Atividade

O Núcleo de Materiais Orgânicos (NMO) desenvolve um conjunto diversificado de atividades, designadamente:

Investigação programada
Estudos e pareceres
Apreciação técnica de produtos
Ensaios de caracterização e avaliação do desempenho de materiais e produtos
Apoio à certificação e à concessão de marcas de qualidade
Participação em comissões técnicas
Formação avançada

Investigação programada

A investigação programada desenvolvida no NMO encontra-se enquadrada no Plano de Investigação e Inovação do LNEC (P2I), implementado de acordo com a Estratégia de Investigação, Desenvolvimento e Inovação delineada pelo LNEC até 2020.
Esta atividade é suportada em projetos de investigação em pareceria com universidades e outras instituições, nalguns casos financiados por programas nacionais e internacionais.
O NMO participou recentemente ou está atualmente envolvido em diversos projetos de I&D, dos quais se destacam os seguintes:

Projetos Relevantes Ver todos

Info CARBOFIRE - Proteção ao fogo de elementos estruturais de betão armado reforçados com sistemas compósitos de CFRP (PTDC/ECM/118271/2010)

Info FIRE-FRP – Sistemas de proteção ao fogo para perfis pultrudidos de GFRP (PTDC/ECM/100779/2008)

Info Revestimentos por pintura na construção civil

Info Avaliação da solidez à luz da cor de revestimentos por pintura para paredes exteriores de edifícios.

Info Desempenho de materiais compósitos de matriz polimérica

Info Development of fast analytical methods to the Quality evaluation of high-density polyethylene pipes formulated with recycled polymer

Info Regeneração de betumes no âmbito da reciclagem a quente em central de misturas betuminosas

Info Ligantes betuminosos em engenharia civil (BetumEC)

Info Str.Comp.Mat - Desempenho de materiais compósitos de matriz polimérica utilizados em aplicações estruturais

Info Revbar - Revestimentos barreira de matriz polimérica: funcionalidade e sustentabilidade.

Info RAISE - Durabilidade de Sistemas compósitos colados usados na reabilitação estrutural em Engenharia Civil (PTDC/ECM-EST/2701/2014)

Tema:
O projeto centra-se na temática da durabilidade dos sistemas de reabilitação de estruturas que se baseiam na colagem estrutural de materiais compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras (FRP). Pretende-se dar ênfase à importância do desempenho a longo prazo desta ligação colada entre os FRP e os substratos (principalmente betão) que se estabelece neste tipo de soluções de reabilitação.

Motivação:
Apesar dos progressos significativos na utilização de sistemas colados de FRP na reabilitação de estruturas e das potencialidades destas soluções, permanecem por esclarecer questões relacionadas com a sua durabilidade. É, por isso, muito importante compreender como é afetada a qualidade da ligação colada a longo prazo, nas diversas combinações de materiais (substrato, adesivo estrutural e FRP) e ambientes. Com efeito, se esta ligação deixar de ser eficaz ao longo da vida útil prevista para a estrutura, a solução de reabilitação será desastrosa, perdendo-se as vantagens que lhe deram preferência. Para além disso, uma vez que a reabilitação com FRP colados é muitas vezes combinada com o reforço da estrutura, é essencial preservar a integridade do sistema, de forma a evitar falhas estruturais que podem ser catastróficas.

Metodologia e resultados esperados:
Como objetivo principal deste projeto procurar-se-á responder a questões que permanecem por esclarecer relativamente à durabilidade dos sistemas de reabilitação que utilizam a colagem estrutural de FRP. A revisão da literatura evidencia que a durabilidade da colagem estrutural é a pedra angular do desempenho deste tipo de soluções, e que essa durabilidade depende da seleção apropriada do tipo de adesivo estrutural, das condições da sua aplicação "in situ” e das condições ambientais em que permanecerá durante a vida útil da estrutura reabilitada. Pretende-se realizar um estudo experimental centrado na durabilidade da ligação por colagem estrutural de diferentes sistemas de reabilitação existentes no mercado, em que serão analisadas combinações distintas de tipos de substrato (betão e madeira) e de tipos de adesivos (epoxídicos e de poliuretano). O programa experimental procurará responder essencialmente a três questões: (i) Como selecionar o adesivo estrutural em função das condições de aplicação e da estrutura a reabilitar?; (ii) De que forma as condições ambientais durante a instalação do sistema influenciam a reação de cura do adesivo, a sua estrutura molecular e características físico-químicas e, consequentemente, as suas propriedades? (iii) Quais os principais fatores que condicionam a durabilidade e o desempenho a longo prazo das colagem estruturais, em diferentes sistemas de reabilitação?

Para além do trabalho laboratorial programado para tentar responder a estas questões, procurar-se-á recolher, das obras de reabilitação já efetuadas com este tipo de sistemas, ensinamentos sobre o seu desempenho e durabilidade.

