Utilização de GRC Glass Reinforced Concrete e de Dióxido de Titânio como materiais inovadores para fachadas de edificações.

Seminário Tecnologia de vedações com foco em desempenho e produtividade Porto Alegre 29 de junho de 2017 Utilização de GRC Glass Reinforced Concrete e de Dióxido de Titânio como materiais inovadores para fachadas de edificações. Denise C. C. Dal Molin Profa. Titular do Departamento de Engenharia Civil e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil NORIE, da UFRGS.

Canteiro de obras da década de 50 (John, 2014)

(John, 2014)

Precisamos evoluir...

Alvenaria de vedação com blocos cerâmicos

Alvenaria de vedação com blocos cerâmicos não estruturais

Evoluindo... alvenaria de vedação racionalizada

chapisco mestras

aplicação da argamassa sarrafeamento acabamento

pintura

Evoluindo... Painéis de concreto pré-moldados

NOVAS PERSPECTIVAS Materiais inovadores para fachadas de edificações GRC Glass reinforced concrete Concreto reforçado com fibra de vidro

(http://fp.cz/en/)

(https://theconstructor.org/concrete/glass-fiber-reinforced-concrete/4773/)

(http://www.canbuild.com.hk/)

Passageway of Ceremonial Court in Education City. Doha, Qatar (http://www.asergeev.com)

Le opere di Zaha Hadid l'heydar Aliyev Center di Baku, Azerbaijan (http://www.varesenews.it)

London Olympic Aquatic Centre - 2012 (www.detail-online.com, 2016)

Indústria de Pré-moldados - Siscobrás

Fibra de vidro Incombustível Flexível Excelentes propriedades mecânicas Produzidas de modo econômico

Novas perspectivas GRC Self compacting glass reinforced concrete Concreto auto-adensável reforçado com fibra de vidro SC-GRCC Self Compacting Glass fibre Reinforced Cement Composit Compósito cimentício auto-adensável reforçado com fibra de vidro

MATERIAIS CONSTITUINTES Fibra de vidro AR Água Ar Aditivo Adição Aglomerante Agregado miúdo

ETAPAS DO ESTUDO PARTE A: Otimizar esqueleto granular PARTE B: Otimizar pasta PARTE C: Otimizar adição de fibra PARTE D: Caracterizar compósito PARTE E: Desenhar diagrama de dosagem PARTE F: Utilizar método de dosagem PARTE G: Testar adição de outra fibra PARTE H: Comparar com GRC convencional (ZECHMEISTER E DAL MOLIN, 2016 NORIE)

(ZECHMEISTER E DAL MOLIN, 2016 NORIE)

(ZECHMEISTER E DAL MOLIN, 2016 NORIE) 350 300 250 F LOP (N) B15.3 F3 - fibra perpendicular ao esforço 200 150 100 50 0 Δ LOP (mm) 0 2 4 6 8 10 12 350 300 250 F LOP (N) B15.3 F7 - fibra paralela ao esforço 200 150 100 50 0 Δ LOP (mm) 0 2 4 6 8 10 12

Tenacidade na flexão (J) 0,40 Perpendicular Tb (J = N.m) 0,37 0,35 Paralela 0,30 0,27 0,25 0,20 0,15 0,16 0,10 0,09 0,05 - A20.3 B15.3 (ZECHMEISTER E DAL MOLIN, 2016 NORIE)

(http://www.pre-cast.org/)

Museu Iberê Camargo - Porto Alegre término da construção (2008)

Museu Iberê Camargo - Porto Alegre término da construção (2008) UTILIZAÇÃO Museu Iberê Camargo - Porto Alegre

Museu Iberê Camargo (2016)

(Petrucci e Dal Molin, NORIE, 2000)

NOVAS PERSPECTIVAS Materiais inovadores para fachadas de edificações Dióxido de Titânio

TiO 2 - FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA Um fotocatalisador é uma substância semicondutora que pode ser quimicamente ativada pela incidência de luz resultando em uma reação de oxi-redução.

