arquitetônica e estética empregou-se um pigmento do tipo inorgânico a base de óxidos de ferro e cromo de tonalidade azul. O resíduo de borracha utilizado em substituição parcial ao agregado miúdo (areia natural) foi proveniente do processo de recauchutagem de pneus, e adicionado ao concreto nas seguintes proporções 2,5%, 5,0%, 10%, 20%, 30% enquanto o teor de pigmento foi mantido constante, sendo 6% em relação à massa de cimento. Com relação aos ensaios mecânicos, os resultados indicaram que, para os traços contendo 2,5% e 5,0% de resíduos de borracha a norma ABNT NBR 9781:2013 é atendida com relação à resistência característica à compressão aos 28 dias (maior ou igual a 35 MPa), fato que não aconteceu para os traços com 10%, 20%, 30%. Considerando as composições do concreto estudadas nesta pesquisa, pode-se afirmar que o emprego de resíduos de borracha como substituto parcial da areia é uma alternativa de reciclagem do produto que agregada muito ao meio ambiente e evita o descarte inadequado deste passivo ambiental.Palavras-chave: Materiais Alternativos. Microestrutura. Piso Intertravado. Borracha.

Avaliação da resistência mecânica de pisos intertravados de concreto sustentáveis (PICS)

O pneu inservível é um material de difícil degradação, seu acúmulo ou descarte inadequado causam gravesimpactos ao meio ambiente. Pneus empilhados ficam sujeitos à ocorrência de incêndios, devido a capacidadetérmica que possuem, além de serem ambientes propícios para proliferação de vetores transmissores de doenças.A utilização de resíduos de borracha de pneus na produção de peças de concreto para pavimentação temsido uma alternativa viável para destinação ambientalmente adequada destes resíduos e para redução do consumode recursos naturais, contribuindo para sustentabilidade da construção civil. Este trabalho avalia ocomportamento do concreto com adição de resíduo de borracha de pneus na produção de peças de concretopara pavimentação, onde o agregado miúdo é substituído em massa pelo resíduo de borracha nas proporçõesde 2.5, 5.0, 7.5, 10, 20 e 50%. Na produção dos concretos foram empregados os seguintes materiais: cimentoPortland, agregados miúdos e graúdos, resíduos de borracha e aditivo superplastificante. Foram realizadosensaios de resistência à compressão em pisos intertravados aos 07 e aos 28 dias. A análise gráfica foi realizadaa partir dos valores de resistência e teor de borracha, e os resultados mostraram que para um determinadointervalo de porcentagem de substituição do agregado miúdo por resíduo de borracha, houve uma melhora naresistência à compressão dos pisos intertravados, e para até 10% de substituição da areia natural pelo resíduode borracha de pneus, é possível empregar este concreto na produção de pisos de concreto para tráfego pesado,segundo as recomendações da norma brasileira

Evaluation of mechanical strength of sustainable concrete paving blocks (SCPB)

O pneu inservível é um material de difícil degradação, seu acúmulo ou descarte inadequado causam graves impactos ao meio ambiente. Pneus empilhados ficam sujeitos à ocorrência de incêndios, devido a capacidade térmica que possuem, além de serem ambientes propícios para proliferação de vetores transmissores de doenças. A utilização de resíduos de borracha de pneus na produção de peças de concreto para pavimentação tem sido uma alternativa viável para destinação ambientalmente adequada destes resíduos e para redução do consumo de recursos naturais, contribuindo para sustentabilidade da construção civil. Este trabalho avalia o comportamento do concreto com adição de resíduo de borracha de pneus na produção de peças de concreto para pavimentação, onde o agregado miúdo é substituído em massa pelo resíduo de borracha nas proporções de 2.5, 5.0, 7.5, 10, 20 e 50%. Na produção dos concretos foram empregados os seguintes materiais: cimento Portland, agregados miúdos e graúdos, resíduos de borracha e aditivo superplastificante. Foram realizados ensaios de resistência à compressão em pisos intertravados aos 07 e aos 28 dias. A análise gráfica foi realizada a partir dos valores de resistência e teor de borracha, e os resultados mostraram que para um determinado intervalo de porcentagem de substituição do agregado miúdo por resíduo de borracha, houve uma melhora na resistência à compressão dos pisos intertravados, e para até 10% de substituição da areia natural pelo resíduo de borracha de pneus, é possível empregar este concreto na produção de pisos de concreto para tráfego pesado, segundo as recomendações da norma brasileira.O pneu inservível é um material de difícil degradação, seu acúmulo ou descarte inadequado causam graves impactos ao meio ambiente. Pneus empilhados ficam sujeitos à ocorrência de incêndios, devido a capacidade térmica que possuem, além de serem ambientes221sem informaçãosem informaçãoThe waste tire is a material of difficult degradation, its inadequate accumulation or disposal cause serious environmental impacts. Stacked tires are subject to fires due to thermal capacity which have, besides being prone environments for proliferation

Concreto convencional com adição de borracha reciclada de pneus: estudo das propriedades mecânicas

