Betão térmico com agregados reciclados

Abstract

Com o acelerado processo de urbanização, a quantidade de residuos de construção tem aumentado anualmente, resultando em pressões ecológicas e ambientais significativas. Ao mesmo tempo, o rápido desenvolvimento econômico global e o aumento da demanda por energia durante a operação dos edificios entram em conflito com a limitada reserva de recursos fosseis e os crescentes problemas ambientais. Para enfrentar esses desafios, este estudo propõe uma solução inovadora que combina materiais de mudança de fase (PCM) com agregados reciclados (AR) para o betão, visando otimizar suas propriedades de durabilidade, melhorar a eficiência térmica e reduzir a dependência de energias não renováveis. Inicialmente, foi estabelecido um procedimento de combinação entre PCM e AR para produzir agregados reciclados funcionalizados (ARPP). Foram preparados 9 tipos de betão com diferentes proporções (25%, 50%, 75% e 100%) de agregados reciclados e agregados reciclados funcionalizados, e os efeitos sobre as propriedades fisicas, mecânicas, de durabilidade e comportamento térmico dos betãos foram analisados. Para otimizar ainda mais o desempenho térmico, foram adicionados 7.5% e 15% de PCM livre às misturas de betão com 75% e 100% de ARPP, resultando em 4 novos conjuntos de amostras, cujas propriedades fisicas, mecânicas, durabilidade e comportamento térmico foram também avaliadas. Os resultados experimentais indicaram que o betão com 100% de ARPP apresentou as melhores performances em termos de durabilidade e propriedades térmicas, especialmente com relação à resistência à corrosão por dióxido de carbono e ciclos de congelamento-descongelamento. Contudo, a adição de PCM livre resultou na perda de eficiência de armazenamento de calor, uma vez que o PCM não teve espaço suficiente durante a transição de fase para absorver calor adequadamente. Portanto, o design adequado da quantidade de PCM e AR no betão é crucial para otimizar seu desempenho global.

With the rapid urbanization process, the amount of construction waste has been increasing annually, leading to significant ecological and environmental pressures. At the same time, the rapid global economic development and increased demand for energy during the operation of buildings are in conflict with the limited reserves of fossil resources and the growing environmental issues. To address these challenges, this study proposes an innovative solution that combines phase change materials (PCM) with recycled aggregates (AR) in concrete to optimize its durability properties, enhance thermal efficiency, and reduce dependence on non-renewable energy sources. Initially, a combination method for PCM and AR was established to produce functionalized recycled aggregates (ARPP). Nine types of concrete with different proportions (25%, 50%, 75%, and 100%) of recycled aggregates and functionalized recycled aggregates were prepared, and their effects on the physical, mechanical, durability, and thermal behavior properties of the concrete were analyzed. To further optimize the thermal performance, 7.5% and 15% free PCM were added to the 75% and 100% ARPP concrete, resulting in four new sets of samples, whose physical properties, mechanical properties, durability, and thermal behavior were also evaluated. Experimental results showed that the concrete with 100% ARPP exhibited the best performance in terms of durability and thermal properties, especially with respect to resistance to carbon dioxide corrosion and freeze-thaw cycles. However, the addition of free PCM resulted in a loss of heat storage efficiency, as PCM did not have enough space during the phase transition to absorb heat adequately. Therefore, the proper design of the PCM and AR content in the concrete is crucial for optimizing its overall performance.