TiO 2 Mecanismo de ação Dióxido de titânio (TiO 2 ): semicondutor, autolimpante Degradação compostos orgânicos Banda de condução Condutividade Elétrica Banda de valência (QUADROS; SCHIRMER, 2008)

TiO 2 Mecanismo de ação ABSORÇÃO DE LUZ PELA CLOROFILA ABSOÇÃO DE LUZ PELO FOTOCATALISADOR TiO 2 Ohama e Van Gemert (2011)

TiO 2 Mecanismo de ação Hidrofilicidade sem TiO 2 com TiO 2 formação de gotas formação de lâminas d'água (Benedix et al., 2000)

TiO 2 Mecanismo de ação degradação dos poluentes autolimpeza da superfície

TiO 2 Formas cristalográficas

TiO 2 Efeitos da fotocatálise Dióxido de titânio (TiO 2 ): A partir de fontes renováveis (radiação solar e água da chuva): Efeito autolimpante Antibactericida Purificação da água Efeito antiembaçante Luz + TiO 2 Purificação do ar (adaptado de BENEDIX et al., 2000)

Dióxido de titânio (TiO 2 ) Quimicamente estável Não apresenta toxicidade Disponível (9º material mais abundante na superfície da Terra) Relativamente barato (R$ 250,00/kg) Atividade fotocatalítica alta Compatibilidade com os materiais tradicionais da construção civil: Adicionado à mistura, em pó ou suspensão aquosa Aplicado como revestimento, em tinta ou película (suspensão aquosa)

Caracterização química do TiO 2 Análise microestrutural do TiO 2 a partir do MEV elétrons secundários Composição mineralógica do TiO 2 obtida a partir de análise por Difração de Raios X

TiO 2 Utilizações Catedral de Misericórdia (Roma): estrutura em concreto branco aparente com utilização do cimento com TiO 2 na composição 2003 2014

Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como promotor da autolimpeza de fachadas expostas ao microclima urbano (Áustria, Dal Molin e Masuero, 2015 NORIE)

Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como promotor da autolimpeza de fachadas expostas ao microclima urbano 0 % 5 % 10% TiO 2 (Áustria, Dal Molin e Masuero, 2015 NORIE)

Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como promotor da autolimpeza de fachadas expostas ao microclima urbano Exposição das amostras Manchamento: Rodamina B TiO 2 incorporado às argamassas Norte Sul Leste Oeste (Treviso e Dal Molin, 2016 NORIE)

Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como promotor da autolimpeza de fachadas expostas ao microclima urbano 0 de inclinação 0% TiO 2 5% TiO 2 3 dias 7 dias 14 dias Influência do teor de TiO 2, orientação solar e inclinação da superfície 10% TiO 2 15% TiO 2 Manchamento: Rodamina B TiO 2 incorporado às argamassas (Treviso e Dal Molin, 2016 NORIE)

(Treviso e Dal Molin, 2016 NORIE) Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como promotor da autolimpeza de fachadas expostas ao microclima urbano N 45 0% 5% 10% 0 dias 3 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias 42 dias 56 Influência do teor de TiO 2, orientação solar e inclinação da superfície 15% 0 dias 3 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias 42 dias N 90 0% 5% 10% 15% Manchamento: Rodamina B TiO 2 incorporado às argamassas

(Treviso e Dal Molin, 2016 NORIE) Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como promotor da autolimpeza de fachadas expostas ao microclima urbano 0 dias 3 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias 42 dias 5 N S 45 0% 5% 10% 15% Influência do teor de TiO 2, orientação solar e inclinação da superfície 0 dias 3 dias 7 dias 14 dias 21 dias 28 dias 42 dias 56 N S 90 0% 5% 10% 15% Manchamento: Rodamina B TiO 2 incorporado às argamassas

(Viapiana el al, 2015 NORIE) Estudo exploratório Métodos para a análise: 1. Duas áreas de fachada: uma foi limpa outra não; 2. Dividiu-se as mesmas em 4 amostras; 3. Aplicou-se uma solução de 5% de TiO 2 em 2 amostras. 4. A solução foi preparada com agitador magnético, por 30 minutos, e a aplicação foi feita com pistola de pressão a fim de manter uma forma uniforme e constante;

