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APPLICATION OF NANOTECHNOLOGY IN BUILDING MATERIALS
Mokhtar Awang, Wei-Vern Hor, Ehsan Mohammadpour, M Zaki Abdullah, Faiz Ahmad
Saurav / International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) ISSN: 2248- 9622 www.ijera.com Vol. 2, Issue5, September- October
2012, pp.1077-1082 58 – 2011 Apresentado por: Marcelo Adriano Duart
2013
Este artigo apresenta a aplicação de nanomateriais como
material de construção em várias áreas da engenharia
civil
Introdução
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Com o uso da nanotecnologia é possível o controle da
matéria a nível atômico e suas propriedades são
seriamente afetadas.
Resistênca, durabilidade e outras propriedades dos
materias são dramaticamente afetadas quando eles em
escala nanométrica (10-9m)
Introdução
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Nanotecnologia é o uso de partículas muito pequenas
para criar novos materiais em escala maior.
Nanotecnologia não é uma nova ciência nem uma nova
tecnologoia mas sim um uma extensão das ciências e
tecnologias que tem se desenvolvido durante anos.
Introdução
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Quando as partículas estão em escala nano a proporção
dos átomos da superfície aumenta em relação aqueles
átomos internos e isto provoca modificações e novas
propriedades.
O Concrete torna-se mais forte, mais durável e mais fácil
de trabalhar, o aço mais rígido e elástico e o vidro pode se
tornar autolimpante.
Introdução
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Concreto.
Introdução
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Aumentando a resistência e durabilidade pode-se
contribuir para o uso eficiente dos recursos.
Pode-se reduzir a poluição durante a produção dos
materias.
Sustentabilidade
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i) dióxido de Titânio (TiO2)
ii) nanotubos de carbono (CNT’s) iii) nano silica(ns) iv) policarboxilatos
v) nano ZrO2,etc
Tipos de nanomateriais
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Muitas áreas da engenharia civil incluindo projetos
e processos de construção podem ser beneficiados
pela nanotecnologia.
Por exemplo novos materiais estruturais com
propriedades únicas, mais leves e mais fortes,
resistêntes ao fogo e isolantes térmicos e acústico,
repelentes à água além de superficies com baixa
manutenção.
Aplicações da nano tecnologia em materiais de construção:
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Concreto é um macro-material fortemente influenciado
por nano-propriedades e entender este processo é um
desafio para melhorar a resistência, durabilidade e
monitoramento deste material.
O uso da nanosílica pode melhorar a matriz cimentícia dos
concretos e melhorar as propriedades mecânica, como
também durabilidade.
SiO2
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TiO2 é um pigmento branco e pode ser usado como cobertura reflexiva (luz) e material autolimpante.
.
TiO2
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TiO2 é um pigmento branco e pode ser usado como cobertura reflexive (luz).
O uso em concreto pode propiciar superficies limpar por tempo prolongado e sem necessidade de manutenção (limpeza).
TiO2
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Eles tem 5 vezes o Módulo de Young (modulo de elasticidade) e 8 vezes (teoricamente 100 vezes) a resistência do aço embora tenha apenas um 1/6 a densidade deste.
Nanotubos de carbono
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Adições de quantidades (1%) of CNT’s podem melhorar as propriedades mecânicas.
Nanotubos oxidados demonstram aumento da resistência mecânica à compressão(+ 25 N/mm2) e resistência à flexão(+ 8 N/mm2) quando comparados com concretos de referência.
Nanotubos de carbon (CNT)
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São materiais similares à plásticos desenvolvidos através de nanotecnologia.
O uso de materiais em nanoescala aumenta a superfície específica e portanto a demanda por água para manter a trabalhabilidade dos concretos.
Policarboxilatos
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O aço sem sido amplamente usado desde a revolução industrial sendo um dos materiais mais empregados na construção civil.
Um dos problemas do aço é a fadiga, que pode comprometer estruturas como pontes por exemplo.
O estresse do aço pode provocar a redução da vida útil deste material.
Nanotecologia e aço
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A adição de nanopartículas de cobre pode reduzir as irregularidades da superfície do aço reduzindo a fadiga.
Nanotecologia e aço – adição de nanopartículas de cobre
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Existe a possibilidade de falhas nos pontos de solda em estruturas.
A adição de nanopartículas como magnésio de cálcio podem reduzir a granulação dos materiais na região afetada pelo calor heat affected zone(HAZ).
