Produção de cimentos ósseos à base de fosfato de cálcio

Os cimentos fosfato de cálcio (CPC) têm vindo a despertar cada vez mais interesse por apresentarem vantagens em relação a outros materiais, tais como o cimento acrílico ou os blocos cerâmicos, usualmente utilizados na reparação óssea. Estes são constituídos por um ou mais fosfato de cálcio, e uma solução líquida, originando uma pasta que endurece rapidamente, e que resulta num material cristalino, biocompatível e osteocondutor. O objectivo deste estudo foi investigar algumas das propriedades de um novo CPC à base de β-Fosfato tricálcico (β-TCP) que se caracteriza por incluir na sua fase líquida, além de um ácido carboxílico, um aditivo polimérico, o hidroxipropilo quitosano (HPCS), cuja síntese foi optimizada por variação dos parâmetros temperatura e duração da reacção. As propriedades mecânicas e de manuseio, assim como o produto final do CPC foram estudados efectuando-se testes de compressão, flexão, tempo de presa, injectabilidade e difracção de raios-X (DRX). Além disto investigou-se o comportamento in vitro e in vivo realizando-se testes de citotoxicidade e implantando-se o CPC no fémur de 8 coelhos durante um período de 4 meses. Verificou-se que o CPC produzido neste trabalho é um cimento de brushite, que endurece em 10 min, conferindo tempo suficiente para a colocação da pasta numa seringa e sua fácil injecção, e que apresenta uma resistência à compressão até 9MPa e flexão até 6MPa, sendo por isso aceitável para aplicações cirúrgicas, em locais não sujeitos a grandes tensões. Por outro lado verificou-se que apesar da sua aparente toxicidade este é bem tolerado in vivo, resultando num material biocompatível.

Incorporação de resíduos de cerâmica em argamassas de cal aérea

Sabe-se que aproximadamente 30% do material produzido pela indústria cerâmica é considerado desperdício e, frequentemente, depositado em aterro, com o impacto ambiental negativo que acarreta. Esta tem sido uma das grandes motivações para a crescente investigação que tem sido levada a cabo a fim de obter soluções viáveis para a sua reintrodução no processo produtivo. A viabilidade do uso de resíduos de material cerâmico tem vindo a ser avaliada, principalmente, na incorporação em betões ou em argamassas com base em cimento. Na antiguidade e na ausência de pozolanas naturais, eram frequentemente utilizados resíduos cerâmicos moídos, atuando como pozolanas artificiais e conferindo algumas características hidráulicas e de durabilidade às argamassas de cal aérea. Temse efetivamente constatado que alguns pós resultantes de desperdícios de cerâmica de barro vermelho, nomeadamente os que foram sujeitos a tratamento térmico a temperaturas inferiores a 900°C e moídos em granulometria fina, podem funcionar como pozolanas artificiais em argamassas. A introdução de resíduos de cerâmica em granulometria mais grossa nas argamassas, como agregado, pode também revelarse vantajoso, na medida em que permite substituir parcialmente a areia normalmente utilizada. Assim sendo, o recurso aos resíduos de cerâmica pode ser muito vantajoso em três vertentes principais: a redução de resíduos a depositar em aterro, a redução da extração de rochas para serem utilizadas na produção de ligantes e de areias e a produção de argamassas com comportamentos melhorados. Com o objetivo de analisar a viabilidade da introdução de resíduos de cerâmica em argamassas, que se pretendem sejam, essencialmente, adequadas como argamassas de substituição, tem vindo a ser desenvolvida investigação na Universidade de Coimbra em colaboração com a Universidade Nova de Lisboa. O trabalho que se apresenta neste artigo é uma pequena parte dessa investigação. Toda esta investigação tem tido o apoio de um projeto de investigação financiado pela FCT.

