Resumo Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para elaboração de um mapa de deformação em um corpo de prova de concreto de cimento Portland de modo a prever fraturas provocadas por tensão de compressão axial, utilizando técnica de Correlação Digital de Imagem - CID 2D. Para alcançar este objetivo, foram analisados 5 corpos de prova de concreto com resistência à compressão esperada aos 28 dias fck de 40 MPa que foram ensaiados por meio da norma da ABNT NBR 5739/2018 - ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos de concreto. Durante o ensaio foram adquiridas as imagens digitais necessárias no arranjo CID-2D. Posteriormente essas imagens foram processadas e os resultados interpretados estatisticamente. De acordo com o resultado de correlação de imagens obtido, constatou-se que 67% dos corpos de prova possuíam regiões acumuladoras de tensão que indicaram antecipadamente o local da ruptura, o que permitiu a elaboração de um mapa de previsão de fratura. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que a metodologia utilizada por meio do arranjo CID-2D conseguiu prever o local onde houve ruptura no corpo de prova.

Abstract This work aims to present a methodology for the elaboration of a deformation map in a Portland cement concrete specimen to predict fractures caused by axial compression stresses, using the technique of Digital Image Correlation - DIC 2D. For this purpose, 5 concrete specimens with compressive strength expected at 28 days fck of 40 MPa were analyzed, which were tested in the ABNT NBR 5739/2018 standard - compression test of cylindrical concrete specimens. During the test, the necessary digital images were acquired in the DIC-2D array. These images were subsequently processed, and the results interpreted statistically. According to the result of the correlation of images obtained, it was found that 67% of the specimens had regions of accumulation of stresses that indicated in advance the location of the rupture, which enabled the development of a fracture prediction map. The results obtained in the research showed that the methodology used by means of the DIC-2D arrangement was able to predict the place where the rupture in the specimens occurred.

RESUMO A incorporação de resíduos e a redução do teor de agregados minerais em formulações de concreto são ações que contribuem para a preservação ambiental. O objetivo desse estudo é desenvolver e avaliar as propriedades e a porosidade de concretos formulados com resíduos, provenientes de cabos usados em linhas de amarração de plataformas de petróleo. Com essa finalidade, os resíduos foram caracterizados utilizando técnicas tradicionalmente utilizadas em materiais. Corpos de prova de concretos de traço padrão 1,0: 2,3: 2,7: 0,55 (cimento: areia: brita: água) (NBR 5738) foram preparados e usados como referência. Para avaliar o efeito da incorporação dos resíduos no desempenho dos concretos, corpos de prova com teores de substituição parcial de 5% e 10% do agregado miúdo por resíduos foram preparados, e submetidos a ensaios de resistência à compressão axial (NBR 5739) e de absorção de água (NBR 778). A porosidade dos concretos foi determinada a partir de imagens obtidas em escâner comercial. Os resultados mostraram que os resíduos eram constituídos por poli (tereftalato de etileno), PET. O concreto formulado com teor de substituição de agregado miúdo por 5% de PET apresentou leve tendência ao aumento da resistência. A substituição de 10% do agregado por PET, entretanto, reduziu a resistência do concreto. Os valores de porosidade do concreto de referência e do formulado com substituição de 5% de agregado por PET apresentaram relação condizente com os valores de resistência à compressão. A metodologia adotada se mostrou satisfatória para a determinação de poros do tipo vazios de ar presentes na estrutura do concreto. As curvas de resistência versus porosidade baseadas nos modelos de Powers e Riyshkevitch demonstraram que essa metodologia pode ser utilizada para determinar a resistência à compressão de concretos com porosidade menor que 20%. O concreto formulado substituindo o agregado miúdo por 5% de PET apresenta resistência compatível com a do material de referência.

ABSTRACT In recent years, the high consumption of non-renewable natural resources and energy associated with the generation of solid waste has encouraged the development of sustainable materials for civil construction. In this context, some studies on the use of polymeric residues in the formulation of concrete-based materials have been published. These residues can minimize the use of mineral aggregates, in addition to providing some desired properties to the materials obtained. Porosity is one of the most important parameters of the concrete microstructure, as it is intrinsically related to some properties of this material, such as compressive strength. The objective of this work is to evaluate the properties and porosity of a concrete formulated with different contents of poly(ethylene terephthalate) (PET) obtained from mooring cables of discarded oil platforms. The characterization of the polyester waste by different techniques showed that residue from mooringropes is comprised of PET. The mechanical evaluation of the concretes was performed by compression strength tests. The results showed that the addition of 5 % PET to the concrete formulations has a tendency to improve the mechanical strength of the materials. The porosity of each concrete sample was determined from images acquired from commercial scanner. Empirical equations were applied to relate the porosity data obtained to the compressive strength of the samples. The curves obtained matching with the inverse relationship between these two parameters.

