Autolimpeza em Betão. A Nanotecnologia nos Materiais de Construção. Raquel Pereira (Doutoranda)

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1 Autolimpeza em Betão A Nanotecnologia nos Materiais de Construção Raquel Pereira (Doutoranda) Orientação: Prof. João Bordado (IST) Angela Nunes (Secil) Co-Orientação: Prof. Eduardo Julio (IST) Ordem dos Engenheiros 27 de Fevereiro de 2014

2 Ciclo Sustentável... Extracção Produção de Cimento Produção de Betão Fevereiro de 2014 pag. 2

3 Vantagens do Betão Arquitectónico Durabilidade Resistência mecânica Ergonomia Propriedades térmicas Propriedades acústicas Resistência ao fogo Cor, textura e forma Ambientalmente verde Fevereiro de 2014 pag. 3

4 Fotocatálise Principio Físico TiO 2 Fevereiro de 2014 pag. 4

5 Nanopartículas de TiO 2 em betão UV s Agentes Poluentes, Organismos biológicos, COVs, NOx, SOx, etc... O 2, CO 2, H 2 O, NO 3-, SO 4 - Fevereiro de 2014 pag. 5

6 Nanopartículas de TiO 2 O porque do TiO 2? o Extremamente reactivo o Elevado efeito Fotocatalítico o Grandes reservas no mundo o Baixo custo de obtenção o Baixa toxicidade Aplicação em betão, porquê? o Autolimpeza o Compacidade o Influência nas propriedades mecânicas a) Rutile; b) Anatase; c) Brookite Fevereiro de 2014 pag. 6

7 Campanha Experimental Estudo de filmes de protecção superficial Campanha 1 Exposição à poluição atmosférica Campanha 2 Exposição a organismos marítimos Campanha 3 Degradação de compostos orgânicos Campanha 4 Igreja Dives in Misericordia em Roma primeira obra a ser utilizado as partículas de TiO 2 Fevereiro de 2014 pag. 7

8 Estudo de filmes de protecção superficial Coeficiente de absorção capilar, Kc (kg.m -2.h -0,5 ) Surface protection systems Legenda: IMP1 - Impermeabilizante Silano Siloxano IMP2 Resina Acrilica Kc (kg.m -2.h -0,5 ) (Inicial) Kc (kg.m -2.h -0,5 ) (400h UV s) Kc (kg.m -2.h -0,5 ) (800h UV s) Sample 0,599 0,648 0,676 IMP1 0,067 0,07 0,08 IMP2 0,099 0,102 0,105 IMP1 + IMP2 0,025 0,087 0,071 IMP2 (3% TiO 2 ) 0,163 0,185 0,091 IMP2 (5% TiO 2 ) 0,22 0,031 0,043 IMP1 + IMP2 (3% TiO 2 ) 0,021 0,039 0,052 IMP1 + IMP2 (5% TiO 2 ) 0,033 0,04 0,054 IMP1 + IMP2 (3% Mica) 0,141 0,129 0,115 IMP1 + IMP2 (5% Mica) 0,146 0,132 0,116 Fevereiro de 2014 pag. 8

9 Estudo de filmes de protecção superficial Kc Coeficiente de absorção capilar, Kc (kg.m -2.h -0,5 ) Concrete Surface Protection 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Initial 400h de UV's 800 de UV's Fevereiro de 2014 pag. 9

10 Exposição à poluição atmosférica Brigthness (%) Aplicação em filmes Exposure effect due to harmful environments FIL0 FIL5 FIL10 Y (Initial) Y (After 6 months) Fevereiro de 2014 pag. 10

11 Exposição à poluição atmosférica Indice de Brancura (%) Aplicação em massa Efeito da exposição a ambientes nocivos - Pasta Cimenticia 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 PAS0 PAS0,5 PAS1 PAS4,7 Y (Initial) % de Adição de TiO 2 Y (After 6 months) Fevereiro de 2014 pag. 11

12 Exposição a organismos marítimos Aplicação em filme Fevereiro de 2014 pag. 12

13 Exposição a organismos marítimos Aplicação em massa Fevereiro de 2014 pag. 13

14 Degradação de compostos orgânicos Metodologia Condições de ensaio: Câmara climática T = 23ºC Hum =50% % Radiação de UV s =100% Fevereiro de 2014 pag. 14

15 Degradação de compostos orgânicos Soluções de Azul de metileno a 10 g/l com adição de TiO 2 Antes e depois de 72 horas de exposição de UV s Fevereiro de 2014 pag. 15

16 Degradação de compostos orgânicos Soluções de Azul de metileno a 5g/l com adição de TiO 2 Antes e depois de 72 horas de exposição de UV s Fevereiro de 2014 pag. 16

17 Degradação de compostos orgânicos Manchamento de Argamassas Impermeabilizadas com verniz acrilíco com adição de TiO 2 - Antes e depois de 120 horas de exposição de UV s [A.M.]= 1 gr/l Fevereiro de 2014 pag. 17

18 Degradação de compostos orgânicos Manchamento de Argamassas Impermeabilizadas com verniz acrilíco com adição de TiO 2 - Antes e depois de 120 horas de exposição de UV s [A.M.]= 0,5 gr/l Fevereiro de 2014 pag. 18

19 Degradação de compostos orgânicos Manchamento de amostras de argamassas normalizadas com TiO 2 adicionadas em dosagem de cimento Antes e depois de 72 horas de exposição a UV s [A.M]=0,02 gr/l [A.M]= 0,01 gr/l Fevereiro de 2014 pag. 19

20 Degradação de compostos orgânicos Manchamento de amostras de argamassas normalizadas com TiO 2 adicionadas em dosagem de cimento Antes e depois de 24 horas de exposição a UV s [A.M]= 1 gr/l Fevereiro de 2014 pag. 20

21 Conclusões Diminuição acentuada do coeficiente de absorção capilar, Kc (0,6 para 0,03 kg.m -2.h -0,5 ); Redução de NOx s entre os 60 a 80% (dependente da % de adição de TiO 2 )* Degradação de agentes poluentes Adição em Massa Degradação de corante Degradação de bactérias marítimas * Valores de bibliografia Fevereiro de 2014 pag. 21

22 Em resumo... Dimensão Ambiental: Redução dos óxidos sulfurosos e nitrosos; Redução da nuvem de smog fotoquímico; Eliminação de compostos orgânicos voláteis clorados (CH 2 Cl 2 p.e.); Redução de impactos ambientais por processos de manutenção e limpeza. Fevereiro de 2014 pag. 22

23 Em resumo... Dimensão Económica: Redução do risco de restrições de tráfico por causas atmosféricas; Facilita o cumprimento legislativo sobre contaminantes; Redução de custos de manutenção dos edifícios. Fevereiro de 2014 pag. 23

24 Em resumo... Dimensão Social: Redução da incidência de doenças respiratórias na população; Melhora a segurança e saúde dos trabalhadores no ambiente urbano; Melhora a aparência dos edifícios e praças públicas. Fevereiro de 2014 pag. 24

25 Obrigado pela vossa atenção Fevereiro de 2014 pag. 25