Materiais sustentáveis com capacidade sensitiva para aplicação no setor da construção

Abstract

Com a crescente preocupação relativamente ao consumo exacerbado de recursos naturais, surge a necessidade de criação de políticas de desenvolvimento sustentável. O sector da construção, nomeadamente, dos pavimentos rodoviários não é diferente, desta forma estes requisitos estão a mudar o paradigma da construção atual incutindo-lhe um carácter iminentemente sustentável, mas mantendo as mesmas propriedades/características, ou eventualmente, até melhores do que os materiais convencionais. A presente dissertação tem como objetivo o estudo da utilização de resíduos industriais com propriedades condutivas, como o ASIC, assim como de outros materiais condutivos como a grafite e fibras metálicas, e consequentemente avaliar as suas capacidades elétricas para o possível desenvolvimento de materiais sensitivos. Esses materiais poderão ajudar no futuro a monitorizar o comportamento dos pavimentos rodoviários onde estiverem inseridos. Neste trabalho foram produzidos vários mástiques contendo diferentes quantidades de fíler, grafite, pó de ASIC e fibras metálicas. As propriedades elétricas dos materiais desenvolvidos foram aferidas através da medição da sua resistividade e condutividade. A influência de diferentes variáveis, tais como, tipo de corrente (AC/DC), frequência e temperatura na resistividade dos materiais foi avaliada para os distintos mástiques produzidos. Aquele que conduziu a melhores resultados (10% grafite), foi considerado para produzir uma mistura betuminosa para comparação com duas misturas de controlo (AC14), uma contendo agregados convencionais e a outra contendo agregados siderúrgicos inertes para a construção (ASIC). Com base nos resultados obtidos, foi possível concluir que a temperatura a que os provetes estão durante as medições da condutividade afeta a mesma de maneira diferente, em função dos materiais utilizados e que isso se deve ao facto de terem um coeficiente térmico positivo ou negativo. Em termos de resultados para a temperatura de 20 °C o mástique com 10% de grafite foi o que apresentou melhores resultados e o que incorporou 10% de pó de ASIC o que apresentou valores mais elevados de resistividade. Já para a temperatura de 5 °C o mástique contendo 10% de grafite + 10% de ASIC apresentou os piores resultados e o de 5% ASIC+5% grafite+ fibras apresentou os melhores resultados. Também se verificou que adição de grafite nas misturas betuminosas em comparação com as misturas convencionais melhora a sua condutibilidade.

Creating sustainable development policies is necessary with the worrying concern about the exacerbated consumption of natural resources. The construction sector, namely, road pavements, is no different. Thus, these requirements are changing the current construction paradigm, instilling an imminently sustainable character while maintaining the same properties/characteristics, or possibly even better than the conventional materials. This dissertation aims to study the use of industrial waste with conductive properties, such as ASIC, and other conductive materials such as graphite and metallic fibres, and consequently evaluate their piezoelectric capabilities for the possible development of sensitive materials. These materials may help monitor the behaviour of road pavements where they are located in the future. In this work, several mastics were produced containing different amounts of filler, graphite, ASIC powder and metallic fibres. The piezoelectric properties of the developed materials were measured by measuring their resistivity and conductivity. The influence of different variables, such as type of current (AC/DC), frequency and temperature on the resistivity of materials, was evaluated for the different mastics produced. The one that brought the best results (10% graphite) was considered to produce an asphalt concrete mixture for comparison with two control mixtures (AC14), one containing conventional aggregates and the other containing inert steel aggregates for construction (ASIC). Based on the results obtained, it was possible to conclude that the specimens' temperature during the conductivity measurements affects it. The materials have different behaviours concerning temperature variation, and this is because they have a positive thermal coefficient or negative. Regarding the results for a temperature of 20 ºC, the 10% graphite mastic had the best results, and the one with 10% of ASIC had the highest resistivity values. For a temperature of 5 ºC, the mastic containing 10% graphite + 10% ASIC presented the worst results, and the one with the best results was 5% ASIC + 5% graphite + fibres. It has also been found that the addition of graphite in asphalt mixtures compared to conventional mixtures improves their conductivity.