Incorporação de resíduo da indústria petrolífera em argamassas de cal hidráulica para a reabilitação de edifícios

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Actualmente o país dispõe de património construído significativo, que obviamente vai precisando de manutenção e reparação para ir assegurando as suas funcionalidades com segurança. Neste sentido, a reabilitação de edifícios é necessária à preservação dos seus aspectos funcionais enquanto, concomitantemente, concorre para a mitigação dos impactos ambientais do sector da construção, particularmente, se reutilizar resíduos industriais. Neste contexto, o presente trabalho final de mestrado pretende avaliar a viabilidade de incorporar o catalisador exausto da unidade de “cracking” catalítico (FCC), gerado na refinaria da Petrogal, em Sines, como substituto parcial da cal hidráulica deargamassas para reabilitação de edifícios. A campanha experimental incluiu o estudo de três famílias de argamassas de cal hidráulica, sendo que uma das famílias eram argamassas comerciais para reabilitação de edifícios - que neste trabalho foram usadas para referência - e as outras duas famílias eram argamassas nas quais a cal hidráulica foi substituída parcialmente entre 0 e 10%, em massa, pelo catalisador exausto de FCC. Estas duas famílias de argamassas diferiram entre si nas areias que se usaram na sua preparação (numa das famílias usou-se areia mista predominantemente siliciosa, na outra areia calcária). Os ensaios realizados no estado fresco foram: consistência por espalhamento (no qual se considerou o valor do espalhamento constante, variando a quantidade de água inserida nas argamassas) e o ensaio de massa volúmica. No estado endurecido das argamassas avaliaram-se: as resistências mecânicas à flexão e à compressão aos 28 e 91 dias de hidratação; a absorção de água por capilaridade e a respetiva secagem; a permeabilidade à água líquida; a velocidade de propagação de onda ultrassónica; a resistividade eléctrica; a variação dimensional e a tensão de aderência ao suporte. Os resultados deste estudo mostraram que a incorporação do resíduo de FCC em argamassas de cal hidráulica contribui para o aumento da resistência à compressãoquando comparados com os valores de resistência mecânica das argamassas cujo ligante era, apenas, cal hidráulica. Este comportamento é atribuído à elevada actividade pozolânica do resíduo de FCC. A presente dissertação permitiu, ainda, concluir que, o aumento da quantidade do resíduo de FCC incorporado, tendencialmente conduz a valores de resistividade eléctrica maiores, tanto aos 28 como aos 91 dias de idade, e por outro lado o aumento da quantidade de resíduo de FCC incorporado contribui para a diminuição do coeficiente de absorção de água por capilaridade aos 28 dias. Relativamente à variação dimensional, verifica-se que independentemente das condições de cura adoptadaspara as argamassas – dentro ou fora de água - estas sofrem retracção apresentando aos 91 dias de idade, valores superiores aos 28 dias de idade. No entanto, na gama de teores de incorporação de resíduo estudada, os valores da retração não são,tipicamente, influenciados pela quantidade de resíduo presente no ligante, embora, nas argamassas sujeitas à cura fora de água, preparadas com areia siliciosa se observe uma ligeira tendência para o aumento da retracção, à medida que se aumenta a quantidade de resíduo de FCC, tanto aos 28 como aos 91 dias de hidratação .

Abstract: Nowadays the country is dealing with some built heritage, which will obviously need maintenance and repair to ensure their functionality safely. Therefore, the resources to the building rehabilitation is a necessary practice to preserve functions but also to mitigate the environmental impacts of the construction sector, specially if it reuses industrial wastes. This work intends to evaluate the viability of using the spent catalyst generated by the fluid catalytic cracking (FCC) unit as a partial replacement of hydraulic lime forrehabilitation mortars. This waste is generated in the FCC unit at Sines Refinery (owned by Portuguese oil company, Petrogal) The experimental program included the study of three families of hydraulic lime mortars, one of the families were commercial hydrated lime mortar, used for reference and the other two families were mortars where the lime has been replaced partially between 0 and 10 % in mass, with waste FCC. These families of mortars differ in the sands present in their constitution (where as in one case it is sand predominantly siliceous in the other family is limestone sand). The tests that were done in the fresh state were: a flow consistence (in which was considered the value of the flow constant, varying the amount of water inserted) and the density test. In the hardened state were evaluated: the flexural and compressive mechanical strengths, at the 28th and the 91st days of hydration; the water absorption by capillarity and its drying; the permeability to liquid water; the propagation velocity of the ultrasonic wave; electrical resistivity; dimensional variation and tension adherence to the support. This study showed that the incorporation of the waste FCC in hydraulic lime mortars, contribute to the increase of the compressive strength when compared to the strength values of the mortars that only uses only hydraulic lime as binder. This dissertation also allowed to conclude that the increased amount of the incorporated waste FCC tends to lead to higher electrical resistivity values, both at the 28th and at the 91st days of age and on the other hand increasing the amount of incorporated waste FCC contributes to reduce the coefficient of capillarity at the 28th day. Regarding the dimensional variation, it appears that independently of the curing conditions adopted for mortars - in or out of water - these always suffer shrinkage at the 91st day, higher values than at the 28th day. However, the shrinkage values and not typically influenced by the amount of waste FCC used, although in the mortars cured outside of water and prepared with siliceous sand it was observed a slight tendency to shrinkage, as the amount of waste FCC was increased, both at the 28th and at the 91st days of hydration.