RESUMO O crescente desperdício de materiais plásticos no meio ambiente juntamente com a preocupação com a futura escassez do petróleo tem aumentado o interesse por polímeros biodegradáveis, como o amido. Nos últimos anos, o amido tem sido utilizado em misturas com diferentes polímeros sintéticos. Essas misturas têm sido compatibilizadas por meio do uso de agentes compatibilizantes do tipo copolímeros. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da adição do copolímero graftizado (PP-g-MA) nas propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas de misturas de polipropileno (PP) e amido termoplástico (TPS). O TPS foi obtido em uma extrusora monorosca com 20 % (m/m) de glicerol, usado como plastificante. Posteriormente, misturas PP/TPS 80:20 % (m/m) foram processadas em uma extrusora de rosca dupla corotacional, na presença de 3, 5 e 7% (m/m) do PP-g-MA. A morfologia das misturas foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram uma redução significativa da fase dispersa de amido, com a adição do compatibilizante. As misturas processadas em presença do PP-g-MA apresentaram uma distribuição mais homogênea da fase de amido na matriz de PP. Os resultados dos ensaios de resistência à tração mostraram que o módulo do PP sofre um ligeiro aumento, com a adição do amido e do compatibilizante. A resistência das misturas no ponto de escoamento apresentou valores similares aos do PP. Apesar disso, a deformação na ruptura diminui drasticamente com a incorporação do amido. A adição de amido ao polipropileno, entretanto, aumenta significativamente a resistência ao impacto do polímero sintético. Com a adição de PP-g-MA à mistura PP/TPS, a resistência ao impacto sofre uma queda, que pode ser atribuída a redução da fase de amido na mistura. A estabilidade térmica das misturas PP/TPS sofre um ligeiro aumento com a incorporação do agente compatibilizante. Os materiais obtidos podem ser utilizados em substituição ao PP.

ABSTRACT The growing waste of plastics in the environment coupled with concerns about future oil shortages has increased interest in biodegradable polymers such as starch. In recent years, starch has been used in blends with different synthetic polymers. Such blends have been compatibilized by the use of compatibilizing agents of the copolymer type. In this study, the morphological, mechanical and thermal properties of polypropylene (PP)/thermoplastic starch (TPS) blends obtained in the presence of the compatibilizing agent (PP-g-MA) were evaluated. The thermoplastic starch was obtained in a single screw extruder with 20% (mass/mass) of glycerol used as plasticizer. PP/TPS blends were prepared by melt mixing in a co-rotating twin-screw extruder. The concentration of the compatibilizing agent was 3, 5 and 7% (mass/mass). The morphology of the blends was evaluated by scanning electron microscopy. The results showed a significant reduction of the dispersed starch phase with the addition of the PP-g-MA. The blends obtained in the presence of PP-g-MA showed a more homogeneous distribution of the starch phase in the PP matrix. The results obtained with the tensile tests showed that the elastic modulus of PP undergoes a slight increase with the addition of the starch and the compatibilizer. The tensile strength of the PP was not significantly affected. However, there was a significant decrease of the elongation at break with the incorporation of starch. The starch incorporated in the PP matrix led to a significant increase in the impact strength of the final material. However, with the addition of PP-g-MA to the PP/TPS blend, the impact strength falls. This result can be attributed to the reduction of the starch phase in the PP matrix. The thermal stability of the PP/TPS blends was slightly increased with the incorporation of the compatibilizing agent. The materials obtained can be used instead of PP.

The aim of this work is to evaluate the welding residual stress profile in ASTM A106 Gr. B steel pipes with 4" diameter and to correlate this profile with the microstructure and hardness of the joint. The results showed that the residual stresses are more uniform for a lower welding heat input. Higher welding heat input causes not only a non-uniformity of the stress profile but also promotes the maximum stress as high as the yield strength. The microstructure was composed of ferrite, perlite and possibly bainite; the presence of martensite was not verified. The hardness results indicated that none of the welding parameters used produced levels of hardness greater than 249 HV. Such a result is of fundamental importance because it suggests that low hardness does not necessarily mean low residual stress levels.

Duplex stainless steel is an example of composite material with approximately equal amounts of austenite and ferrite phases. Difference of physical and mechanical properties of component is additional factor that contributes appearance of residual stresses after welding of duplex steel plates. Measurements of stress distributions in weld region were made by X-ray diffraction method both in ferrite and austenite phases. Duplex Steel plates were joined by GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) technology. There were studied longitudinal and transverse stress components in welded butt joint, in heat affected zone (HAZ) and in points of base metal 10 mm from the weld. Residual stresses measured in duplex steel plates jointed by welding are caused by temperature gradients between weld zone and base metal and by difference of thermal expansion coefficients of ferrite and austenite phases. Proposed analytical model allows evaluating of residual stress distribution over the cross section in the weld region.