Argamassas de reboco com terra. Avaliação da suscetibilidade à contaminação biológica

Em tempos passados, em Portugal, as argamassas de cal aérea, de terra e mistas de cal e terra foram muito utilizadas na construção de edifícios. Foram aplicadas na realização de rebocos, exteriores e interiores, de betonilhas e no assentamento de alvenarias. Com o aparecimento de novos ligantes, como o cimento, a sua utilização reduziu-se drasticamente levando à perda de muitos conhecimentos sobre a sua correta formulação, produção, manuseamento e utilização. Com o aumento das preocupações ecológicas e com a necessidade de reabilitar edifícios antigos têm vindo a ser estudados diversas características destas argamassas de modo a tornar a sua utilização de novo corrente. A presente dissertação tem como objetivo estudar uma característica pouco analisada no que diz respeito a argamassas de cal e de terra: a suscetibilidade à contaminação biológica quando aplicadas em rebocos. Para tal, foram analisadas ainda outras propriedades das argamassas como o pH e a rugosidade. Realizou-se um estudo preliminar sobre argamassas de cal aérea, cal e terra e fibras vegetais. Posteriormente o estudo incidiu sobre uma argamassa pré-doseada de terra e diversas argamassas elaboradas em laboratório com diferentes areias e adições (fibras vegetais e material de mudança de fase), de modo a ser possível determinar a influência de cada constituinte no risco de contaminação por fungos. Os resultados dos ensaios revelam que as argamassas de terra são bastante suscetíveis à contaminação biológica, sendo que o risco é agravado com a introdução de fibras e materiais de mudança de fase. Foi também possível concluir que a presença de cal inibe o desenvolvimento de fungos, apesar da presença de fibras numa argamassa de cal também aumentar o risco de contaminação. Conclui-se que a rugosidade e o pH são fatores muito importantes para controlar o nível de colonização. Foi ainda possível observar que diferentes composições levam a diferentes resultados e que é necessário estudar as características que se pretendem para uma determinada argamassa de modo a otimizá-la.

Benchmarking de desempenho e melhores prácticas ambientais no sector cimenteiro. Caso de estudo: fábrica da Secil-Outão

O cimento é um produto essencial para a elaboração de infraestruturas e uma necessidade para o desenvolvimento económico. A sua produção implica elevados gastos energéticos que com o aumento do consumo, associado ao desenvolvimento da economia mundial, têm vindo a tornar os seus impactes cada vez mais significativos, incluindo outros aspectos ambientais como emissões e impactes na biodiversidade. A globalização fez com que cada vez mais organizações se esforçassem para superar a concorrência e adoptassem novas técnicas e tecnologias mais sustentáveis com recurso a indicadores de desempenho ambiental. A ausência de um documento sectorial de referência para o sector cimenteiro que defina critérios e indicadores de desempenho específicos do sector dificulta assim a tarefa de benchmarking de desempenho ambiental entre empresas do mesmo sector de actividade. A presente dissertação visa utilizar o benchmarking como ferramenta de gestão para avaliar o desempenho ambiental no sector cimenteiro. A avaliação é feita através de indicadores de desempenho elaborados com base nos dados disponíveis nas declarações ambientais das várias fábricas de cimento registadas no Sistema Comunitário de Eco-Gestão e Auditoria (EMAS) e procura estabelecer relações entre um elevado desempenho e as melhores prácticas, para identificação de melhoria potencial dos vários domínios relevantes da actividade das empresas do sector. Foi recolhida uma amostra composta por 23 fábricas de cimento na base de dados do EMAS, tendo sido efectuado um benchmarking entre 16 fábricas espanholas e portuguesas que constituem uma representatividade de 70 % do universo de organizações registadas. A fábrica que se apresentou mais vezes no top 3 de desempenho de cada indicador foi a fábrica da Secil-Outão, situação que se verificou em 6 dos 14 indicadores analisados. A fábrica da Lloseta e a de Cibra-Pataias estão presentes no top 3 de desempenho em 5 e 4 indicadores, respectivamente. De um modo geral, foram verificadas MTD’s implementadas e os níveis de desempenho nos vários indicadores são superiores aos valores definidos no Documento de Referência das Melhores Técnicas Disponíveis (BREF) de 2013, confirmando o empenho e compromisso das fábricas de cimento registadas no EMAS. Por fim, a metodologia desenvolvida foi aplicada no caso de estudo da Secil-Outão, tendo sido avaliado o desempenho da empresa nos diferentes indicadores e apresentando-se ainda uma análise das boas prácticas implementadas.

