Laboratório de Materiais e Técnicas de Construção

2024 - Atual

Reforços Poliméricos Impressos em 3D na Manufatura Aditiva de Matrizes cimentícias: Estudo de Arquiteturas Complexas Inspiradas na Natureza

Descrição: Este projeto de pesquisa propõe a integração da Manufatura Aditiva (MA) e de compósitos têxteis para reforço de materiais cimentícios, visando aprimorar suas propriedades mecânicas, como resistência à tração e tenacidade. O foco é desenvolver reforços poliméricos 3D, inspirados em estruturas naturais, para serem inseridos em matrizes cimentícias, otimizando a capacidade de absorção de cargas e a ductilidade dos compósitos. A pesquisa envolve a utilização de filamentos poliméricos (ABS, PETG e PLA) e sua avaliação quanto à compatibilidade com a matriz cimentícia, além de testes mecânicos e térmicos para selecionar os materiais mais adequados. A modelagem das malhas poliméricas será realizada com software paramétrico, e os compósitos resultantes serão caracterizados por ensaios de flexão e análise de fratura. O projeto também busca promover práticas de construção sustentável, alinhando inovação tecnológica com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), contribuindo para a construção civil mais resiliente e eficiente.

2024 - Atual

LAC-3D - Ligantes Alternativos e Concretos para Impressão 3D

Descrição: O uso da I3D de materiais cimentícios como método construtivo é uma realidade em alguns países; contudo, o Brasil ainda está muito aquém de dominar esta tecnologia. Simultaneamente, a comunidade técnica e científica internacional tem se empenhado na busca de materiais e soluções construtivas mais sustentáveis, visando mitigar os altos impactos ambientais causados pela indústria da construção principalmente pela produção do cimento Portland. Assim, este projeto propõe o uso de ligantes alternativos ao cimento Portland para a produção de compósitos destinados a aplicações de I3D.

2022 - Atual

Desenvolvimento de pavimentos rígidos sustentáveis produzidos com cimentos à base de calcário e argila calcinada, visando o melhoramento da infraestrutura rodoviária brasileira

Descrição: CNPq/FNDCT/MCTI 15/2022 - Faixa A - R$ 200.000,00. O modal rodoviário é o principal meio de transporte de cargas e pessoas no Brasil. Pavimentos rígidos (PR) apresentam vida útil superior aos pavimentos asfálticos (PA), reduzindo a necessidade de manutenção e restauro e, consequentemente, de interrupções da rodovia e geração de resíduos. Contudo, o custo de implementação mais alto e o elevado impacto ambiental associado à produção do cimento Portland são os principais entraves econômico e ambiental para o uso de PR em larga escala. Assim, este projeto propõe o desenvolvimento de PR produzidos com concretos à base de cimentos de calcário e argila calcinada (LC³). A problemática central é alavancar o uso de PR no país através do uso de cimentos mais baratos e sustentáveis. Isso viabilizará a implementação de pavimentos mais duráveis, e de custo e impacto ambiental reduzidos em comparação aos PR de concreto Portland disponíveis hoje. Especificamente, espera-se demonstrar que concretos produzidos com cimento LC³ apresentam desempenho (mecânico e durabilidade) equivalente ou superior ao dos concretos Portland utilizados atualmente em PR. O uso de argilas em substituição parcial ao clínquer possibilita reduções de ~30% nas emissões de CO2, resulta em propriedades mecânicas equivalentes e durabilidade superior à do concreto Portland. Aliado a isso, a ampla disponibilidade de argilas no território brasileiro e a possibilidade de usar argilas menos nobres na produção de LC³ trazem potencial para redução significativa do custo do concreto, tornando os PR mais competitivos de um ponto de vista econômico. Para a execução deste projeto, argilas serão selecionadas, caracterizadas e processadas. Em seguida, serão produzidas pastas matrizes (pastas) a serem empregadas nos concretos, com cimentos LC³ e Portland, avaliando sua a fluidez, cinética de reação e microestrutura. Posteriormente, serão produzidos concretos empregando as matrizes desenvolvidas, avaliando suas propriedades no estado fresco, mecânicas, e de durabilidade.

2022 - Atual

NanoCem3D: Compósitos cimentícios micro e nanoreforçados para impressão 3D

Descrição: Chamada CNPq/MCTI/FNDCT Nº 18/2021 - UNIVERSAL - Faixa A - Grupos Emergentes - Até R$ 165.000,00. A impressão 3D (I-3D) é uma técnica de alta produtividade e precisão com consumo de material otimizado. O uso da I-3D de materiais cimentícios como método construtivo é uma realidade em alguns países; contudo, existem desafios para consolidá-la dentro da indústria da construção. Os compósitos cimentícios aplicados à I-3D têm novas exigências no estado fresco e endurecido quando comparado com materiais para aplicações tradicionais. Neste contexto, a otimização das propriedades reológicas e mecânicas dos compósitos para esta aplicação específica é fundamental. Os principais desafios encontrados são: atingir uma trabalhabilidade adequada que permita a extrusão, mas ainda resista ao peso das camadas sobrepostas de material ainda fresco; e a aderência entre as camadas depositadas sucessivamente. Para contornar problemas mecânicos/de aderência em concreto, costuma-se usar macrofibras (metálicas ou poliméricas), porém estas são inviáveis para I-3D em virtude de limitações executivas. Assim, este projeto avaliará a incorporação de micro/nanofibras de diferente tipo (carbono, SiC, etc.) para a melhoria das propriedades mecânicas de elementos impressos, avaliando também o impacto destas nas propriedades reológicas e adequação à impressão. Complementarmente, será avaliado o uso de ligantes alternativos (geopolímeros), contribuindo para o desenvolvimento de elementos construtivos sustentáveis. O uso de micro/nanofibras em matrizes cimentícias tem sido amplamente investigado nos últimos anos, levando à incrementos significativos no desempenho mecânico. Contudo, a aplicação destes micro/nanoreforços praticamente não foi explorado para aplicações em I-3D. Assim, a partir da integração de TCCs, dissertações e teses, bem como um programa experimental interinstitucional, será avaliado o efeito da incorporação de micro/nanofibras nas propriedades reológicas, impressibilidade, mecânicas e microestruturais de compósitos cimentícios produzidos com ligantes Portland e alternativos.