Desenvolvimento e avaliação de composições cimentícias ecoeficientes para aplicação como impressão 3D

• Processo: 20/01515-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Construção Civil
• Pesquisador responsável: Rafael Giuliano Pileggi
• Beneficiário: Francisco Jordão Nunes de Lima
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/50343-2 - Plano de desenvolvimento institucional na área de transformação digital: manufatura avançada e cidades inteligentes e sustentáveis (PDIp), AP.PDIP
• Assunto(s): Indústria da construção Materiais de construção Ecoeficiência Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ecoeficiência | impressão 3D | Manufatura Aditiva | Materiais Cimenticios | Materiais de Construção

Resumo

A indústria da construção civil precisa se modernizar em decorrência de pressões por parte da sociedade, do mercado e em virtude dos impactos ambientais. Neste sentido, a indústria da construção civil tem financiado o desenvolvimento de pesquisas balizadas basicamente em aumentar a produtividade, melhorar a eficiência dos métodos construtivos, reduzir tempo, custo e materiais na produção, limitar a dependência da mão de obra e ao mesmo tempo melhorar a qualidade dos trabalhos. A solução apontada por muitos pesquisadores é o desenvolvimento e inserção da tecnologia de manufatura aditiva (MA) na construção civil, sendo a mais indicada a do método de extrusão de fio. Essa técnica compreende um conjunto de operações controladas por computador, baseadas na extrusão de pastas cimentícias para criação de componentes camada por camada. No entanto, a consolidação de tal técnica depende, dentre outras coisas, do desenvolvimento de uma composição cimentícia adequada, pois o consumo de cimento nestas soluções é elevado, sendo este o principal desafio desta pesquisa. A pasta cimentícia requer alto teor de finos e ultrafinos, em parte, devido a retirada de agregados graúdos da composição para ter menos interferência sobre o fluxo, do ponto de vista reológico. O desenvolvimento de tais composições com elevado consumo de cimento, principalmente pela dificuldade de adequação das propriedades reológicas durante o processo de extrusão/impressão 3D. Para tanto, são necessários aditivos orgânicos nas composições e o adequado proporcionamento das matérias-primas com base em conceitos de empacotamento de partículas, de modo a garantir ganho de resistência e evolução do módulo elástico do material em um curto espaço de tempo. Nesse contexto, no projeto de mestrado pretende-se desenvolver composições cimentícias extrudáveis com baixo consumo de ligante, para aplicação na construção civil pela técnica de impressão 3D por extrusão de fio. Visa-se contribuir para melhoria da produtividade das atividades da construção e minimizar os impactos socioambientais e econômicos. Para alcançar esse objetivo, inicialmente será feita a caracterização física, química e mineralógica dos materiais e, em seguida serão avaliadas as propriedades das composições tanto no estado fresco quanto no endurecido, comparando-as a uma argila adotada como referência do potencial de extrusão. Ao final será impresso um componente cimentício com a composição desenvolvida com baixo consumo de ligante e as características comparadas com um produto cerâmico queimado. (AU)