Reforço de placas de betão armado com argamassas armadas para acções de explosão

Quando uma explosão, com origem terrorista ou acidental, ocorre perto de estruturas vulneráveis, pode causar grandes estragos e perdas de vida. Existem diversos estudos experimentais e numéricos que analisaram reforços de estruturas de betão com Polímeros Reforçados com Fibras (FRP) contra o efeito de explosivos. Apesar dos bons resultados, estas soluções são pouco económicas. Existe, portanto, a necessidade de continuar a desenvolver novos métodos mais económicos, para aumentar a resistência dos vários elementos que compõem a estrutura de um edifício contra os efeitos de explosões. Nesta dissertação estudou-se a utilização de 3 diferentes tipos de reforço em placas de betão armado. Estas placas, com 2,6x2,17 m e 12 cm de espessura, originalmente foram projectadas como painéis para fachadas de edifícios, foram ensaiadas para acções de explosões normais ao seu plano. Os reforços estudados nesta dissertação podem assim ser utilizados para reforçar lajes e paredes de betão armado de fachadas de edifícios. Os 3 diferentes tipos de reforço, com 2 cm de espessura em toda a área da face que representa o interior do edifício, têm como base uma calda de cimento. A sua diferença está no tipo de armadura utilizada. Na solução A, é utilizada uma malha distendida galvanizada em aço. Nas soluções B e C são utilizadas fibras de aço contínuas. Estudos recentes desenvolveram e caracterizaram esta Calda Reforçada com Fibras Unidirecionais (CRFU) [1] [2]. Este compósito diverge face aos outros, desenvolvidos até então, por ser reforçado com uma manta não-tecida de fibras de aço contínuas e unidireccionais. Nesta dissertação, esta Calda Reforçada com Fibras Contínuas de aço é utilizada como reforço contra os efeitos de uma explosão nas soluções B e C. Na solução B, é utilizado 1% de fibras na direcção do vão, e na solução C, é utilizado 0,5 % de fibras em direcções ortogonais. Para ensaio experimental foram preparadas 4 placas de betão armado: três com os reforços já mencionados e uma sem reforço, como referência. Estas placas foram ensaiadas, simplesmente apoiadas em dois bordos paralelos, com um vão livre de 2,3 m. A placa A não foi ensaiada por rotura do modelo aquando da sua montagem. A placa C foi utilizada num ensaio preliminar com o objectivo de testar o sistema de ensaio. No primeiro ensaio desta placa, foram utilizados 2n kg de TNT a 3 m de distância, não provocando qualquer dano na placa. No segundo ensaio foram utilizados 8 kg de TNT a 2 m de distância, levando a placa à rotura. A placa B e a placa de referência foram ensaiadas com 8 kg de TNT a 3 m de distância. Os resultados mostram que os danos na placa reforçada diminuíram cerca de 40%.

Análise do comportamento higrotérmico em regime variável de paredes sujeitas à acção da chuva incidente

