Estudo da influência do nevoeiro salino nas propriedades de calcários portugueses

O nevoeiro salino é um agente de meteorização importante para a maioria dos materiais de construção. Os produtos em pedra natural não são exceção. A estrutura das rochas geralmente apresenta características texturais (rede de poros, microfissuras, fissuras, planos de xistosidade, etc.), que facilitam a penetração do nevoeiro salino na pedra e a condensação no seu interior. A presença da solução salina pode conduzir à degradação da rocha e em casos extremos, à sua total desintegração, através de mecanismos físicos decorrentes da cristalização de sais, da hidratação destes, ou de distintas dilatações/retrações térmicas entre sal e rocha. Contudo, a pedra também pode ser alterada por processos químicos, dos quais a dissolução dos carbonatos é um exemplo. Entre os principais tipos de rocha explorados em Portugal, os calcários são particularmente suscetíveis ao nevoeiro salino, posto que geralmente apresentam porosidades abertas com valores elevados e uma rede de poros que permite uma penetração mais profunda do nevoeiro salino na estrutura da pedra. O estudo do comportamento dos calcários ao nevoeiro salino assume particular importância em Portugal, devido ao facto do país possuir uma orla costeira extensa, grande parte da qual sob a influência de nevoeiro salino. É o litoral que apresenta a maior densidade populacional e, consequentemente, onde se concentram as construções. Além disto, Portugal possui vastas reservas de calcários ornamentais, que são utilizados em larga escala como materiais de construção, desde tempos imemoriais e cuja procura pelo mercado externo, tem vindo a sofrer um incremento significativo. Para este estudo foram selecionados seis calcários portugueses amplamente aplicados e com propriedades físico-mecânicas diferentes. Depois de analisadas as suas características petrográficas, químicas e as principais propriedades tecnológicas, os calcários foram submetidos aos seguintes ensaios de envelhecimento: choque térmico, gelo e nevoeiro salino. A determinação de todas as características tecnológicas através de normas europeias, permitiu uma análise crítica dos respetivos métodos de ensaio e a elaboração de propostas de melhoria de alguns dos métodos. No nevoeiro salino, a avaliação deste ensaio foi complementada com as determinações e análises a seguir apresentadas, não exigidas pela norma europeia: variações na absorção de água e na resistência à flexão; comparação do ensaio em três acabamentos superficiais distintos; análises comparativas de imagens macroscópicas da superfície, de imagens através de lupa binocular e de imagens de eletrões secundários, obtidas com recurso a microssonda eletrónica. Os resultados permitiram avaliar a aptidão dos calcários para os principais tipos de aplicações e, dentro de cada uma, para condições específicas de uso. Assim, foi possível definir as utilizações recomendadas para cada calcário, com o objectivo de maximizar a sua durabilidade. Os ensaios de envelhecimento possibilitaram determinar a resistência dos calcários perante várias condições climáticas específicas, incluindo as existentes em zonas costeiras. A análise detalhada dos resultados do nevoeiro salino reforça o conhecimento de que a porosidade aberta desempenha um papel determinante no comportamento dos calcários neste ensaio de durabilidade. Verificou-se, também, que os acabamentos superficiais grosseiros são mais suscetíveis ao nevoeiro salino, mas menos sensíveis às alterações cromáticas provocadas por este ensaio. Constatou-se que o nevoeiro salino gera perda de brilho nas superfícies com acabamento polido. Por fim, concluiu-se que a perda de massa registada por todas as amostras de calcário ensaiadas, ficou a dever-se essencialmente a processos de dissolução do CaCO3.