Neste trabalho a função TCHZ (Modificada por Thompson-Cox-Hastings) foi usada para a análise das larguras integrais dos perfis das linhas de difração dos raios X de caulinitas através do método de ajuste Le Bail. Este método não requer informações estruturais, exceto dos parâmetros de rede aproximados e dos parâmetros de resolução instrumental. Esta técnica de refinamento faz parte do programa FullProf onde é conhecido como "Profile Matching". O método foi aplicado para dois casos de alargamento devido aos tamanhos de cristalitos e microdeformações da rede da caulinita de depósitos brasileiros, que passaram por beneficiamentos químico e físico. As amostras apresentam teores de Fe2O3 variando entre 1,55 (moderado) a 3,04% (alto). O refinamento através do método de Rietveld foi realizado com os dados de uma amostra de referência padrão do LaB6 para obter simultaneamente os parâmetros instrumentais e como uma maneira independente de validar os resultados obtidos pelo método "Profile Matching". Foi observado que o tamanho do cristalito decresce e a deformação cresce com o aumento do conteúdo de Fe2O3 (% em peso) na amostra. A forma Lorentziana dos alargamentos intrínsecos das linhas de difração é um forte indicador que são os pequenos tamanhos dos cristalitos a principal causa das imperfeições das amostras de caulinitas analisadas.

In this work, the modified Thompson-Cox-Hastings function (TCHZ) was used in the analisys of the integral breadths obtained from the broadned X ray diffraction line profiles. These set of X ray diffraction results were calculated from the "Le Bail" fitting method, which does not require any structural information, except unit cell and resolution instrumental parameters. The refinement used here is called ‘Profile Matching' in the FullProf, a program for Rietveld analysis. The method was applied in two case size-strain broadening of kaolinites from Brazilian deposits that after the treatment chemical and physical still had a content ranging between 1,55 % w/w (intermediate) to amount of 3,04% w/w (high) of structural and total iron. The Rietveld refinement was first performed by using the set of data from standard reference material LaB6to obtain all the instrumental parameters, simultaneously. This result has been used as an independent method to validate the results obtained by the ‘Profile Matching' method. It has been shown that the crystallite size decreasing and the strain increasing with Fe2O3 (% w/w) contents. The Lorentzian shape of the inherent widths of the lines diffraction is a strong indication that are the small crystallite size the main cause of the analysed kaolinites samples.

É conhecido da teoria da difração de raios X que os alargamentos das linhas de reflexões de uma amostra de pó estão associados com as imperfeições dos cristalitos, com os erros instrumentais e com efeitos da radiação utilizada. Nesse estudo, são separados os parâmetros microestruturais de duas amostras beneficiadas de caulinitas provenientes de depósitos brasileiros de diferentes regiões, usando o método de ajuste do perfil "Profile Matching", também conhecido como ajuste Le Bail, incorporado ao programa FullProf, que trata de difratogramas de raios X pelo método de Rietveld. O refinamento de Rietveld foi realizado com os dados de um material padrão LaB6, para obter os parâmetros da função instrumental e como uma forma de validar o método "profile matching". Uma função pseudo-Voigt modificada (TCHZ) foi usada para o ajuste dos perfis. Os valores das larguras integrais betah e dos parâmetros etah calculados pelo programa serviram de dados para a aplicação do "modelo" aqui denominado TCHZpV. Os resultados dos parâmetros microestruturais calculados pelos dois procedimentos foram, então, comparados com boa concordância, indicando que os tamanhos dos cristalitos constituem a maior fonte das imperfeições cristalinas das amostras de caulinita.

From the x-ray diffraction theory, we know that the broadening of the reflection lines obtained from a powder sample may be related to some imperfection of the crystallite. Such broadening effect may also be caused by instrumental failures and dispersion of the length of the radiation. In this study, the micro structural parameters of two improved samples of kaolinites were obtained through the method of fitting profiles. This method is also known as Le Bail fitting method and was embodied in the version of FullProf, a program of Rietveld analysis. The Rietveld refinement was performed with the data obtained from the standard reference material LaB6. This refinement led to a set of instrumental function parameters and the validation method of the results obtained by the profile matching method. A modified pseudo-Voigt function (TCHZ) was used to fit the profiles. The integral broadening and the parameters, bh and hh, respectively, were calculated from the program and used as data base for the TCHZpV "model". The results of the microstructural parameters computed by both methods match well, suggesting that the size of the crystallites is the major cause of the kaolinite crystalline imperfections.