1 as Jornadas de MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO 229 NOVAS TECNOLOGIAS NA REPARAÇÃO E PROTECÇÃO DE ESTRUTURAS INOVAÇÃO TECNOLOGICA EM RESINAS DE INJECÇÃO. NANO SECÇÃO, NANO CRISTALIZAÇÃO E CRIPTO-CRISTALIZAÇÃO DINÂMICA EM ARGAMASSAS DE REPARAÇÃO E PROTECÇÃO / DySC Technology -Dynamic SynCrystallisation LUÍS CALRETAS ANTUNES Director Técnico / Internacional Product Manager MC-Bauchemie Portugal SUMÁRIO O Desenvolvimento tecnológico MC-Bauchemie incide substancialmente na área de reparação e protecção de estruturas, toda esta tecnologia é proveniente de estudos químicos e físicos em casos práticos de processos de reparação existentes. Os temas a abordar vão incidir em novos produtos de injecção de fissuras com a função de restabelecimento estrutural, selagens dinâmicas de altas pressões de água e humidades, também argamassas de reparação com porosidades baixas, argamassas de protecção com altas resistências químicas e mecânicas tanto como resistências a altas temperaturas. NOVAS TECNOLOGIAS DE INJECÇÃO O Desenvolvimento tecnológico das resinas de injecção nasce na necessidade de resolver um grupo patológico existente nas estruturas desde o seu início e durante o seu desenvolvimento através dos anos, dentro desse grupo de patologias podemos salientar as seguintes; fissuração, juntas de betonagem entre ligações de elementos, pequenas e grandes infiltrações, infiltrações generalizadas, humidades ascensionais, solos e elementos estruturais com problemas de estabilização, etc.
230 JMC 2011 Inicialmente foram desenvolvidas algumas famílias de produtos; produtos de base Poliuretano ou de base Epoxy, os últimos anos trazem-nos novas famílias de produto como as resinas Hidroestruturais flexíveis e rígidas e mais alguns produtos híbridos. A tecnologia de injecção não é composta somente pelo produto injectado mas sim pelos próprios equipamentos de injecção que são desenvolvidos atendendo as necessidades e também pela experiência técnica obtida através dos anos. Resinas Epoxy Este tipo de produto é 100 % sólido e é utilizado essencialmente em restabelecimento estrutural ou juntamente com elementos de reforço, esta família consegue atingir viscosidades muito baixas (70 mpas) e resistências muito altas (100 N/mm2) tanto como Módulos de elasticidade dinâmicos de 2.500 Mpas. Com este tipo de produto conseguimos injectar fissuras com 50 µ de abertura e atendendo a nossa tecnologia de baixa tensão superficial conseguimo-lo com menos 50 % da pressão necessária, esta tecnologia garante não criar micro-fissuração ramificada dentro da estrutura e reparação, significa que não é somente a viscosidade que define o poder de penetração mas sim também a tensão superficial do produto, podemos atribuir este exemplo;
1 as Jornadas de MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO 231 A tensão superficial da Água é de 0,0722 N/m com 1 mpas, a Tensão superficial do Mercúrio é de 0,4650 N/m com 17 mpas. Para obtermos o mesmo resultado de impregnação no betão com estes diferentes materiais água e mercúrio, para obtermos o mesmo resultado de volume injectado em betão necessitamos de uma pressão de 10 bar para a água e de uma pressão de 4000 bar para o mercúrio. Com tudo isto a nossa tecnologia de resinas de injecção além de viscosidade baixa apresenta menos 40 % de tensão superficial em relação ao normal, esta característica faz reduzir as pressões de injecção dentro da estrutura, melhora a capacidade e rapidez na introdução do produto e garante na totalidade o preenchimento de todos os vazios e fissuras. Resina de base Poliuretano Esta família de produto foi desenvolvida com diferentes famílias de Poliuretanos e outros produtos híbridos, essencialmente este tipo de produto é para situações em contacto com água, hoje em dia com este produto conseguimos fazer restabelecimento estrutural, consolidação de terrenos, selagens dinâmicas a altas pressões e baixas pressões etc, é a família de produto mais versátil e com maior capacidade de resolução de problemas. Com este produto conseguimos injecção submersa com e sem expansão, resistências de 60 N/mm2, viscosidades de 80 mpas e sistema Tixotrópicos tanto como reacções em 1 segundo.