Potencial do Sienito Nefelínico de Monchique para incorporação na indústria cerâmica

A procura de novos materiais aumenta dia após dia, obrigando o Homem a procurar e encontrar novas soluções, tendo sempre como critério decisivo, uma exploração económica e ambiental sustentável. É neste âmbito que surge o tema desta dissertação. O objetivo é tirar um maior proveito do sienito nefelínico de Monchique (Portugal), à semelhança de países como a Rússia, Canadá e Noruega, que utilizam esta rocha a nível industrial. Neste trabalho, a investigação foi no sentido de estudar o potencial da rocha portuguesa para a indústria cerâmica. O elevado teor de alumina e álcalis que o sienito nefelínico apresenta na sua constituição, serve de substituto aos minerais atualmente utilizados neste sector, os feldspatos isolados. A alumina serve de estabilizador, promovendo a durabilidade dos materiais pelo aumento da resistência e o conteúdo em álcalis funciona como fundente, diminuindo a temperatura de queima. Desta forma, o Maciço de Monchique ganha uma nova importância económica, sendo uma mais-valia para o país. Para tal, elaboraram-se provetes cerâmicos constituídos por 0, 20, 40 e 60% em peso de sienito nefelínico em mistura com argila. Posteriormente, sujeitaram-se os provetes a três temperaturas diferentes, 900 °C, 1000 °C e 1100 °C e submeteram-se cada um deles a ensaios físicos e mecânicos, para determinar o potencial da incorporação do sienito de Monchique na indústria cerâmica. Os resultados indicaram que a adição de sienito nefelínico melhora as propriedades físicas da argila. Relativamente às propriedades mecânicas, o ensaio de resistência à flexão indicou que, dos vários teores testados, o mais positivo encontra-se na percentagem de 20% de sienito nefelínico, apresentando valores próximos da argila pura utilizada como referência.

Torrefação de biomassa de Arundo donax L. e de Phoenix canariensis com vista à sua valorização energética ou material

A torrefação é vista como um pré-tratamento térmico que introduz modificações na biomassa, ou em resíduos de biomassa, que facilitam o seu processamento mecânico e aumentam a sua estabilidade e densidade energética, potenciando, assim, uma valorização posterior. Neste trabalho, estudou-se o impacte da torrefação na gama de 200 a 350 ºC e tempos de residência entre 15 e 90 min nas propriedades da biomassa proveniente da herbácea Arundo donax L. e das palmeiras Phoenix canariensis, espécies muito abundantes em vários locais do país, tendo em vista a sua posterior valorização. A proliferação descontrolada do arundo e a praga do escaravelho das palmeiras leva a que estas espécies sejam alvo de frequentes operações de remoção. A sua estrutura altamente fibrosa dificulta e encarece estas operações, que acarretam custos significativos para as câmaras municipais, e não se conhecem medidas para a sua valorização material ou energética. A torrefação foi também aplicada a peletes de resíduos de pinheiro, na gama de 200 a 250 ºC e com tempos de residência de 30 e 60 min, para averiguar o seu impacte na qualidade desse biocombustível sólido. A torrefação permitiu obter peletes mais resistentes à biodegradação, devido à redução do teor de humidade para valores residuais, sem aumentar significativamente o seu teor de cinzas e sem afetar de forma relevante a sua durabilidade, o teor de finos ou a densidade aparente. Com a biomassa de arundo e de palmeira obtiveram-se produtos com maior poder calorífico e com melhor moabilidade. No entanto, a acentuada diminuição dos rendimentos mássico e energético e o elevado teor de cinzas constrangem a sua utilização como biocombustíveis sólidos. Desta forma, optou-se por testar a sua valorização como adsorventes do corante azul de metileno, bastante comum, por exemplo, na indústria têxtil, nos curtumes ou nas industrias do papel. Os estudos de adsorção revelaram maior afinidade pelo corante por parte da biomassa sujeita a torrefação mais ligeira, com eficiências de remoção muito próximas das do carvão ativado comercial, para concentrações iniciais de corante até 200 mg/L. As isotérmicas foram melhor ajustadas ao modelo de Langmuir, que revelou capacidades máximas de adsorção na monocamada entre 59,92 e 92,68 mg/g, tendo as curvas de cinética sido melhor descritas pelo modelo de pseudo-segunda ordem. A adsorção é bastante rápida nos primeiros minutos, essencialmente devido a atrações eletrostáticas, sendo inicialmente controlada pela difusão no filme e depois pela difusão nos poros. Os adsorventes revelaram seletividade por um corante catiónico e permitiram dessorção de corante, ao contrário do verificado com o carvão ativado comercial, o que é um aspeto da maior relevância tendo em mente a regeneração do adsorvente e a recuperação do corante.