(Viapiana el al, 2015 NORIE) Estudo exploratório Solução de TiO 2 em água deionizada sendo solubilizada em agitador magnético para melhor dispersão das partículas. Aspersor ou pistola de pressão para aplicação da solução nas superfícies a serem tratadas

Aplicação superficial de solução de TiO2 sobre crescimento biológico. (Viapiana el al, 2015 NORIE)

Superfície após seis meses da aplicação (Viapiana el al, 2015 NORIE)

com TiO 2 com TiO 2 sem TiO 2 sem TiO 2 (Viapiana el al, 2015 NORIE)

(Lamego Guerra, Masuero e Dal Molin, 2016 NORIE) FASE 1 FASE 2 Análises a partir de amostras históricas Análises a partir de amostras moldadas

Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como agente de prevenção e recuperação da biodeterioração de prédios históricos (Lamego Guerra, Masuero e Dal Molin, 2016 NORIE)

Amostras da superfície controle (Sem TiO2) (Lamego Guerra, Masuero e Dal Molin, 2016 NORIE) Maior diversidade de fungos Amostras da superfície tratada (Com TiO2) Menor diversidade de fungos Avaliação da eficiência do fotocatalizador TiO 2 como agente de prevenção e recuperação da biodeterioração de prédios históricos

(Lamego Guerra, Masuero e Dal Molin, 2016 NORIE) APLICAÇÃO DE TITÂNIO EXPOSIÇÃO À LUZ NATURAL POR APROXIMADAMENTE 30 DIAS FACHADAS AUTOLIMPANTES Filamento de fungo Estruturas biológicas Ovo de ácaro Filamento de fungo ressecado Redução das estruturas biológicas 50 µm 50 µm

AGENTES BIOLÓGICOS FACHADA POSTERIOR CASA GODOY (1907)

AMBIENTE 02

AMBIENTE 03

IMAGENS EM LUPA ESTEREOSCÓPICA

A PARTIR DA CARACTERIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE MATERIAIS; SELEÇÃO DOS ISOLADOS MAIS ATIVOS; MOLDAGEM DE AMOSTRAS, APLICAÇÃO DO TiO2 E INOCULAÇÃO MONITORAMENTO LUZ UVA

4 concentrações do TiO2/água deionizada Fungo isolado Aspergillus Fungo isolado Fusarium Avaliação do fotocatalisador em condições controladas de laboratório (umidade relativa, temperatura e incidência de luz constantes), adicionado em substrato de argamassa, traço em massa 1:2 (cal:areia) para o fungo Cladosporium. Crescimento mais evidente Suspensão e contagem de esporos Inóculo concentração de 10 esporos/ml 6 Placa com meio nutricional AMOSTRA COM FOTOCATALISADOR AMOSTRA SEM FOTOCATALISADOR Repetições em placas para os dois fungos Avaliação do fotocatalisador em condições controladas, com diferentes concentrações para dois isolados de fungos.

Estudo para aplicação prática Prédio da antiga loja Guaspari: estudo da viabilidade do uso de TiO 2 para o restauro da fachada

(Pedrollo, Masuero e Dal Molin, 2017 NORIE) Estudo para aplicação prática sem TiO 2 1 dia 6 dias 10 dias 13 dias com TiO 2

Estudo para aplicação prática

Considerações finais Utilização de GRC Glass Reinforced Concrete e de Dióxido de Titânio como materiais inovadores para fachadas de edificações Viável técnica e economicamente

Seminário Tecnologia de vedações com foco em desempenho e produtividade Porto Alegre 29 de junho de 2017 Utilização de GRC Glass Reinforced Concrete e de Dióxido de Titânio como materiais inovadores para fachadas de edificações. OBRIGADA PELA ATENÇÃO Denise Dal Molin / NORIE UFRGS dmolin@ufrgs.br