232 JMC 2011 Resina Hidro-Estrutural Este produto é um composto de base acrílico que consegue viscosidades bem mais baixas do que os produtos anteriores atendendo que são produtos com base aquosa, viscosidades entre os 3 e 30 Mpas, este tipo de produto serve essencialmente para consolidação de elementos (Fig. 2), impermeabilizações por área (Fig. 3) e selagem entre elementos (Fig. 1). Tipo de produto base é como um Gel que consegue grandes aderências e impregnações, hoje em dia conseguimos desenvolver na mesma família um sistema com a resistências de 14 N/mm2, este tipo de produto com 3 mpas de viscosidade consegue penetrar em poros capilares polimerizando e consolidando o elemento. Figura 1 Figura 2 Figura 3
1 as Jornadas de MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO 233 TECNOLOGIA EM ARGAMASSAS DE REPARAÇÃO E PROTECÇÃO Quase todos os compósitos cimentícios, como o betão, argamassas, micro-cimentos etc, são produtos que apresentam variados índices de porosidade, mesmo tratando-se de produtos densos e compactos após o seu processo de cura final muitos atingem 25 % de porosidade. Esta estrutura de porosidade é composta por Poros de Densificação, Micro Poros, Poros Capilares e Gel Poros. Estas cavidades podem ser parcialmente ou completamente interligadas. Isso torna a matriz acessível a penetração de CO2 e H2O a partir do exterior. Em termos de capacidade de difusão de vapor de água esta é muitas vezes considerada vantajosa, no entanto, em certas áreas de aplicação, como em estruturas com exposições agressivas (cloretos, sulfatos etc.) esta questão "porosidade" é realmente uma desvantagem atendendo que o Ca(OH)2 irá ser altamente prejudicado. Todo o desenvolvimento tecnológico vai de encontro a melhores resultados a nível de durabilidade e desempenho dos produtos, significa; custo benefício e maior rentabilidade para quem o aplica e usufrui do sistema. Existem variados factores para melhorar este tipo de produto; o primeiro será a relação água-cimento (aglutinantes). Uma relação ideal de água para o cimento é de 0,40, isto resulta em um baixo volume de poros. As maiores razões de água-cimento conduzem sobretudo a um aumento da participação dos poros capilares e, portanto, aumentar a permeabilidade da água.
234 JMC 2011 Como melhoramento deste índice de porosidade desenvolvemos uma matriz com base na Tecnologia Nano Secção de agregados e finos complementando um menor volume de vazios ainda antes do elemento ligante, após adição do ligante e alguns aditivos de origem hidráulica e pozolanica, conseguimos um efeito de NanoCristalização rígida (fig. 4) ou CriptoCristalização dinâmica (fig. 5) aumentando a densificação e reduzindo substancialmente o índice de porosidade nos nossos produtos argamassas de reparação e protecção. Os aditivos são substâncias que estão uniformemente distribuídas para melhorar a distribuição granulométrica, trabalhabilidade ou para optimizar a matriz de cimento em escala micro e nano. O sistema de Cripto-Cristalização dinâmico DySC -Technology (Dynamic SynCrystallisation) melhora o comportamento resistência / flexão (E MODULO), este sistema desenvolveu uma tecnologia revolucionária que além da reduzir a porosidade dos materiais de construção de base cimento consegue aumentar as suas resistências mecânicas, química e ao fogo, também altas resistências em contacto com água Potável sem a necessidade de produtos orgânicos (polímeros) e sem interferir na sua qualidade. Este tipo de produto obtém excelentes resultados de resistência a sulfatos e a cloretos, tanto a nível submerso e emerso, zonas de maré e zonas com forte exposição à intempérie. Figura 4 Figura 5
1 as Jornadas de MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO 235 A resistência de um material à base de cimento é formada com os componentes do clínker do cimento, o que leva a formação de pequenos cristais desde a superfície ao interior firmemente interligados, Nano partículas nas cavidades - em DySC Technology - agora em acção como como pequenas sementes de cristalização adicionais que levam à formação de nova fase, portanto, a uma mineralização completa da estrutura de vazios. A partir da solução dos poros formam géis na área alcalina que consolidam e selam na totalidade a matriz. Estes géis Criptocristalinos estão em equilíbrio dinâmico com as fases cristalinas. Ao longo do tempo a estrutura da matriz tornar-se mais refinada, diminui a porosidade total e distribuição de tamanho dos poros é optimizado ao longo do tempo. Dias Com este tipo de tecnologias conseguimos classes de resistência ao incêndio F 90 e F 120 da ISO 834, neste tipo de teste as argamassas são submetidas a temperaturas de 1350 ºC durante duas horas sem poder fragmentar. Com estes requisitos estes produtos são aceites pela Autoridade Federal Alemão de túneis e Linhas ferroviárias ZTV-ING.
236 JMC 2011 AGRADECIMENTOS Em nome da MC-Bauchemie, faço os meus agradecimentos a FEUP / Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, pelo convite que nos foi feito com a finalidade de podermos demonstrar todo o desenvolvimento tecnológico nas diversas áreas em que intervimos. REFERENCIAS
1 as Jornadas de MATERIAIS NA CONSTRUÇÃO 237 Ponte Vasco da gama Restabelecimento estrutural e protecção de estruturas em maré Barragem do Alqueva Estanquidade de altas pressões de água e protecção de estruturas Túneis da Madeira Restabelecimento estrutural, selagem de fissuras e selagem entre elementos
238 JMC 2011 Canal Cuba Vidigueira Selagem de fissuras, reparação e protecção de estrutura Praça de touros Campo pequeno Consolidação de estruturas antigas, reparação e protecção