Agregado leve: uma alternativa sustentável para o reaproveitamento de resíduo de serragem no processo industrial

 A serragem gerada no processamento da madeira tanto em lojas moveleiras como na extração de árvores é um resíduo que possui diversas aplicações para reutilização, mas que, em muitos casos, ainda é descartado de forma irregular no meio ambiente, contaminando o solo, o ar e a água. A produção de agregado leve pode ser uma opção para o reaproveitamento dessa serragem. O agregado leve (AL) é uma opção de brita usada em construção civil com o objetivo de reduzir o peso da estrutura, melhorar o conforme térmico e acústico ou, ainda, como opção para locais onde a brita não está disponível. No Brasil e em quase todo o mundo existem argilas comuns disponíveis e que poderiam ser utilizadas na produção de agregado leve. O objetivo desta pesquisa foi produzir um AL para diferentes aplicações, entre elas como agregado para construção civil, tijolos e como elemento de adorno. Foram testadas formulações para a produção de agregado leve contendo argila ilita e serragem. Também, para efeito de comparação, foi adquirido um agregado leve comercial, e formulações feitas com argila e carvão mineral, argila e óleo combustível. Os corpos de prova foram produzidos por prensagem à pressão de 30 MPa, em formato cilíndrico com diâmetro de 19 mm e altura de 15 mm. Após a queima, os corpos de prova foram caracterizados por ensaios tecnológicos de absorção de água, densidade aparente, resistência à compressão, difração de raios X e análise química por fluorescência de raios X. Os resultados mostraram que a incorporação de serragem nas formulações pode ser uma alternativa para a produção de agregado leve, uma vez que se obtiveram alta resistência e baixa densidade em comparação com o agregado leve comercial e os produzidos com materiais não sustentáveis. Além disso, o uso da serragem contribuiu para a redução do impacto ambiental causado pelo descarte desnecessário de serragem e pela extração de recursos naturais, necessários para a produção de materiais de construção.Sawdust generated by wood processing, both in industries processing and in tree felling, is a waste that has several applications for reuse, but, in many cases, it is still discarded irregularly in the environment, contaminating the soil, air, and water. The production of lightweight aggregate (LWA) can be an option for the reuse of this sawdust. The LWA is a gravel solution used in civil construction with the objective of reducing the weight of the structure, improving thermal and acoustic compliance, or as an option for locations where gravel is not available. In Brazil, and in most parts of the world, there are common clays available that can be used in the LWA production. The aim of this research was to produce an LWA for different applications, among them, as aggregate for civil construction, bricks, and as an adornment element. Formulations were tested to produce LWA containing illitic clay and sawdust. In the same way, for comparison, a commercial LWA was purchased, and formulations were made with clay and coal, and clay and fuel oil. The specimens were produced by pressing at 30 MPa in a cylindrical shape with a diameter of 19 mm and a height of 15 mm. After firing, the specimens were characterized by technological tests of water absorption, bulk density, compressive strength, X-ray diffraction analysis, and chemistry by X-ray fluorescence. The results indicated that the incorporation of sawdust in the formulations can be an alternative to produce LWA, once it obtained high strength and low density, compared to commercial LWA and to that produced with unattractive materials. Furthermore, it may contribute to the reduction of environmental impact, resulting from the disposal of sawdust and the generation of natural resources, necessary to produce construction materials

Produção de agregado sintético de argila com reaproveitamento de resíduo de vidro

É objetivo da construção civil, reduzir o peso das estruturas e consequentemente os custos com as fundações.A substituição de britas por agregados leves é a alternativa mais utilizada. No entanto, sobretudo no Brasil, sóexiste uma única fábrica de agregados leves localizada em São Paulo, sendo oportuna a pesquisa de matériasprimaspara disseminação da produção de agregado em outras regiões do Brasil. Proporcionalmente, esse tipode segmento valoriza o reaproveitamento de resíduos de diversos segmentos. Neste trabalho foi produzidoum agregado sintético de argila calcinada com a incorporação de resíduo de vidro de embalagem à base deSiO2, Na2O e CaO, com o intuito de substituir britas para uso em concreto. Foram testadas incorporações de 0a 20% de vidro e as massas foram caracterizadas por índice de plasticidade, DRX, FRX, DTA/TG, capacidadede troca de cátions e massa específica real. Os corpos de prova foram produzidos por prensagem axial auma pressão de 30 MPa, em formato cilíndrico com 20 mm de diâmetro e altura de 15 mm. Após queima, oscorpos de prova foram caracterizados em ensaios de absorção de água, densidade aparente e resistência mecânicaà compressão. Foi observado que à medida que o resíduo de vidro foi incorporado nas formulações,as misturas apresentaram resistência mecânica cada vez maior e absorção de água cada vez menor, devido aincorporação dos óxidos fundentes que favoreceram a formação de fase liquida. No entanto, quanto se atingiuo limite de incorporação de 20% e queima a 1000 oC, foi observado um aumento de volume devido a maiorformação de fase líquida que preencheu os espaços vazios dificultando a saída dos gases que ficaram aprisionados.Concluiu-se que o resíduo de vidro quando incorporado na argila em estudo pode ser utilizada de duasformas: como fundente para acréscimo da resistência mecânica e massa especifica aparente e redução da absorçãode água ou ainda com a função de redução da densidade propriedade que é fundamental para produçãode agregados leves.Palavras-chave: agregado sintético, cerâmica, vidro, reciclagem