A crise económica e social que assola Portugal desde 2008 e o aumento da exigência do nível de qualidade de vida dos utilizadores dos imóveis deram origem a um aumento de investimento na área de reabilitação de edifícios. A informação recolhida a partir dos Censos de 2011 mostra que existem cerca de dois milhões de imóveis, correspondentes a 34% do parque habitacional nacional, que necessitam de recuperação. Este facto ilustra bem a importância da aposta na reabilitação de edifícios no mercado português. A presente dissertação procura dar resposta a algumas das questões levantadas pela reabilitação de edifícios, nomeadamente em edifícios com paredes de tijolo maciço, através da análise higrotérmica de várias soluções construtivas que têm como camada de suporte o tijolo maciço, recorrendo ao programa WUFI® 4.2 - PRO. O WUFI® 4.2 - PRO foi um programa construído pelo Fraunhofer Institute for Building Physics que permite simular o transporte simultâneo de calor e de humidade unidimensional em elementos construtivos com várias camadas. Em primeiro lugar estudou-se o elemento construtivo com face à vista de modo a averiguar a influência da camada de tijolo maciço, seguindo-se uma análise à influência da espessura desta camada. Em segundo lugar analisou-se a influência do reboco exterior, interior e em ambas as faces na camada de tijolo maciço, tendo este estudo incluído argamassa de cal, de cal e cimento, e de cimento. Em terceiro lugar são analisadas as alterações que uma reabilitação térmica pelo interior ou pelo exterior impõem numa parede de tijolo maciço. Por último quantificou-se a diferença entre o coeficiente de transmissão térmica calculado em regime permanente e em regime variável, tendo esta análise sido efectuada para todos os elementos construtivos simulados na presente dissertação. O estudo desenvolvido permitiu corroborar o facto de que a chuva incidente é a principal responsável pelo transporte de humidade no interior do elemento construtivo, e que a quantidade de chuva incidente absorvida pela superfície exterior do elemento influencia tanto o fluxo de difusão como o fluxo capilar. As análises efectuadas permitiram clarificar a importância da camada de reboco. O reboco exterior diminui a quantidade de humidade na camada de tijolo maciço, enquanto o reboco interior implica um aumento. A aplicação de reboco em ambas as faces implica uma quantidade de humidade na camada de tijolo superior à aplicação apenas de reboco exterior. Dos rebocos analisados o único que não implica um aumento da quantidade de humidade é o reboco de cimento. Conclui-se que na aplicação de isolamento pelo exterior o reboco aplicado nas faces da camada de suporte não influencia de forma significativa o comportamento do elemento construtivo. No entanto, o mesmo não pode ser afirmado para a aplicação de isolamento pelo interior, já que o reboco exterior é principal responsável pela quantidade de humidade no elemento construtivo.

Characterization of earth-based mortars for rammed earth repair

All over the world, many earth buildings are deteriorating due to lack of maintenance and repair. Repairs on rammed earth walls are mainly done with mortars, by rendering application; however, often the repair is inadequate, resorting to the use of incompatible materials, including cement-based mortars. It has been observed that such interventions, in walls that until that day only had presented natural ageing issues, created new problems, much more dangerous for the building than the previous ones, causing serious deficiencies in this type of construction. One of the problems is that the detachment of the new cement-based mortar rendering only occurs after some time but, until that occurrence, degradations develop in the wall itself. When the render detaches, instead of needing only a new render, the surface has to be repaired in depth, with a repair mortar. Consequently, it has been stablished that the renders, and particularly repair mortars, should have physical, mechanical and chemical properties similar to those of the rammed earth walls. This article intends to contribute to a better knowledge of earth-based mortars used to repair the surface of rammed earth walls. The studied mortars are based on four types of earth: three of them were collected from non-deteriorated parts of walls of unstabilized rammed earth buildings located in Alentejo region, south of Portugal; the fourth is a commercial earth, consisting mainly of clay. Other components were also used, particularly: sand to control shrinkage; binders stabilizers such as dry hydrated air-lime, natural hydraulic lime, Portland cement and natural cement; as well as natural vegetal fibers (hemp fibers). The experimental analysis of the mortars in the fresh state consisted in determining the consistency by flow table and the bulk density. In the hardened state, the tests made it possible to evaluate the following properties: linear and volumetric shrinkage; capillary water absorption; drying capacity; dynamic modulus of elasticity; flexural and compressive strength.

O entendimento do espaço em Ângelo de Sousa a dança‑minimalista e a experiência do observador‑experimentador

