Desenvolvimento e caraterização de argamassas com incorporação de materiais de mudança de fase

Abstract

Atualmente, a indústria da construção é responsável pelo consumo elevado de energia proveniente de fontes não renováveis, elevadas emissões de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera e pela produção de grandes quantidades de resíduos. No que diz respeito aos elevados consumos energéticos é sabido que na maioria são verificados para a climatização dos edifícios. Os sistemas de armazenamento de energia térmica, baseados em materiais de mudança de fase (PCM), possuem um elevado potencial para aumentar a eficiência energética dos edifícios. Assim, torna-se evidente o contributo de soluções construtivas dotadas destes materiais para a obtenção de uma construção mais sustentável, com base nos seus benefícios em termos sociais, ambientais e económicos. No sentido de contribuir para a solução desta problemática, foram desenvolvidas várias argamassas com incorporação de vários teores de PCM, sendo que se utilizaram diferentes ligantes (cimento, cal aérea, cal hidráulica e gesso) e diferentes tipos de PCM (PCM microencapsulado e PCM não encapsulado). Os resultados obtidos indicaram que a incorporação de PCM microencapsulado em argamassas, originou para todos os ligantes em estudo, um aumento na razão águaligante, absorção de água e microporosidade das argamassas, provocando consequentemente uma diminuição das suas propriedades mecânicas, mantendo-se a classe de resistência mínima de CSII. Foi possível também verificar um aumento no desempenho térmico das argamassas aditivadas com PCM microencapsulado, através da diminuição da temperatura máxima, aumento da temperatura mínima e diminuição das necessidades de climatização. Relativamente à durabilidade verificou-se para as argamassas com PCM microencapsulado um comportamento semelhante às argamassas de referência. Tendo como objetivo diminuir os custos associados à produção de argamassas com incorporação de PCM microencapsulado, foram desenvolvidas argamassas à base de cimento com incorporação de PCM não encapsulado. A incorporação de PCM no estado líquido originou uma diminuição da quantidade de água, microporosidade, absorção de água e ainda a um atraso no processo de endurecimento do cimento. Contudo, não causou alterações significativas no comportamento mecânico.

Currently, the construction industry is responsible for high energy consumption from non-renewable sources, high emissions of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere and production of large quantities of wastes. Regarding to the high energy consumption is known that the majority parte are verified for the climatization of the buildings. The thermal energy storage systems, based on phase change materials (PCM), have a high potential to increase the energy efficiency of buildings. Thus, it is evident the contribution of constructive solutions with these materials, in order to obtain a more sustainable construction, based on its social, environmental and economic benefits. In order to contribute for the solution of this problem, several mortars with different PCM contents were developed, using different binders (cement, aerial lime, hydraulic lime and gypsum) and different types of PCMs (microencapsulated PCM and nonencapsulated PCM). The results indicated that the incorporation of microencapsulated PCM in mortars leads to an increase in the water-binder ratio, water absorption and microporosity, causing a decrease in their mechanical properties, maintaining the minimum resistance class of CSII. It was also possible to verify an increase in the thermal performance of mortars with microencapsulated PCM by reducing the maximum temperature, increasing the minimum temperature and decreasing heating and cooling needs. Regarding the durability, it was verified a similar behavior for the mortars with microencapsulated PCM and reference mortars. In order to reduce the costs associated with the production of mortars with microencapsulated PCM, cement based mortars were developed with the incorporation of non-encapsulated PCM. The incorporation of PCM in the liquid state caused a decrease in the amount of water present in the mortars, a decrease in microporosity, water absorption and a delay in the cement hardening process. However, it did not cause significant changes in mechanical behavior.