Laser sintering and characterization of the compounds Bi4Ti3O12 and Bi4Ge3O12

Os objetivos deste trabalho foram a implantação e a otimização da técnica de sinterização a laser de corpos cerâmicos, o estudo da cinética do processo e a avaliação de propriedades físicas dos compostos Bi4Ti3O12 e Bi4Ge3O12 sinterizadas a laser, em comparação com as cerâmicas processadas em forno convencional. A escolha dos materiais baseou-se em seu potencial de aplicação: o Bi4Ge3O12 como dispositivo cintilador e o Bi4Ti3O12 como cerâmica eletrônica. A sinterização a laser mostrou-se eficiente para estes materiais, produzindo cerâmicas com densidade superior a 98 % e pequeno tamanho de grão. A combinação de pré-aquecimento e subida gradual da potência do laser evitou gradientes de temperatura e taxas de aquecimento excessivos, e reduziu consideravelmente a incidência de trincas e a porosidade nas cerâmicas. No estudo cinético da sinterização a laser, registraram-se energias de ativação inferiores às observadas no processamento convencional, exceto para o BIT no estágio final de sinterização, e os resultados sugerem um adiantamento no processo de sinterização, provocado por efeito da irradiação a laser. A caracterização física do BIT foi feita por espectroscopia de impedância e medidas de histerese ferroelétrica. Comparado à cerâmica convencional, o corpo cerâmico sinterizado a laser apresentou condutividade elétrica 3 vezes menor na região de bulk, maior permissividade dielétrica acima de 300 °C, com igual perda dielétrica, mesmo campo coercitivo e polarização remanescente 35 % superior. A caracterização física do BGO foi feita por medidas de absorção óptica, radioluminescência e termoluminescência. Os resultados mostraram que a cerâmica de BGO sinterizada a laser possui grau de transparência 50 % maior, densidade de defeitos estruturais 2 vezes menor, eficiência levemente superior e mesmo dano por radiação, se comparada à cerâmica sinterizada em forno elétrico. Os resultados obtidos foram interpretados com base na escala de tempo característica da sinterização a laser, que afeta a formação e distribuição dos defeitos durante o processo, e resulta em cerâmicas com microestrutura diferenciada.The goals of this work were the implantation and optimization of the laser sintering technique for ceramic bodies, the kinetic study of the process and the evaluation of the physical properties of the laser sintered compounds Bi4Ti3O12 and Bi4Ge3O12, compared to ceramics sintered in conventional furnace. The choice of the materials was based on their potential applications: Bi4Ge3O12 as scintillator device and Bi4Ti3O12 as an electronic ceramic. Laser sintering showed to be efficient for these materials, producing ceramics with density higher than 98 % and small grain sizes. The combination of pre-heating with a gradual rising of the laser power prevented excessive temperature gradient and heating rate, and reduced considerably the incidence of cracks and pores in the ceramics. The kinetic study of the laser sintering revealed lower activation energies than that observed in the conventional processing, except for BIT ceramics during the final stage of sintering. The results suggest that the laser irradiation anticipates the stages of the sintering process. The physical characterization of BIT was done through impedance spectroscopy and ferroelectric hysteresis measurements. Compared to the conventional sample, this material presented bulk electrical conductivity 3 times smaller, higher dielectric permittivity above 300 °C, comparable dielectric loss, the same coercive field and 35 % higher remanent polarization. The physical characterization of BGO was done through optical absorption, radioluminescence and thermoluminescence measurements. The results showed that the transparency of the laser sintered BGO ceramic was 50 % higher than the transparency of the conventional BGO ceramic, the density of structural defects is 2 times lower, the radiation damage levels are comparable and the overall scintillating efficiency is slightly higher. The obtained results were interpreted on the basis of the time scale of the laser sintering, which affects the formation and distribution of defects during the process, and results in a particular microstructure

Characterization of Bi4Ge3O12 single crystal by impedance spectroscopy

Bi4Ge3O12 (bismuth germanate - BGO) single crystals were produced by the Czochralski technique and their electrical and dielectric properties were investigated by impedance spectroscopy. The isothermal ac measurements were performed for temperatures from room temperature up to 750 °C, but only the data taken above 500 °C presented a complete semicircle in the complex impedance diagrams. Experimental data were fitted to a parallel RC equivalent circuit, and the electrical conductivity was obtained from the resistivity values. Conductivity values from 5.4 × 10(9) to 4.3 × 10-7 S/cm were found in the temperature range of 500 to 750 °C. This electrical conductivity is thermally activated, following the Arrhenius law with an apparent activation energy of (1.41 ± 0.04) eV. The dielectric properties of BGO single crystal were also studied for the same temperature interval. Permittivity values of 20 ± 2 for frequencies higher than 10³ Hz and a low-frequency dispersion were observed. Both electric and dielectric behavior of BGO are typical of systems in which the conduction mechanism dominates the dielectric response