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Title in Portuguese: Avaliação das propriedades mecânicas do gesso com incorporação dos produtos da combustão do carvão
Title: Evaluation of mechanical properties of gypsum with the incorporation of the products of coal combustion
Author: Alves Júnior, Francisco Necy
Advisor(s): Nogueira, Ricardo Emílio Ferreira Quevedo
Keywords: Ciência dos materiais
Mecânica - Resistência
Issue Date: 18-Sep-2015
Citation: ALVES JÚNIOR, F. N. Avaliação das propriedades mecânicas do gesso com incorporação dos produtos da combustão do carvão. 2015. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: O acelerado desenvolvimento industrial das ultimas décadas tem sido apontado como um dos fatores mais impactantes sobre o desequilíbrio ambiental. Por esse motivo, pesquisas vêm sendo desenvolvidas visando o reaproveitamento dos resíduos gerados pelos processos produtivos industriais como matérias-primas ou insumos em outros processos. Este trabalho objetiva investigar a viabilidade de se utilizar um resíduo gerado pela combustão de carvão mineral em usinas termoelétricas como aditivo na produção de peças de gesso para a construção civil. Este produto da combustão de carvão (PCC) já vem sendo aplicado nas indústrias de construção civil como aditivo em cimento, porém sua utilização em massas de gesso é bastante restrita. Inicialmente foi avaliada a influência da água pela variação da sua adição à massa de gesso em 5 níveis entre 10 e 50%, visando escolha da melhor relação água/gesso quanto às propriedades mecânicas. Os materiais utilizados foram caracterizados por espectroscopia de fluorescência de raios-X (FRX), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e de energia dispersiva de raios-X (EDS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV).O processo produtivo utilizado para confecção dos corpos de prova foi o de Umedecimento, Compactação e Secagem (UCOS), com pressão de 10 MPa. Em seguida, foram confeccionados corpos de prova com incorporação de PCC à massa de gesso em 5 níveis, entre 10 e 50% com a finalidade de analisar a influência dessas adições sobre as propriedades mecânicas, o que foi avaliado por ensaios de compressão, dureza e flexão em três pontos. Os resultados obtidos determinaram que a relação água/gesso (a/g) que fornece as melhores propriedades mecânicas é a de 0,2, sendo esta utilizada na etapa de avaliação dos corpos de prova com incorporação de PCC. Concluiu-se que, em geral, a crescente incorporação do resíduo foi danosa às propriedades mecânicas do bloco de gesso. Não obstante, as condições estudadas atendem às exigências da NBR 13207, exceto a condição com incorporação de 50% de PCC. Em geral, as propriedades mecânicas se comportaram de forma semelhante entre as condições com 10 e 20% de PCC, sendo que a evolução de 20 para 30% gerou queda significativa nos resultados de resistência mecânica. Com isso, conclui-se que a condição de 20% de PCC em gesso e relação a/g de 0,2 atende à norma, permite o reaproveitamento de resíduos e, graças ao processo de prensagem, apresenta melhor resistência mecânica comparada aos produtos usuais
Abstract: The accelerated industrial development of recent decades has been touted as one of the most impacting factors on the environmental imbalance. For this reason, research has been developed aiming, among other objectives, the reuse of waste generated by industrial processes as raw materials or inputs in other processes. This study aims to investigate the viability of using waste generated by the combustion of coal in power plants as an additive in the production of gypsum parts for construction. Coal combustion products (CCP) are already being applied in the construction industry as an additive in concrete, but their use in gypsum masses is very limited, which motivated the current reseach project. Initially the influence of water by varying the addition on mass in 5 levels between 10 and 50% was evaluated in order choose the best ratio water / gypsum about the mechanical properties. The materials used were characterized by fluorescence spectroscopy X-ray (XRF), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and energy dispersive X-ray (EDS) and scanning electron microscopy (SEM). The production process used for making the specimens was the so-called UCOS (portuguese acronym for the initials of wetting, compaction and drying), with pressure of 10 MPa. Then, test pieces were prepared with incorporation of PCC to the mass of gypsum in 5 levels between 10 and 50% to analyze the influence of these additions on mechanical properties, which was evaluated by compression tests, hardness and three point bending. The results determined that the water/gypsum (a/g) that provides the best mechanical properties is 0.2, which is used in the evaluation stage of the specimens with addition of PCC. It was concluded that, in general, increasing the incorporation of the waste was damaging to the mechanical properties of the gypsum block. Nonetheless, the studied conditions meet the requirements of NBR 13207, except for the condition with incorporation of 50% of PCC. In general, the mechanical properties behaved in similarly conditions between 10 and 20% of PCC, but the evolution from 20 to 30% caused a significant decrease in the results. Thus, it is concluded that the condition of 20% PCC in plaster and ratio a/g 0,2 meets the standard, ensures recycling of waste and, due to the pressing process, has better mechanical strength compared to the usual products
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13771
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