Assessment of chloride corrosion in steel fibre reinforced cementitious composites

High performance steel fibre reinforced cementitious composites (HPSFRCCs) show enhanced structural performance and durability. The improved properties favour its use in agressive conditions (such as marine environment) prone to corrosion. Despite the remarkable advances in the knowledge about corrosion of conventional reinforced concrete structures, questions still remain about its effects on the durability of HPSFRCC. The governing mechanisms of corrosion, the presence of cracks, the high steel fibre content, and the long-term chloride exposure still need to be properly evaluated. Given the increased application of HPSFRCC with structural responsibility and the high steel fibre content commonly used in the mixes, it is of great importance to understand the main mechanisms governing the chloride corrosion and its effects on the durability of the real-scale structures constructed with the material. To overcome these barriers and the uncertainty mentioned, this doctoral thesis adresses the following key issues: the effect of chlorides in uncracked HPSFRCCs under constant conditions; the influence of chloride corrosion in uncracked HPSFRCCs under wet-dry cycles with chlorides; the effect of corrosion in pre-cracked HPSFRCCs subjected to the same cycles and the proposal of a simplified model to consider the structural effects of corrosion. The first subject concerns the assessment of chloride corrosion on the aesthetic aspect and on the mechanical behaviour of HPSFRCCs by means of an accelerated test. For that, HPSFRCCs specimens with and without chlorides added to the mixes and with different fibre contents were tested. The preliminary experimental programme shows that, in general, the chlorides produce a level of surface corrosion with aesthetic consequences but have small influence on the mechanical performance. In the second subject, the influence of cycles was assessed in accelerated tests with uncracked HPSFRCCs prisms. The results reveal that, for uncracked HPSFRCCs elements, the corrosion affects the surface aspect but has no influence on the post-cracking response. The third subject focuses on the analysis of pre-cracked HPSFRCCs prisms under cyclic chloride exposure, considering different pre-crack widths and fibre contents. The study shows that the corrosion affects significantly the mechanical behaviour of the fibres for all specimens. The last subject covers a proposal of a simplified model to consider the effect of corrosion in the ULS design of HPSFRCC elements under cyclic chloride exposure. The model proposed was capable of reproducing the influence of the corrosion process over the cycles, being compatible with the current philosophy proposed in codes for the design of HPSFRCC structures.Los compuestos cementicios de alta resistencia reforzados con fibra de acero (CCARRFA) muestran un mayor rendimiento estructural y durabilidad. Las mejoras en las propiedades del CCARRFA debido a la inclusión de fibras de acero favorecen su uso en condiciones agresivas (tales como el ambiente marino) propensas a la corrosión. A pesar de los notables avances en el estudio de la corrosión de estructuras de hormigón armado, aún quedan cuestiones sin resolver respecto a sus efectos en la durabilidad del CCARRFA. En relación a ello, los mecanismos que gobiernan la corrosión, la presencia de fisuras, el alto contenido de fibra de acero y la exposición prolongada a los cloruros deben ser evaluados adecuadamente. Dado el aumento de la utilización de CCARRFA con responsabilidad estructural y el alto contenido de fibra de acero comúnmente utilizado en las mezclas, resulta de gran importancia comprender los principales mecanismos que gobiernan la corrosión, así como sus efectos en la durabilidad de estructuras a escala real construidas con este material. Para superar estas barreras y las incertidumbres mencionadas, esta tesis doctoral tratará los siguientes aspectos clave: el efecto de los cloruros en CCARRFA no fisurado en condiciones constantes; la influencia de la corrosión por cloruros en CCARRFA no fisurado sometido a ciclos de mojado y secado con cloruros; el efecto de la corrosión en CCARRFA fisurados sometidos a los mismos ciclos y una propuesta de modelo simplificado para considerar los efectos estructurales de la corrosión. El primer aspecto aborda la evaluación de la corrosión por cloruros desde un punto de vista estético y del comportamiento mecánico del CCARRFA mediante un ensayo acelerado. Para ellos, se han ensayado probetas de CCARRFA con y sin cloruros añadidos a las mezclas con diferentes contenidos de fibra. La campaña experimental preliminar mostró que, en general, los cloruros producen un nivel de corrosión superficial con consecuencias estéticas, pero con poca influencia en el comportamiento mecánico. En el segundo aspecto, se evaluó la influencia de los ciclos en ensayos acelerados en probetas de CCARRFA no fisuradas. Los resultados revelaron que en los elementos de CCARRFA no fisurados la corrosión afecta al aspecto superficial pero no influye en la respuesta post-fisuración. El tercer aspecto trata el análisis de probetas de CCARRFA fisuradas con diferentes anchos de fisura y contenidos de fibra sometidas a una exposición cíclica de cloruros. El estudio muestra que la corrosión afecta significativamente al comportamiento mecánico de las fibras de todas las probetas. El último aspecto se centra en la propuesta de uno modelo simplificado que considera el efecto de la corrosión en el diseño en ELU de elementos de CCARRFA bajo una exposición cíclica de cloruros. El modelo propuesto es capaz de reproducir el efecto del proceso de la corrosión a lo largo de los ciclos, siendo compatible con la actual filosofía propuesta en códigos para el diseño de estructuras de CCARRFA