The world is now pressing for decreasing emissions of greenhouse gases, the reduction and possible revocation of culling and disposal of materials resulting from manufacturing processes that pollute and degrade the environment. Among these problems unused tires has become a major problem for the environment due to years of provisions incorrect. On motion of reuse, recycling and waste disposal, construction has become a major partner of the other production areas to reduce several types of industrial wastes by reusing these materials, the introduction of these materials in construction products civil, replacement of traditional materials and various other ways. Have produced different concrete mixtures without and with different percentages of rubber tires. The results indicate a clear loss of strength both in compression as in tension.Key words: alternative materials, materials and components in construction, materials recycling.O mundo vive hoje a necessidade premente da diminuição de emissão de gases de efeito estufa, da diminuição e se possível da nulidade de descartes e despejo de materiais resultantes de processos produtivos que poluem e degradam o meio ambiente. Dentre esses problemas os pneus inservíveis tem se tornado um grande problema para meio ambiente devido a anos de disposições incorretas. No movimento de reaproveitamento, reciclagem e eliminação de resíduos, o setor da construção civil tem se tornado um grande parceiro das demais áreas de produção para a redução dos mais diversos tipos de rejeitos industriais, pelo reaproveitamento desses materiais, pela utilização dos mesmos em produtos para a construção civil, assim como a substituição de materiais tradicionais e de diversas outras formas. Foram produzidos diferentes traços de concreto sem e com diferentes porcentagens de borracha de pneus. Os resultados indicam nítida perda de resistência tanto na compressão como na tração por flexão.Palavras-chave: materiais alternativos, materiais e componentes de construção, reciclagem de materiais

Influence of the Incorporation of Rubber Fibers on The Properties of Concrete Reinforced with Steel Fibers

The use of steel fibers in concrete affects its rheological properties in the fresh state and increases its energy absorption capacity in the hardened state. Rubber fibers come from tires and when incorporated into concrete, they promote an improvement in its damping factor. This work aimed to evaluate the use of rubber fibers on the mechanical properties of concrete reinforced with steel fibers. The evaluated properties were: compressive strength, tensile strength, static and dynamic modulus of elasticity and damping. The mixes of the tested concretes varied the consumption of steel and rubber fibers. From the results found, it can be seen that the rubber associated with steel fibers within the concrete mixtures improves the damping rates of the material

Thermal and Acoustic Properties of Rubberized Mortars for Coatings

Recycled crumb rubber can be sustainable used in mortar both to mitigate nature aggregate consumption, reducing environmental pollution, as well, to improve the acoustic and thermal performance of buildings, without damaging its mechanical properties. This paper explores workability, microstructure, mechanical, thermal and acoustic properties considering increasing contents of crumb rubber (0%, 5%, 10%, 15% and 20% replacement, by volume, of fine aggregate). Mortar characterization tests were carried out in the fresh and hardened state. It has been found that replacing the aggregate with scrap tyre rubber reduced the compressive strength on average 12% and 67% and for tensile strength 35% and 53%, for the contents of 10% and 20% respectively, compared to the reference. Furthermore, it was found that the reductions in thermal conductivity reached 16% and 29% and an increase in acoustic attenuation on average 12% and 13%. Moreover, scanning electron microscopy images were analyzed, justifying the mechanical results obtained. Although the experimental results indicated that the workability and mechanical strengths decreased with the increase of rubber replacement rate, the studied mixtures met the standard specifications, and thus suitable for walls and ceilings coating applications, improve the acoustic and thermal performance of buildings and as a sustainable material

Mixture proportoning for high performance concrete by cement grout process

Nesta dissertação são apresentados um método de dosagem de concreto de elevado desempenho baseado na reologia da calda de cimento e os resultados de sua aplicação para alguns materiais brasileiros. O método baseia-se em dois modelos teóricos: modelo reológico que trata da viscosidade de uma suspensão de grãos polidispersados e fórmula empírica para previsão da resistência do concreto considerando a resistência da argamassa padrão. O método apresenta como vantagens a economia em mão de obra e materiais, uma vez que manipula somente caldas de cimento. Por outro lado, permite chegar a misturas de concreto auto-adensáveis quando frescos e de alta resistência quando endurecida. A aplicação do método aos materiais brasileiros é feita com algumas modificações em relação ao método original: corpos de prova de formato cúbico, cura térmica do concreto em água em ebulição, emprego de cimento Portland comum, etc. As principais conclusões resultantes desta aplicação são: precisão da fórmula de previsão da resistência do concreto, fixação do teor ótimo de superplastificante e de adição mineral, confirmação do teor ótimo de sílica ativa nos CEDs, eficácia da cura térmica em água em ebulição, eficiência do emprego de corpos de prova cúbico e diferente comportamento dos diversos materiais empregados.In this dissertation are presented a mix method for high performance concrete base don rheology of cements pastes and on results of its application to some brazilian materials. The method is based on two theoretical models: a rheological model dealing with the viscosity of a polydispersed suspension and a empirical formula that allows the prediction of compressive strenght of standard mortar. The method presents as advantage the economy of manual work and materials since just handles binding pastes. Otherwise it allows to obtain self¬-densified mistures when concrete is fresh strength when concrete is hardened. The method application to Brazilian materials is done with some changes in relation to its originality: cubic specimen, thermal curing of concrete in boiling water, use of commom Portland cement, etc. The main conclusions drawn after this application are: accuracy of the prediction of concrete strength by the extended formula, determination of the best percentage of mineral and chemical addition, ratification of the best percentage of condensed silica fume in high performance concrete mixtures, effectiveness of the thermal curing of concrete en boiling water, effectiveness in the use of cubic casting mould and different behavior for several materials applied in this research