Apresentacao Estudo de Argamassas Funcionais

7/23/2019 Apresentacao Estudo de Argamassas Funcionais

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ESTUDO DE ARGAMASSAS FUNCIONAIS

PARA UMA CONSTRUO SUSTENTVEL

14.DEZEMBRO.2011

Sandra Lucas, Jos B. Aguiar,Victor M. Ferreira*

[Universidade de Aveiro; Universidade do Minho]

(PTDC/ECM/72104/2006)

TECNOLOGIAS E SISTEMAS DE CONSTRUO SUSTENTVEL - ITeCons, Coimbra


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Construo sustentvel

Contribuir para reduo da fatura energtica nos edifcios novos e reabilitados um dos objetivos daconstruo sustentvel.

Consumo energtico na construo: Utilizao de equipamentos para manuteno do conforto trmico

Sistemas de tratamento e renovao do ar interior

Utilizao de solues passivas pode contribuir para a diminuio do consumo de energia nos edifcios.

A sustentabilidade envolve um compromisso entre trsvertentes:

Econmica Ambiental Social

A construo sustentvel exige que os recursos (energia,gua, materiais,...) sejam usados da forma mais eficientepossvel.

O consumo de energia associado utilizao dos edifciosapresenta forte impacto no s a nvel ambiental, mastambm social e econmico.

Ambiente

EconomiaSocial

Sustentvel


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Materiais sustentveis

Projeto apoiado pela FCT (PTDC/ECM/72104/2006) decorreu entre 2008 e 2011;

Este trabalho visou atribuir novas funcionalidades a materiais de construo tradicionais (argamassas)

de forma a contribuir para melhorar o desempenho energtico e ambientalda construo.

O desenvolvimento destes materiais com novas funes deve ser pensado no s tendo em conta aaplicao em novos projetos, mas tambm a sua potencial utilizao em reabilitao.

Critrios de seleo de produtos ou materiais sustentveis:

Melhoria da qualidade do ar interior

Aumento da eficincia energtica da construo Baixa energia incorporada Contribuio para a durabilidade do edifcio e baixos

custos de manuteno Utilizao de materiais reciclados ou reciclveis Utilizao de materiais com origem em recursos

renovveis Baixa emisso de poluentes Utilizao de materiais de origem local


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Argamassas funcionais

Argamassas trmicas - armazenamento de calor latente pela incorporao de um material de mudanade fase (PCM)

Confere s argamassas capacidade para armazenar calor e libert-lo posteriormente.

Reduo do consumo energtico do edifcio.

Argamassas fotocatalticas - utilizao de um nanomaterial activado pela luz solar

Degrada os poluentes gasosos presentes no ar e confere capacidade de auto-limpeza

Melhora os ndices de qualidade do ar e aumenta a durabilidade do produto, reduzindo os custos demanuteno

Estudo e desenvolvimento de argamassas com aditivos paraarmazenamento de calor latente e degradao de poluentes doar.

Estudo do efeito da introduo de nanoaditivos na matriz deargamassas com base em ligante de cal, cimento e gesso.

Estudo do comportamento funcional - anlise do processo dearmazenamento de calor e do efeito fotocataltico.


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Aditivos funcionais - PCM

Os PCM armazenam calor latente a temperatura constante. possvel armazenar grandes quantidades de energia.

Foi selecionado um PCM com uma temperatura de transiode fase entre 23 e 25C.

PCM constitudo por aglomerados com 6 m de tamanhoque so formados por cpsulas com dimenso inferior a 0.5m - Um nanomaterial.

Quando a temperatura sobe e ultrapassa a temperatura detransformao de fase, ocorre o armazenamento de calorlatente.

O posterior arrefecimento para valores inferiores ao da

temperatura de transformao provoca a libertao docalor.

possvel reduzir o consumo energtico associado utilizao de sistemas de climatizao.


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Aditivos funcionais - nanopartculas de TiO2

Nanopartculas de dixido de titnio com 21 nm de

tamanho mdio - elevada rea superficial.

superfcie promovem as reaes fotocatalticas.

Criam-se radicais OH e O2- que reagem com os poluentes(NOx, SOx, BTEX, etc.)

A titnia demonstra bom desempenho na remoo de NOxdo ar interior, para gamas de concentraes entre 0.01 a10 ppmv.

Funciona tambm para hidrocarbonetos e outrospoluentes.

A utilizao na construo permite reduzir as necessidadesde ventilao e renovao do ar e contribui para melhoraros nveis de qualidade do ar.


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Metodologia experimental


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Composies

Foram testadas composies de diferentes ligantes simples e mistos:

Cal area

Cimento

Gesso

Cada composio testada com teores variveis de incorporao de PCMs e TiO2

Caracterizao genrica das matrias-primas e aditivos (granulometria, fases cristalinas, etc.)

Ensaios de caracterizao das argamassas no estado fresco:

Espalhamento

Densidade em fresco

Reologia

Caracterizao no estado endurecido:

Resistncia mecnica (flexo e compresso)

Porosimetria

Porosidade aberta

Microestrutura (SEM)

Fissurao


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Desempenho funcional das argamassascom PCMs

Ensaios laboratoriais realizados em cmara climtica.

Amostras em clulas de teste isoladas e revestidas pelointerior com uma camada de 3 mm de argamassa.

Ensaios escala real executados com clulas de teste.

Medies efetuadas entre Agosto e Setembro de 2011(em curso).


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Estudo do desempenho funcional das argamassascom TiO2

Ensaios de degradao fotocataltica num reatordesenvolvido especificamente na UA para os

testes de degradao com NOx(1 ppmv).

Testes de auto-limpeza executados com contaminao

por Rodamina B.

A degradao do corante por aco da luz solar permiteavaliar a capacidade de auto-limpeza da superfcie.