Assessment of chloride corrosion in steel fibre reinforced cementitious composites

High performance steel fibre reinforced cementitious composites (HPSFRCCs) show enhanced structural performance and durability. The improved properties favour its use in agressive conditions (such as marine environment) prone to corrosion. Despite the remarkable advances in the knowledge about corrosion of conventional reinforced concrete structures, questions still remain about its effects on the durability of HPSFRCC. The governing mechanisms of corrosion, the presence of cracks, the high steel fibre content, and the long-term chloride exposure still need to be properly evaluated. Given the increased application of HPSFRCC with structural responsibility and the high steel fibre content commonly used in the mixes, it is of great importance to understand the main mechanisms governing the chloride corrosion and its effects on the durability of the real-scale structures constructed with the material. To overcome these barriers and the uncertainty mentioned, this doctoral thesis adresses the following key issues: the effect of chlorides in uncracked HPSFRCCs under constant conditions; the influence of chloride corrosion in uncracked HPSFRCCs under wet-dry cycles with chlorides; the effect of corrosion in pre-cracked HPSFRCCs subjected to the same cycles and the proposal of a simplified model to consider the structural effects of corrosion. The first subject concerns the assessment of chloride corrosion on the aesthetic aspect and on the mechanical behaviour of HPSFRCCs by means of an accelerated test. For that, HPSFRCCs specimens with and without chlorides added to the mixes and with different fibre contents were tested. The preliminary experimental programme shows that, in general, the chlorides produce a level of surface corrosion with aesthetic consequences but have small influence on the mechanical performance. In the second subject, the influence of cycles was assessed in accelerated tests with uncracked HPSFRCCs prisms. The results reveal that, for uncracked HPSFRCCs elements, the corrosion affects the surface aspect but has no influence on the post-cracking response. The third subject focuses on the analysis of pre-cracked HPSFRCCs prisms under cyclic chloride exposure, considering different pre-crack widths and fibre contents. The study shows that the corrosion affects significantly the mechanical behaviour of the fibres for all specimens. The last subject covers a proposal of a simplified model to consider the effect of corrosion in the ULS design of HPSFRCC elements under cyclic chloride exposure. The model proposed was capable of reproducing the influence of the corrosion process over the cycles, being compatible with the current philosophy proposed in codes for the design of HPSFRCC structures.Los compuestos cementicios de alta resistencia reforzados con fibra de acero (CCARRFA) muestran un mayor rendimiento estructural y durabilidad. Las mejoras en las propiedades del CCARRFA debido a la inclusión de fibras de acero favorecen su uso en condiciones agresivas (tales como el ambiente marino) propensas a la corrosión. A pesar de los notables avances en el estudio de la corrosión de estructuras de hormigón armado, aún quedan cuestiones sin resolver respecto a sus efectos en la durabilidad del CCARRFA. En relación a ello, los mecanismos que gobiernan la corrosión, la presencia de fisuras, el alto contenido de fibra de acero y la exposición prolongada a los cloruros deben ser evaluados adecuadamente. Dado el aumento de la utilización de CCARRFA con responsabilidad estructural y el alto contenido de fibra de acero comúnmente utilizado en las mezclas, resulta de gran importancia comprender los principales mecanismos que gobiernan la corrosión, así como sus efectos en la durabilidad de estructuras a escala real construidas con este material. Para superar estas barreras y las incertidumbres mencionadas, esta tesis doctoral tratará los siguientes aspectos clave: el efecto de los cloruros en CCARRFA no fisurado en condiciones constantes; la influencia de la corrosión por cloruros en CCARRFA no fisurado sometido a ciclos de mojado y secado con cloruros; el efecto de la corrosión en CCARRFA fisurados sometidos a los mismos ciclos y una propuesta de modelo simplificado para considerar los efectos estructurales de la corrosión. El primer aspecto aborda la evaluación de la corrosión por cloruros desde un punto de vista estético y del comportamiento mecánico del CCARRFA mediante un ensayo acelerado. Para ellos, se han ensayado probetas de CCARRFA con y sin cloruros añadidos a las mezclas con diferentes contenidos de fibra. La campaña experimental preliminar mostró que, en general, los cloruros producen un nivel de corrosión superficial con consecuencias estéticas, pero con poca influencia en el comportamiento mecánico. En el segundo aspecto, se evaluó la influencia de los ciclos en ensayos acelerados en probetas de CCARRFA no fisuradas. Los resultados revelaron que en los elementos de CCARRFA no fisurados la corrosión afecta al aspecto superficial pero no influye en la respuesta post-fisuración. El tercer aspecto trata el análisis de probetas de CCARRFA fisuradas con diferentes anchos de fisura y contenidos de fibra sometidas a una exposición cíclica de cloruros. El estudio muestra que la corrosión afecta significativamente al comportamiento mecánico de las fibras de todas las probetas. El último aspecto se centra en la propuesta de uno modelo simplificado que considera el efecto de la corrosión en el diseño en ELU de elementos de CCARRFA bajo una exposición cíclica de cloruros. El modelo propuesto es capaz de reproducir el efecto del proceso de la corrosión a lo largo de los ciclos, siendo compatible con la actual filosofía propuesta en códigos para el diseño de estructuras de CCARRFA.Postprint (published version