Conteúdo em Polifenóis totais do vinho em contacto com aparas de madeira e subsequentes características colorimétricas

Neste trabalho fez-se o estudo do conteúdo de polifenóis totais (PT) por reação de Folin-Ciocalteau e das características colorimétricas por espetrofotometria e colorimetria de dois tipos de vinho: branco (Vb) e tinto (Vt) e o estudo evolutivo das mesmas características em soluções hidroalcoólicas (SH), miméticas ao vinho em teor alcoólico e pH. Tanto os vinhos como as soluções estiveram em contacto com vários tipos de espécies botânicas com potencial interesse enológico: Acácia (AC), Cerejeira (CJ), Castanheiro (CT) e Carvalho (CN) em concentrações de 50 g/L, 2 g/L e 6 g/L para as SH, Vb e Vt respetivamente todas elas com quatro graus de queima e duas morfologias: aparas e dominós (apenas SH). As SH-aparas estiveram 11 dias em contacto com as madeiras onde ao final do dia 9 se registou um teor de PT de 1128 (AC), 321 (CJ), 2346 (CT) e 1815 (CN) mg GEA/L para todos com queima ligeira, à exceção de castanheiro, que obteve o máximo na madeira sem queima. Nas SH-dominós o máximo de PT registou-se em carvalho sem queima com 1897 mg GAE/L, quando em contacto com a madeira num período superior a 9 meses. O estudo dos PT nos vinhos mostrou que as madeiras são capazes de os enriquecer com este tipo de compostos registando-se um aumento máximo de 74,44 mg GAE/L e de 979,93 mg GAE/L para os Vb e Vt respetivamente. No estudo colorimétrico por espetrofotometria foram avaliados os parâmetros CIELab de todas as SH e observou-se que L* (luminosidade) tende a diminuir com o grau de queima e com o tempo para todas as madeiras. O parâmetro a* (verde/vermelho) em AC e CJ diminui com os dias e com o grau de queima representando uma diminuição da componente vermelha. O inverso é observado em CT e CN. Por fim, b* (azul/amarelo) tende a aumentar em todas as SH com os dias e a queima tornando a solução mais amarela. Comparando os vinhos com as suas testemunhas, em Vb L* e b* aumentam refletindo-se num aumento da cor amarela e a* é mantido. Nos Vt, L* diminui quando na presença das madeiras e a* e b* aumentam acrescendo a sua componente vermelha. Fez-se a avaliação de alguns voláteis das SH por GC/MS onde foram encontrados compostos com interesses organoléticos como é o caso da lactona do whisky nalgumas graus de queima para as espécies botânicas de cerejeira e carvalho.

Análise da influência da alteração do ângulo de contacto na injectabilidade de grouts

