02 - Mestrado - Engenharia Civil

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Navegando 02 - Mestrado - Engenharia Civil por Assunto "3D printing"

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    Avaliação das propriedades mecânicas de material cimentício produzido por impressão 3d com foco na aderência entre as camadas
    (2023-02-27) Filgueiras, Monique de Brito; Toralles, Berenice Martins; Leite, Francisco Morato; Vanderlei, Romel Dias
    A utilização da impressão 3D aplicada à construção civil é uma das inovações mais promissoras na indústria construtiva trazendo otimização da produção, eficiência e sustentabilidade, sendo alvo de pesquisas por todo o mundo. Um dos maiores desafios para a difusão desta tecnologia é que o material cimentício seja extrudável e construtivo. Além disso, durante o processo de extrusão, o composto perde umidade superficial na interface fazendo com que a aderência entre as camadas impressas seja prejudicada, o que também afeta o comportamento mecânico da estrutura. Porém, o estudo deste desempenho se limita pela falta de uma metodologia de avaliação das propriedades mecânicas do produto da impressão. Assim, esta pesquisa teve como objetivo avaliar o comportamento de materiais cimentícios impressos em impressora 3D de bancada quanto as propriedades mecânicas, estudando a influência da incorporação de metacaulim (MC) nas porcentagens de 0, 10% e 30% em substituição da massa de cimento e o uso do aditivo químico hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Para isso o programa experimental se dividiu em três campanhas, sendo a primeira de desenvolvimento dos materiais cimentícios extrudáveis por meio da determinação da consistência normal da pasta e do início e fim de pega que condicionou a seleção das argamassas promissoras para o processo de extrusão. A segunda, correspondeu a avaliação da incorporação dos materiais suplementares utilizados, por meio de ensaios para a caracterização da argamassa e avaliação da umidade superficial com o uso da termografia. Por fim a terceira, versou sobre os ensaios de compressão axial e tração na flexão e elaboração de um procedimento de ensaio de tração direta para determinar a resistência de aderência entre as camadas. Os resultados mostraram que misturas com (MC) e (HPMC) são promissoras para a impressão 3D e que a resistência à compressão foi aumentada com o aumento do teor de metacaulim, sendo de 64,7% maior para o material impresso em duas camadas com 30% de substituição de (MC) em relação a amostra sem essa adição. Quanto a resistência à tração na flexão, as amostras moldadas apresentaram valor cerca de três vezes maior do que as amostras impressas em duas camadas e entre este grupo, a amostra com 30% de substituição (30MC) foi a com maior resistência, na ordem de 40% em relação a amostra com 10% de substituição (10MC), com a menor resistência. Os resultados de aderência entre camadas seguiram a metodologia de ensaio estabelecida nesta pesquisa e tiveram a mesma tendência da tração na flexão, com resistência da amostra 30MC 61,37% maior do que a amostra 10MC que foi menor em 24,83% em relação a amostra sem (MC), sendo a 30MC de 2,34 MPa. Além disso, o material 10MC também apresentou maior umidade superficial. Por fim, conclui-se que a amostra 30MC é imprimível e a mais resistente mecanicamente, além de ter adquirido a microestrutura mais otimizada com menor percentual de porosidade como verificado por meio da microtomografia computadorizada de raio-X.