3D Printed Adsorbent Materials – A tool for climate change mitigation?

In recent decades, an increase of research has been carried out on adsorbents for the adsorption of gases that contribute to the increase of the greenhouse effect and damaging of the ozone layer, as well as on the structuring of these adsorbents for pressure swing adsorption (PSA), using traditional techniques such as mold extrusion, tape casting and freeze casting. A modern 3D printing technique was applied in the formulation of a metal organic framework (MOF) adsorbent in monolithic and cylindrical geometries to reduce the pressure drop in adsorption columns related to the use of the adsorbents in powder form. All the stages are described for the selection of a final paste containing 90% mass percentage of MIL-53(Al) adsorbent, 4% of polyvinyl alcohol, 3% of hydropropyl methyl cellulose and 3% of bentonite clay. The formulated paste was printed on a fused deposition modelling (FDM) type 3D printer, where multiple parameters such as the print speed, heating plate temperature, wall thickness and extruder screw rotation were studied. The optimized parameters in the 3D printing of cylindrical structured adsorbent are as follows; printing speed – 3mm/s and temperature of printing – 60ºC. Additionally, the optimized parameters in the 3D printing of monolith structured adsorbents are as follows; printing speed – 5mm/s, temperature of printing – 40ºC and height of print layer – 0,4mm. After the structuring, the paste sample was subjected to several characterization tests in order to compare the sample prepared paste to the adsorbent powder. The performed tests consisted on equilibrium tests of carbone dioxide and methane, thermogravimetric analysis (TGA), 77K nitrogen adsorption, FTIR, SEM and helium pycnometry. Some changes were noted in the microporous structure when comparing the results of the printed sample with the adsorbent powder, as well as losses of adsorption capacity of 38,75 % and 47,53% at 15,5 and 1,6 bar respectively in carbon dioxide, and 60,86% and 71,68% at 16 and 2,13 bar respectively in methane. Through the obtained results, it is concluded that, despite the vast potential and the successful printing of cylindrical pieces, the 3D printing technique proved not to be completely effective in the production of printed pieces in monolithic form using a paste with adsorbent and binders

Measurement and prediction of sound absorption of room surfaces and contents at low frequencies