Ângelo de Sousa (1938-2011) mereceu a denominação de “experimentador”, e é sob a lente da “experimentação” que olhámos para o seu percurso, e mais especificamente para o filme experimental Chão de Cimento (1) (1972), em Super 8, com cerca de 4’43’’ (cor e sem som). Este ensaio é marcado por dois objectivos principais. Em primeiro lugar, procura perceber o que é a experimentação no trabalho de Ângelo de Sousa, partindo da definição de experimentação de José Gil, e entender qual a relação desta com Chão de Cimento (1). E em segundo lugar, procura ainda analisar a relação da arte minimal com o filme em estudo e com a restante produção artística de Ângelo de Sousa. Neste contexto, cumpre destacar que, tal como desenvolvido no ensaio “Art and Objecthood” (1976) de Michael Fried, a experiência do observador-experimentador no trabalho de Ângelo de Sousa é fundamental. As características-chave de Chão de Cimento (1) vinculam-se com as características da arte minimal e da sua interpenetração com outras disciplinas artísticas: a relação entre a dança, a escultura e os filmes; o carácter simplificado da forma; a relação do observador-experimentador com o movimento e o espaço vazio; e a persistência da imagem, num entendimento de repetição de movimento.

Release of insulin from PLGA-alginate dressing stimulates regenerative healing of burn wounds in rats

Burn wound healing involves a complex set of overlapping processes in an environment conducive to ischemia, inflammation, and infection costing $7.5 billion/year in the US alone, in addition to the morbidity and mortality that occur when the burns are extensive. We previously showed that insulin, when topically applied to skin excision wounds, accelerates re-epithelialization, and stimulates angiogenesis. More recently, we developed an alginate sponge dressing (ASD) containing insulin encapsulated in PLGA microparticles that provides a sustained release of bioactive insulin for >20days in a moist and protective environment. We hypothesized that insulin-containing ASD accelerates burn healing and stimulates a more regenerative, less scarring, healing. Using a heat-induced burn injury in rats, we show that burns treated with dressings containing 0.04mg insulin/cm2, every three days for 9 days, have faster closure, faster rate of disintegration of dead tissue, and decreased oxidative stress.In addition, in insulin-treated wounds the pattern of neutrophil inflammatory response suggests faster clearing of the burn dead tissue. We also observe faster resolution of the pro-inflammatory macrophages. We also found that insulin stimulates collagen deposition and maturation with the fibers organized more like a basket weave (normal skin) than aligned and crosslinked (scar tissue). In summary , application of ASD-containing insulin-loaded PLGA particles on burns every three days stimulates faster and more regenerative healing. These results suggest insulin as a potential therapeutic agent in burn healing and, because of its long history of safe use in humans, insulin could become one of the treatments of choice when repair and regeneration are critical for proper tissue function.

Simulação numérica do comportamento termomecânico do envolvimento em betão da espiral de uma turbina hidroelétrica

Em grandes massas de betão, a natureza exotérmica das reações de hidratação do cimento promove uma forte elevação da temperatura. A baixa condutibilidade térmica do betão induz o aparecimento de consideráveis gradientes de temperatura, que caso não sejam controlados podem originar a fendilhação do betão nas primeiras idades. O presente artigo contém a análise termomecânica do envolvimento em betão da espiral de uma turbina de uma barragem, com vista à avaliação do risco de fendilhação térmica daquele material. O estudo inclui a monitorização in-situ de temperaturas e extensões, bem como a caraterização laboratorial do betão.

Caracterização da fluência em tração em betões autocompactáveis, com restrição da retração de secagem

No presente artigo apresentam-se os resultados de uma campanha experimental com vista à caracterização do comportamento viscoelástico de três amassaduras de betão auto- compactável com relações água-cimento distintas. O objetivo do estudo consiste emcaracterizar o fenómeno da fluência do betão em tração através da imposição de restrições à livre retração de secagem, recorrendo a um dispositivo inovador – ‘Variable Restraint Frame’ (VRF) – , desenvolvido especificamente para a realização deste tipo de ensaios. O VRF permite realizar ensaios em controlo de força e de deslocamento. Avaliaram-se as deformações de fluência em tração para betões autocompactáveis de três classes de resistência distintas, além de se apresentarem as restantes características mecânicas. O VRF apresenta algumas potencialidades inovadoras, que o distingue m dos seus congéneres, pois permite avaliar com uma precisão assinalável as deformações de fluência, além de possibilitar a caraterização da evolução do módulo de elasticidade do betão em tração ao longo da hidratação do cimento, bem como permitir a avalia ção da fluência em tração mesmo que ocorra a fissuração do provete.