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Argamassas de cal com PCM

A evoluo da resistncia mecnica fortementeinfluenciada pela microestrutura da argamassa.

Est diretamente relacionada com a presena denanoporosidade.

Esta contribui para aumentar a resistncia mesmo quandoa porosidade total superior.

A resistncia mecnica aumenta com 20-30 % de PCM eultrapassa o valor da composio de referncia.

A forte reduo da macroporosidade (> 5 m) e oaumento de nanoporos (< 0.5 m), que se observa para20% e 30% de PCM, est na origem do aumento daresistncia mecnica.


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Argamassas mistas de cal e cimento com PCM

A introduo de cimento melhora o comportamento

mecnico da argamassa de referncia (comparativamente composio com cal).

Continua a verificar-se uma queda com a incorporao de10% de PCM e a posterior subida com o aumento deaditivo at aos 30%.

Ocorre uma distribuio bimodal de porosidade para aargamassa sem PCM.

A gama de porosidade corresponde a poros dedimenso entre 0.5 e 1.5 m.

O aparecimento de nanoporos nas composiesmelhora as propriedades mecnicas.


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Armazenamento de calor latente

O tamanho mdio de poros desempenha um papel relevante na transferncia de calor do PCM para ointerior da clula.

Este efeito evidente no caso da composio de cal e cimento com 30% de PCM, que apresenta um menorgradiente trmico.

A reduo do tamanho dos poros dificulta a transferncia de calor, apesar do aumento da quantidade dePCM e dos valores prximos da porosidade total para as duas composies (20 e 30%)

Argamassa de cal e cimentoArgamassa de cal


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Argamassas de cal com TiO2

A incorporao de nanopartculas de TiO2 contribui para a

reduo da resistncia mecnica flexo e compresso.

No entanto, esta evoluo no linear com o aumento doteor de aditivo e est dependente das modificaesmicroestruturais.

A argamassa apresenta uma distribuio bimodal emtodas as composies.

Esta separao em duas classes de tamanho de poro acentuada pela introduo de titnia na argamassa.


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Argamassas mistas de cal e cimento com TiO2

A substituio parcial de cal por cimento melhora o

desempenho mecnico.

A introduo de titnia leva perda de resistnciamecnica sendo essa reduo mais significativa a partir decerto teor (2.5%) de aditivo.

A composio sem titnia apresenta uma distribuioda porosidade em duas zonas distintas.

Comparando com a argamassa de cal a introduo decimento contribui para reduzir a gama de dimenso deporos, desaparecendo a porosidade acima de 1 m.


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Actividade fotocataltica

As composies apresentam elevadas taxas de degradao do poluente NOx mesmo com a quantidademnima de titnia (0.5%). A presena do catalisador superfcie da argamassa um factor importante

para assegurar a eficincia fotocataltica.

O aumento de porosidade feito custa do aumento de poros de menor dimenso e assim o acesso dopoluente no facilitado.

A diminuio de eficincia tembm est relacionada com a presena de excesso catalisador, que reduz osstios activos por inactivao de parte da titnia exposta.


Argamassas com TiO2


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Capacidade de auto-limpeza

Formulaes testadas apresentam capacidade de auto-limpeza, com uma taxa de degradao do

corante acima dos 50%.

O valor mais elevado conseguido com a argamassa de cal com 5% de titnia, que tem a maior reatotal de poros e poros de maior dimenso.

Factores como a capacidade de absoro da superfcie da argamassa podem influenciar a forma como sed a contaminao com Rodamina B.



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Concluses

Forte relao entre as modificaes microestruturais (tamanho de poros e sua

distribuio) e o desempenho mecnico e funcional das argamassas com PCM e TiO2.

Mesmo com diminuio ligeira de resistncia mecnica as argamassas testadas tmvalores que viabilizam a sua aplicao.

Os testes realizados nas argamassas com PCM demonstraram que existe umacapacidade efetiva de armazenamento, reduzindo os picos mximos e mnimos detemperatura e atenuando o efeito do aquecimento/arrefecimento em funo datemperatura exterior.

A introduo de TiO2em argamassas melhora a qualidade do ar interior, reduzindo otempo de funcionamento dos sistemas de ventilao.

A incorporao de aditivos funcionais em argamassas de revestimento contribui paramelhorar a sustentabilidade da construo e reabilitao, atravs da melhoria nodesempenho energtico-ambiental.


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Concluses

PATENTE INTERNACIONAL

S. Lucas, V. M. Ferreira, J. L. B. Aguiar, and J. A. Labrincha: 'Mortars Containing Phase Change MaterialMicrocapsules, their Preparation Process and Use', Patent PCT/PT2009/000072, Portugal, 2009.

PATENTE NACIONAL

S. Lucas, V. M. Ferreira, J.L. Aguiar, and J. A. Labrincha (2009). Argamassas contendo microcpsulas demateriais de mudana de fase, processo para a sua preparao e sua utilizao, PT 104866.

WEBSITE

http://nanoargamassas.web.ua.pt/Inicio/Projecto.html

Agradecimentos:

(PTDC/ECM/72104/2006)
http://nanoargamassas.web.ua.pt/Inicio/Projecto.htmlhttp://nanoargamassas.web.ua.pt/Inicio/Projecto.html


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ESTUDO DE ARGAMASSAS FUNCIONAIS

PARA UMA CONSTRUO SUSTENTVEL

14.DEZEMBRO.2011

Sandra Lucas, Jos B. Aguiar, Victor M. Ferreira*

[Universidade de Aveiro; Universidade do Minho]

(PTDC/ECM/72104/2006)

TECNOLOGIAS E SISTEMAS DE CONSTRUO SUSTENTVEL - ITeCons, Coimbra

Documents

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