Actualmente, a grande maioria dos monumentos e edifícios antigos que constituem os centros históricos e urbanos necessitam de profundas intervenções de reabilitação. Um dos seus principais problemas incide sobre as alvenarias de pedra que, devido à sua heterogeneidade, apresentam limitações a nível estrutural. Neste contexto, e também para correcção de outras anomalias existentes, são realizadas intervenções de consolidação de modo a torná-las funcionais e seguras face às exigências actuais. Uma das técnicas mais utilizadas de consolidação dessas alvenarias é a injecção de grouts, que tem sido considerada adequada no restabelecimento da compacidade, uniformidade de tensões e continuidade entre diferentes panos de alvenaria antiga. A utilização desta técnica de consolidação tem como objectivo não só aumentar a compacidade da parede de alvenaria através do preenchimento dos vazios existentes e, consequentemente, a resistência mecânica do meio injectado, mas também criar uma ligação entre os diferentes panos, incrementando o comportamento monolítico da alvenaria. Outro aspecto não menos importante a ter em conta numa injecção de grout reside na compatibilidade com os materiais existentes. Neste estudo, optou-se pela utilização de um grout a base de cal hidráulica tendo em conta as suas características química, física e mecânica com os materiais de alvenarias antigas. O grout deve ser concebido de forma a obter o melhor desempenho, quer a nível de injectabilidade, quer de durabilidade. Assim, optou-se por fazer um estudo prévio da composição do grout considerando-se a presença de diferentes quantidades de superplastificante. Aliás, o estudo das características do meio poroso considera-se tão relevante como o estudo das características do grout. Após inserido no meio poroso, devido às características de absorção das partículas constituintes do meio, o grout vai perdendo as suas propriedades (perda de água da sua composição), surgindo consequentemente problemas de penetração do grout. Neste sentido, no presente trabalho é abordado um novo factor no processo de injecção que tem como objectivo diminuir esse efeito de sucção da água constituinte do grout por parte do meio poroso, através da alteração do ângulo de contacto entre o grout e o meio poroso. Com o intuito de estudar o factor diferenciador da injecção referido e de avaliar a eficiência da injecção de grouts nesses meios porosos, procedeu-se à criação de modelos que simulassem, com a maior fiabilidade possível, diferentes permeabilidades passíveis de caracterizar o núcleo interior de alvenarias antigas. De modo a avaliar a qualidade destas injecções de grout recorreu-se a ensaios de ultra-sons e à técnica de tomografia ultra-sónica. A combinação destas técnicas de análise não-destrutivas revelou-se de grande utilidade na aferição da morfologia interna dos modelos criados, permitindo a obtenção de informações qualitativas e quantitativas sobre os meios porosos em estudo. Foram também realizados ensaios de resistência à tracção por compressão diametral de forma a conhecer as resistências mecânicas e as respectivas relações com a qualidade de injecção dos meios porosos.

Efeito das condições de fabrico e compactação no comportamento mecânico de misturas betuminosas temperadas

As Misturas Betuminosas Temperadas (MBT) são misturas produzidas a temperaturas mais baixas que as tradicionais a quente, resultando na diminuição da quantidade de energia necessária durante a produção e da emissão de gases poluentes, com melhoria das condições de trabalho dos operários. Estas misturas devem apresentar um comportamento semelhante às tradicionais de modo a se obterem pavimentos com igual durabilidade. Neste trabalho pretendeu-se investigar o efeito da variação das temperaturas de fabrico e de compactação no comportamento em serviço da mistura betuminosa. Para tal, realizou-se o estudo experimental de uma mistura betuminosa (AC 20 base), com incorporação de diferentes aditivos, produzida a temperaturas várias. O efeito dos diferentes aditivos no comportamento reológico do betume a temperaturas elevadas foi avaliado através da medição da viscosidade dinâmica. O desempenho da mistura foi avaliado através do ensaio de deformação permanente e do ensaio de sensibilidade à água. Os resultados do ensaio de sensibilidade à água mostram um efeito claro das temperaturas de produção na resistência da mistura, com os melhores resultados obtidos para as temperaturas sugeridas pelo produtor. Os resultados do ensaio de deformação permanente apresentam maior dependência do tipo de aditivo utilizado do que das temperaturas. Assim, conclui-se que a produção de misturas betuminosas temperadas com incorporação de aditivos não compromete o comportamento em serviço do pavimento desde que sejam utilizadas as temperaturas adequadas para esse tipo de mistura.