A redução dos grãos pode atingir até valores de 1/5 do tamanho dos grãos do material convencional o que pode aumentar a resistência e tenacidade do aço nestas regiões.
Nanotecologia e aço – adição de nanopartículas de magnésio e cálcio
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Dois novos materiais o Sandvik Nanoflex e aço MMFX2 estão disponíveis no Mercado como produtos resistêntes à corrosão.
Sandvik Nanoflex tem duas desejáveis qualidades: alto modulo de elasticic qualitdade e alta resistência e ao mesmo tempo resistênte á corrosão devido a presença de nanopartículas de alta dureza na matriz do aço.
Resistência à corrosão
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o aço MMFX2 tem propriedades do aço convencional porém sua nanoestrutira é modificada tornando ele resistênte à corrosão, sendo eficiente e bem mais barato que o aço (de uso proibitivo pelo alto custo).
Resistência à corrosão
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A madeira também é composta pnanotubes or “nanofibrilas”; chamadas lignocellulosic (tecido da madeira).
A empresa BASF tem desenvolvido uma cobertura altamente repelente à água. O estudo é feito através da incoroporação de nanopartículas de silica e alumina e tamb´me polímeros hidrofóbicos na folha de lotus.
Este estudo esta sendo adaptado ao processo de secagem da madeira para produzir um material com desempenho melhorado.
Nanotechnologia e a madeira
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A porosidade dos materiais provoca a formação de grupos hidroxilas na superfície.
As hidroxilas são atrativas de água. O tamanho de uma molécula de água é
0,18 nm. O tamanho dos poros na maiorias das construções e da ordem de 5 to 200 nm.
O tamanho de agentes agressivos como acidos, cloretos e é da ordem de 1 to 2 nm.
Nanotechnologia de impermeabilizantes da construção
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• Existem 2 classes de produtos impermeabilizantes:
a). Formadores de filme b). Penetrantes
Características dos impermeabilizantes da construção
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a). Formadores de filme Forman um película repelente de água, podem
ser pulverizados na superfície dos materiais. Produtos como tinta acrílica e polímeros de
silicone são bastante usados. As partículas usadas no filme são da orão
permitindo então a penetração nos poros dos dos materiais e então formam uma cobertura protetora contra absorção de água.
Características dos impermeabilizantes da construção
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a). Formadores de filme Forman um película repelente de água, podem
ser pulverizados na superfície dos materiais. Produtos como tinta acrílica e polímeros de
silicone são bastante usados. As partículas usadas no filme são da orão
permitindo então a penetração nos poros dos dos materiais e então formam uma cobertura protetora contra absorção de água.
Devem ser contínuos e resistêntes aos raios UV.
Características dos impermeabilizantes da construção
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a) Penetrantes São a base de solvents e tem tamanho de
aprox. 6 nm. Penetram facilmente nos poros e acabam
preenchendo os mesmos. Existem 2 tipos: REATIVOS E NÃO REATIVOS.
Características dos impermeabilizantes da construção
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a) Penetrantes Os não reativos são óleos ou outros
materiais hidrofóbicos de baixa viscosidade que cobrem os poros e tornam a superfície repelente á água.
Porém são biodegradáveis e perdem a hidrofobicidade ao longo do tempo.
Características dos impermeabilizantes da construção
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a) Penetrantes Os reativos reagem quimicamente com o
susbstrato e criam um nivel de hidrofobicidade molecular numa camada entre 3 e 5 mm.
A proteção neste caso é de longa duração. Uma classe de novos materiais usados para
este fim são os silanos e os siloxanos.
Características dos impermeabilizantes da construção
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Vários alkyl silanos como (i) isobutyltrialkoxysilane (ii) n-octyltrialkoxysilane. Silanos são materiais monomericos.
A maioria dos materiais de construção contém grupos hidroxilas (OH).
Estes OH podem reagir com Silanos e formar siloxanos ligados no substrato.
O grupo alkyl R’ gera hidrofobicidade na superficie.
Características dos impermeabilizantes da construção
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Quando um concreto trinca, microcápsulas rompem e liberam agentes de cicratização na área danificada que entram em contato com um catalizador embebido.
Concretos podem recuperar até 75% de sua resistência e podem aumentar a vida útil de elementos estruturais em 2 ou até 3 vezes.
Nano tecnologia e concreto auto cicratizável
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Nano tecnologia e concreto cicratizável
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Nano tecnologia nano-ZrO2
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Nossa habilidade de produzir materiais através do Sistema botton up tem revolucionado a indústria.
Nano technology and green building
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