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.Na área de transmissão sonora em edificações, uma recente ênfase tem sido dada ao estudo de freqüências audíveis, abaixo de 100 Hz. Isto se deve ao aumento do número de fontes de ruído de baixa freqüência, tais como uso de aparelhos domésticos de som ou TV com a capacidade de emitir sons graves cada vez mais potentes, etc. Existe uma preocupação especial com ruídos de baixa freqüência devido a sua eficiente propagação através do ar e eficácia reduzida de sua atenuação por parte de várias estruturas, como por exemplo, protetores auditivos e paredes entre residências. Contudo, em baixas freqüências, as abordagens teóricas mais utilizadas apresentam deficiências explicativas sobre a realidade estudada e precisam ser aprimoradas. Adicionalmente, observa-se que as normas referentes a isolamento sonoro não abrangem a região de freqüências abaixo de 100 Hz e nem mesmo a introdução do Anexo F da norma ISO 140/3 (1995) foi capaz de garantir um nível adequado de reprodutibilidade dos resultados. Nesse sentido, modelos de transmissão sonora entre salas que utilizam técnicas de EF têm demonstrado as características modais dos campos acústicos e vibratórios envolvidos no sistema sala-parede-sala, indicando a necessidade de modelos apropriados para a absorção sonora em baixas freqüências. Neste trabalho um novo modelo de EF foi utilizado para descrever as relações entre as características de absorção sonora das superfícies internas de uma sala e a resposta em freqüência desta sala, para o intervalo de freqüências de 20 Hz a 200 Hz. Inicialmente, o modelo numérico foi validado por comparação com resultados experimentais para uma pequena câmara reverberante vazia, denominada sala de referência. Adicionalmente, investigou-se o efeito da introdução de elementos de mobília no interior da sala, os quais foram abordados como obstáculos rígidos e macios, a fim de verificar possíveis modificações nas freqüências naturais e amortecimento seletivo dos modos do sistema. O efeito da localização de tais obstáculos também foi incluído nas investigações. Os resultados obtidos apresentaram um grau de concordância satisfatório entre valores medidos e simulados, permitindo a conclusão de que a absorção sonora não modifica significativamente as respostas em freqüência da sala em baixas freqüências

Development of a new ultra-fast freezing procedure for zebrafish sperm cryopreservation

À medida que novas linhas novas geneticamente modificadas vão sendo geradas, aumenta o desafio de manter este vasto número de peixes-zebra. Desta forma, a criopreservação de esperma tem sido considerada uma ótima opção para o armazenamento a longo prazo de material genético reduzindo assim custos inerentes à sua manutenção. Os métodos tradicionais de criopreservação e vitrificação são os mais utilizados para criopreservar células. A vitrificação apresenta inúmeras vantagens sobre o método tradicional, entre as quais a não formação de cristais de gelo através de elevadas taxas de arrefecimento. Desta forma, a concentração de agentes crioprotetores utilizados pode ser menor, diminuindo o seu efeito tóxico nas células. A falta de padronização e resultados coesos em estudos anteriores foram as principais razões para o desenvolvimento de um método simples e consistente na Plataforma de Peixes da Fundação Champalimaud. Desta forma, o objetivo principal desta tese foi o desenvolvimento de um protocolo fácil, económico e coerente, designado por congelamento ultra-rápido. Este método otimizado para a criopreservação de esperma de peixe-zebra terá um impacto muito importante na comunidade científica. De 23 protocolos testados (n = 201), foram escolhidos para criopreservação de esperma de peixe-zebra os que apresentaram melhores resultados tendo em conta a percentagem de recuperação de linhas, a taxa média de fertilização, a taxa média de sobrevivência das larvas e a taxa média de malformações. Desta forma, foram selecionados dois protocolos com combinações de extender e crioprotector distintas. Em relação aos métodos complementares utilizados na otimização do protocolo de criopreservação, a estimulação hormonal das fêmeas com 17α,20β-DHP traduziu-se claramente numa melhoria na qualidade e quantidade dos oócitos, sendo um passo muito importante na otimização deste protocolo; a quantificação da concentração de esperma é útil apenas com amostras translúcidas, no entanto indicou que a concentração de esperma não pode ser correlacionada com a taxa de fertilização; o protocolo otimizado de FIV (fertilização in vitro) é, no momento, um serviço prestado pela Plataforma de Peixes da Fundação Champalimaud. Paralelamente à otimização da criopreservação de esperma, foi otimizado um protocolo de transgénese usando o sistema de transposão Tol2 com microinjeção in vitro de oócitos seguido pela técnica de FIV otimizada anteriormente. Com este método, a percentagem de fundadores transgénicos de uma linha transgénica estável foi de 66.67%, muito superior à observada em microinjeção no estádio de zigoto. Foi ainda realizada uma análise da viabilidade do esperma em peixes alimentados com duas dietas comerciais (Skretting Gemma® e SparosZebrafeed®) tendo como conclusão que ambas as dietas são semelhantes

