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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37657
Tipo: Tese
Título: Compósitos poliméricos reforçados com resíduos de siderurgia e fibra de piaçava
Autor(es): Muniz, Denise Dantas
Orientador: Barbosa, Normando Perazzo
Orientador: Fim, Fabiana de Carvalho
Orientador: Dutra, Ricardo Peixoto Suassuna
Orientador: Santos, Eduardo Braga Costa
Orientador: Correia, Edvaldo Amaro Santos
Resumo: Resumo: As fontes de recursos naturais usadas nos setores produtivos de base da economia, que são extraídas em volumes significativos, dão sinais de exaustão ao redor do mundo, o que leva a necessidade da busca de desenvolver materiais que possam desempenhar propriedades semelhantes aos convencionais e também prover destinação adequada aos resíduos gerados. Desta forma, o aproveitamento de resíduos da siderurgia, como o pó de aciaria elétrico – PAE, assim como o uso de sobras da produção de produtos florestais não madeireiros como as aparas de piaçava, tornam-se possíveis alternativas para setores diversos da economia, como a construção civil, na forma de coprodutos para produção de revestimentos de parede em áreas internas e externas. Esta tese tem como objetivo analisar a viabilidade técnico-econômica do uso desses dois resíduos, caracterizando-os através dos ensaios de Difratometria de Raios-X, Espectroscopia do Infravermelho por Transformada de Fourier, Microscopia Eletrônica de Varredura, granulometria, densidade bulk, Análise Térmico-Dinâmico, Análise Termogravimétrica e Fluorescência por Raios-X. Os resíduos foram incorporados em matriz polimérica de resina epoxídica e os compósitos caracterizados usando-se os ensaios de dureza Shore D, impacto Izod, flexão em 3 pontos, resistências à tração, à compressão, à abrasão, absorção de umidade, envelhecimento, método de Ashby e EVTE – Estudo de Viabilidade Técnico-Econômica. Os resultados obtidos indicam uma excelente interface promovida entre os resíduos e a resina, garantindo excelente molhabilidade e moldabilidade do compósito em volumes de geometria complexa, mas que requer condições específicas para garantir um menor percentual de poros e, consequentemente, melhor distribuição de material. Observa-se que o tamanho ideal de grão para trabalhar com a resina é inferior ao da malha da peneira 200 MESH, de forma que a dispersão na matriz ocorra de forma mais isotrópica. Destaca-se o percentual de metais pesados no PAE, indicando que seu uso requer cuidados no procedimento de mistura para não gerar contaminações ao usuário, mas que traz benefícios socioambientais ao se retirar um resíduo classe I do meio ambiente e aplicá-lo em processo industrial de alto valor agregado. Os resultados indicam que o uso de partículas de fibra de Piaçava e de PAE geram distribuição isotrópica de tensões, fazendo com que se tenha uma capacidade de absorção considerável de energia ao longo da área superficial ocupada. Observou-se também uma boa resistência a flamabilidade do PAE ao ser submetido a temperaturas acima de 1000 oC, permitindo indicar o material como retardante de chama. Outro fator relevante está nas propriedades mecânicas dos compósitos híbridos, cuja mistura dos componentes promoveu ganhos na resistência à abrasão em comparação com os referenciais. Das composições analisadas, cada uma apresentou propriedades mecânicas para processo de produção e comercialização e a que teve o conjunto com mais propriedades otimizadas foi a reforçada em 15% de piaçava – resistência a abrasão, flexão em 3 pontos, pós-envelhecimento e compressão, cujas propriedades as enquadram como compósitos do tipo polimérico. Os compósitos com PAE também apresentaram bom desempenho na tração, dureza, impacto e absorção de umidade. Foi feita análise de viabilidade econômica e foram propostos produtos para revestimento de paredes e tetos. Destaque para o custo obtido ideal ser de R$ 18,99/peça para o planejamento simulado com aproveitamento de 90% no processo produtivo e valor de venda mínimo em R$25,70/peça, o que leva a um grau de sustentabilidade econômica do empreendimento em aproximadamente 19 meses, tornando-o um produto viável nos aspectos técnico, ambiental e econômico.
Abstract: Abstract: The natural sources used in the basic productive sectors of the economy, which are extracted in significant volumes, show signs of exhaustion around the world, which leads to the need to develop materials that can perform properties similar to conventional ones and also provide adequate destination for the waste generated. In this way, the use of steelmaking residues, such as electric arc furnace – EAF – dust, as well as the use of leftovers from the production of non-wood forest products such as piassava shavings, are possible alternatives for different sectors of the economy, such as civil construction and agriculture, in the form of co-products for the production of wall coverings in internal and external areas. This thesis aims to analyze the technical and economic feasibility of using these residues, performing the tests of X-Ray Diffratometry, Fourier Transform InfraRed spectroscopy, Scanning Electronic Microscopy, granulometry, bulk density, Dynamic Thermal Analysis, Thermogravimetric Analysis and X-Ray Fluorescence in the residues. For the characterization of the composites, the residues were incorporated in a polymeric matrix of epoxy resin and the Shore hardness tests, Izod impact, 3 point flexion, traction, compression, abrasion, moisture absorption, post- aging test, Ashby‟s analysis method and TEVS – Technical-Economic Viability Study. The results obtained indicate an excellent interface promoted between the residues and the resin, guaranteeing excellent wettability and mouldability of the composite in volumes of complex geometry, but which requires specific conditions to guarantee a lower percentage of pores and, consequently, better material distribution. It is observed that the ideal grain size for working with the resin is less than 200 MESH, so that the stress concentrations in the material can be distributed in a more isotropic way. The percentage of heavy metals in the EAF dust stands out, indicating that its use requires care in the mixing procedure so as not to generate contamination to the user, but that it brings socioenvironmental benefits by removing a class I slag from the environment and applying it in a high-level added value industrial process. The results indicate that the use of fiber particles and EAF dust generate isotropic stress distribution, making it possible to have a considerable energy absorption capacity over the occupied surface area. It was also observed a good resistance to the flammability of the EAF dust when submitted to temperatures above 1000 oC, allowing indicating the material as flame retardant. Another relevant factor is the mechanical properties of hybrid composites, whose mixture of components promoted gains in resistance to abrasion compared to the benchmarks. About the analyzed compositions, each one presented mechanical for the production and commercialization process and the one that had the set with more optimized properties was the 15% piassava reinforced – resistance to abrasion, 3-point push-up, post-aging and compression resistance, whose properties frame them as composites of polymeric type. EAF dust composites also performed well in traction resistance, hardness, impact and water absorption. Economic feasibility analysis was carried out and products for wall and ceiling cladding have been proposed. Detach the production cost, where its cost is close R$ 18.99/piece for simulated planning with 90% efficiency production and safety sale price at R$ 25.70/piece, which leads to a degree of economic sustainability in approximately 19 months, making it a viable product in the technical, environmental and economic aspects.
Palavras-chave: Construção civil
Compósitos poliméricos
Viabilidade técnico-econômica
Sustentabilidade
Composites
Construction
Technical and economic feasibility
Sustainability
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Materiais
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37657
Data do documento: 11-Ago-2020
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

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