Materiais de construção auto-reparadores

Abstract

A degradação de infraestruturas é atualmente um tema de grande importância quer pelos custos associados na sua futura reparação e reabilitação, quer também pelas gravosas consequências sociais e económicas devido à sua utilização condicionada aquando da execução das obras de reparação e reabilitação. As investigações sobre materiais que permitam minimizar estes problemas levaram ao estudo mais aprofundado de materiais com capacidade de auto-reparação, possibilitando a obtenção de estruturas mais sustentáveis, duráveis e a custos mais baixos. Este trabalho visa reunir investigações de vanguarda relativamente a materiais de construção autoreparadores, como forma de perspetivar um futuro mais sustentável para a indústria da construção. Serão aprofundadas quatro vertentes para a auto-reparação do betão, nomeadamente, a auto-reparação com recurso à utilização de cápsulas ou fibras ocas contendo agentes químicos, por hidratação posterior, betões com ductilidade ultraelevada e auto-reparação por recurso a bactérias. Também se terá em atenção o estudo destes materiais que favoreçam a durabilidade do betão e minimizem os efeitos prejudiciais para o ambiente durante a sua produção. Apesar das investigações promissoras na incorporação de cápsulas ou fibras ocas contendo agentes químicos para a auto-reparação de betões, existem controvérsias relativamente à sua utilização. O facto de ser necessário cápsulas ou fibras ocas bastante frágeis e de as mesmas aumentarem a porosidade do betão, são algumas das razões que impedem a sua aplicação imediata pela indústria de construção. A auto-reparação por hidratação posterior inclui a hidratação posterior de partículas de cimento não hidratadas e também a formação de carbonato de cálcio a partir do cálcio da pasta de cimento que reage com o dióxido de carbono dissolvido na água. Os betões de ductilidade ultraelevada reforçados com fibras usualmente designados na literatura científica pela abreviatura ECC são materiais com uma razão água/cimento reduzida e um volume de fibras inferior a 2%. Estes promissores materiais possuem uma elevada capacidade de auto-reparação (por hidratação posterior) pelo facto de conseguirem impedir que as fissuras não excedam 60 m mesmo no caso de elevadas deformações. O uso de bactérias para a auto-reparação do betão é um método natural e está associado com a precipitação mineral que ajuda a preencher os microporos e fissuras, reduzindo assim a sua permeabilidade. Contudo estes materiais ainda se encontram numa fase de investigação inicial longe da sua utilização efetiva pelo sector da construção.

Infrastructures deterioration is currently a topic of great importance due to the associated costs in its future repair and rehabilitation and also of serious social and economic consequences related to its conditioned use upon the execution of repair and rehabilitation works. Investigations into materials that can minimize these problems led to the further study of materials capable of self-healing, allowing for sustainable structures, with higher durability at lower costs. This work aims to bring together cutting-edge research on self-healing building materials as a way of shaping a more sustainable future for the construction industry. Four particular areas are addressed in this work. The cases of self-healing of concrete, in particular with the use of capsules or hollow fibers containing chemical agents, self-healing by subsequent hydration, ultra high ductility concrete and self-healing using bacteria. Concerns related to self-healing towards enhanced concrete durability and lower environmental impacts are also addressed. Despite the promising investigations on incorporation of capsules or hollow fibers containing chemical agents for self-healing of concrete, there are still some controversies regarding its use. Capsules or hollow fibers are quite fragile and increases the porosity of the concrete, constituting some of the reasons that prevent their immediate application in the construction industry. The case of self-healing by further hydration focuses on the potential of the concrete to auto repair itself, it evolves the hydration of unreacted particles and formation of calcium carbonate, a result of reaction between calcium ions from the matrix of concrete and atmospheric carbon dioxide dissolved in water. Concrete based on engineered cementitious composites fibre reinforced usually know as ECC are materials with a low water/cement binder and a low fibre content (below 2%). These promising materials have a high selfhealing ability (by further hydration) because they can maintain microcrack width below 60 m even for high strain conditions. The use of bacteria for self-repair of concrete is a natural method and is associated with mineral precipitation which helps fill in the micro pores and cracks, thus reducing its permeability. However, these materials are still in an early investigation stages far from real applications by the construction sector.