A prática da avaliação psicopedagógica clínica frente às dificuldades da leitura e escrita

The present study aimed to verify how the clinical psychopedagogic assessment with the difficulties in reading and writing is performed. The research was based on a cross-sectional design, comprising a field study of a descriptive nature. The study included ten active educational psychologists of the city of João Pessoa. For its implementation was used an interview semi structured with four subjective questions of evaluations carried forward to reading and writing, still containing sociodemographic questionnaire to profile the participants. Results indicate that clinical psychopedagogic ratings are given from instruments, where most professionals use only the TDE as a specific tool for reading and writing, already EOCA, TCLPP and PROLEC are cited by the minority, while others mentioned using games and reading activities and interpretations of texts. The Professionals use of these instruments in the assessments with the objective of verifying the level of reading and writing but also identify which difficulties encountered. In this way it was possible to realize the ignorance and lack of applicability of specific instruments for reading and writing in the evaluations psychopedagogic among professionals.O presente estudo tem como objetivo principal verificar de que maneira é realizada a avaliação psicopedagógica clínica frente às dificuldades na leitura e escrita. A pesquisa baseou-se num delineamento transversal, compreendendo uma pesquisa de campo de natureza descritiva. Participaram do estudo 10 psicopedagogos clínicos atuantes da cidade de João Pessoa. Para sua realização foi utilizado uma entrevista semiestruturada com 4 perguntas subjetivas, acerca das avaliações realizadas frente a leitura e escrita, contendo ainda um questionário sóciodemográfico para levantamento do perfil dos participantes. Os resultados indicaram que as avaliações psicopedagógicas clínicas se dão a partir de instrumentos, onde a maior parte dos profissionais utiliza apenas o TDE como instrumento específico de leitura e escritas, já a EOCA, TCLPP e PROLEC são citados pela minoria, enquanto outros mencionaram utilizar atividades lúdicas e leitura e interpretações de textos. Os profissionais utilizam-se desses instrumentos nas avaliações com o objetivo de verificar o nível de leitura e escrita como também identificar quais dificuldades encontradas. Deste modo foi possível perceber o desconhecimento e falta de aplicabilidade de instrumentos específicos de leitura e escrita nas avaliações psicopedagógicas entre os profissionais

Uma abordagem compreensiva ao processo de desenvolvimento industrial sustentável

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.O estudo do processo de transformação organizacional avança no sentido da compreensão de que a criatividade, aprendizagem e inovação, são cada vez mais tributárias de valores que estão além daqueles tradicionais como o lucro, a eficiência, a produtividade, a qualidade e a flexibilidade. Isso significa que a empresa de sucesso (criativa, inteligente ou aprendiz e inovadora) não transformará seus principais sistemas organizacionais sem antes colocar no mesmo patamar (daqueles valores econômicos) o desenvolvimento humano e a sustentabilidade ecológica e ambiental do desenvolvimento. Tais valores estão relacionados a princípios de ação capazes de promover o desenvolvimento sustentável. Desconsiderá-los, no desenvolvimento de sistemas organizacionais, parece ser algo cada vez mais insustentável. Essa Tese apresenta um quadro de referência fundamentado em recentes estudos sobre o processo de transformação organizacional que avançam sobre a tendência funcionalista em relação ao paradigma vigente. A abordagem funda-se nas teorias da transformação organizacional, do ambientalismo e de criação do conhecimento organizacional. O enfoque ao desenvolvimento sustentável foi através do ambientalismo empresarial tomando por base o desenvolvimento da reflexividade como um processo de criação de autoconhecimento direcionado ao exame das práticas sócio-econômicas e ambientais. A metodologia empregada é qualitativa do tipo exploratório e descritivo, reconhecendo o estudo de caso único como uma estratégia apropriada. O principal resultado da Tese é a proposição da arquitetura de uma abordagem compreensiva ao processo de desenvolvimento industrial sustentável