Influence of type of binder and sand on the characteristics of masonry mortars

This study deals with the characterization of masonry mortars produced with different binders and sands. Several properties of the mortars were determined, like consistence, compressive and flexural strengths, shrinkage and fracture energy. By varying the type of binder (Portland cement, hydrated lime and hydraulic lime) and the type of sand (natural or artificial), it was possible to draw some conclusions about the influence of the composition on mortars properties. The results showed that the use of Portland cement makes the achievement of high strength classes easier. This was due to the slower hardening of lime compared with cement. The results of fracture energy tests showed much higher values for artificial sand mortars when compared with natural sand ones. This is due to the higher roughness of artificial sand particles which provided better adhesion between sand and binder.

Construir com blocos de terra compactada em países sísmicos

No âmbito do projeto HiLoTec (desenvolvimento de uma tecnologia construtiva simples, inovadora e sustentável para edifícios de pequeno porte em países em desenvolvimento) foi desenvolvido um sistema construtivo baseado na utilização de blocos de terra compactada com estabilização com cimento para formar paredes de alvenaria com junta seca. Pretendia-se obter um sistema o mais económico possível, sem descorar a segurança estrutural, incluindo a segurança sísmica. O presente artigo apresenta os principais resultados obtidos ao longo do projeto, com especial ênfase para o comportamento sísmico das paredes e de um pequeno modelo experimental. A campanha experimental incluiu ensaios de caracterização do sistema a diferentes níveis: material (solo), bloco, prismas de alvenaria, paredes de alvenaria e um protótipo ensaiado na mesa sísmica no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, em Lisboa.

Influência do ensilado biológico de Peixe e do resíduo de Peixe cozido no crescimento e na composição corporal de Alevinos de Tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1818)

Resíduos de fíletagem de piramutaba (Brachyplatystoma vaillantii), foram submetidos a dois diferentes processamentos, o cozimento após moagem, e a ensilagem biológica. Os materiais resultantes destes processamentos foram testados através do desempenho e da composição corporal de alevinos de tambaqui (Colossoma macropomum). Foram elaboradas quatro rações com teores de proteína de 24,7 a 27,0% e energia bruta entre 438,9 e 445,4 Kcal/l00g de ração. O experimento foi conduzido em 20 tanques de cimento-amianto com capacidade para 250 litros, cada um estocado com 12 alevinos, com comprimento padrão médio de 10,3 cm e peso médio de 27,4 g. Os alevinos foram alimentados duas vezes ao dia à razão de 3% da biomassa e pesados a cada 28 dias. Análises bromatológicas no início e no final do experimento determinaram a composição corporal dos peixes. As análises de variância dos dados obtidos não evidenciaram influência significativa (P>0,05) dos tratamentos sobre os parâmetros estudados.

Comparative environmental life-cycle analysis of concretes using biomass and coal fly ashes as partial cement replacement material

Nowadays, the concrete production sector is challenged by attempts to minimize the usage of raw materials and energy consumption, as well as by environmental concerns. Therefore, it is necessary to choose better options, e.g. new technologies or materials with improved life-cycle performance. One solution for using resources in an efficient manner is to close the materials' loop through the recycling of materials that result either from the end-of-life of products or from being the by-product of an industrial process. It is well known that the production of Portland cement, one of the materials most used in the construction sector, has a significant contribution to the environmental impacts, mainly related with carbon dioxide emission. Therefore, the study and utilization of by-products or wastes usable as cement replacement in concrete can supply more sustainable options, provided that these type of concrete produced has same durability and equivalent quality properties as standard concrete. This work studied the environmental benefits of incorporating different percentages of two types of fly ashes that can be used in concrete as cement replacement. These ashes are waste products of power and heat production sectors using coal or biomass as fuels. The results showed that both ashes provide a benefit for the concrete production both in terms of environmental impact minimization and a better environmental performance through an increase in cement replacement. It is possible to verify that the incorporation of fly ashes is a sustainable option for cement substitution and a possible path to improve the environmental performance of the concrete industry.