Contribuição inovadora:
Julga-se que esta investigação ajudará a prevenir falhas em serviço de estruturas reabilitadas, uma vez que promoverá: (i) uma melhor compreensão do efeito dos fatores ambientais durante o processo de cura do adesivo e a sua degradação durante o tempo de vida útil; (ii) uma definição de guias práticos nos sistemas e processos de aplicação no sentido de otimizar a durabilidade da solução; e finalmente (iii) conhecimento essencial para a previsão a longo prazo do desempenho das estruturas reabilitadas com sistemas colados de FRP.

Equipa:
A equipa formada por um núcleo de investigadores do LNEC e do IST, por fabricantes destas soluções de reparação e por uma empresa com uma vasta experiência na área da reabilitação estrutural, procurará com base no seu conhecimento e nas sinergias que advêm da união dos seus esforços, atingir as metas propostas neste projeto de investigação na área da Engenharia Civil.

Ano: 2016

Responsável: Susana Cabral da Fonseca (LNEC)

Coordenador(es): Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC)

Entidade(s) Financiadora(s): FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Orçamento Financiado: 185 784 €

Info FRPLongDur - Comportamento estrutural a longo prazo e de durabilidade de elementos de betão armado reforçados à flexão com laminados de CFRP (PTDC/ECM-EST/1282/2014)

Nas duas últimas décadas, o recurso ao uso de polímeros reforçados com fibras (FRP) no reforço de estruturas existentes de betão tendo vindo a ganhar crescente notoriedade, sendo atualmente bem conhecidos e usados pela indústria da construção. Tipicamente estes compósitos são colados externamente (técnica EBR) ou inseridos no betão de recobrimento (técnica NSM) dos elementos a reforçar, com recurso a adesivos de natureza epoxídica. De emergentes, as técnicas EBR e NSM passaram a ser consideradas perfeitamente consolidadas. Embora já tenha sido efetuada muita investigação nesta área e já existam regras de projeto estabelecidas, os estudos centram-se maioritariamente no desempenho estrutural de vigas, lajes, pilares e paredes, nunca considerando de forma explícita o tempo de vida útil das mesmas. Neste contexto, aspetos críticos como, a avaliação das principais alterações no comportamento a longo prazo e durabilidade de estruturas reforçadas com FRP de acordo com as técnicas EBR e NSM e a avaliação do restante tempo de vida útil das estruturas reforçadas com FRP requerem uma resposta através de estudos dedicados. Estes aspetos são ainda mais relevantes se se atender ao facto de mais de um quarto da atual produção da indústria da construção na Europa estar relacionada com a manutenção e reparação de estruturas, o que corresponde a um volume de negócios anual de 305.000 milhões de euros.

A avaliação do comportamento estrutural a longo prazo e da durabilidade de elementos de betão armado reforçados com materiais do tipo FRP é um tema chave, que precisa de ser estudado, de modo a permitir que a indústria da construção retire todas as vantagens desta tecnologia. Investigadores têm vindo a estudar esta temática por intermédio dos chamados ensaios de envelhecimento artificial acelerado em laboratório. Contudo, um dos aspetos mais crítico e extremamente limitativo desta abordagem é que os resultados obtidos neste tipo de ensaios são de difícil correlação com os observados no envelhecimento natural que ocorre nas condições reais que caracterizam o ambiente da estrutura reforçada em serviço.

O principal objetivo do presente projeto de investigação é contribuir para o conhecimento do comportamento a longo prazo e de durabilidade de elementos de betão armado reforçados com laminados de CFRP de acordo com as técnicas EBR e NSM sob diferentes condições ambientais. O projeto engloba três componentes: (i) um programa experimental alargado e de longo prazo, (ii) simulações numéricas e (iii) recomendações de projeto. No programa experimental serão usadas duas escalas: (i) provetes para ensaios de caracterização dos materiais e da aderência FRP/betão e (ii) ensaios à escala real com recurso a faixas de laje. Com estes protótipos serão estudados os seguintes efeitos: fluência, carbonatação, humidade, cloretos, ciclos térmicos, ciclos gelo-degelo e extensão inicial no FRP (com e sem uso de pré-esforço). Para tal serão constituídas várias séries de protótipos a serem colocadas em diferentes partes de Portugal continental de modo a serem representativos dos ambientes que se pretendem estudar, que se consideram os mais significativos. Deve ainda referir-se que o programa experimental, que incluirá sistemas de monitorização permanente, irá prosseguir para além da data de conclusão administrativa do projeto, por um período mínimo de 10 anos. Os resultados obtidos no programa experimental serão usados na previsão do comportamento em serviço tendo como base modelos numéricos. Estes modelos numéricos serão implementados no programa de elementos finitos FEMIX. Modelações 2D e 3D multi-fisicas serão usadas para a simulação dos elementos estruturais.

O betão será simulado com recurso a modelos elasto-plásticos com fendilhação distribuída. Os FRP serão simulados assumindo um comportamento linear elástico até à rotura. Serão utilizados modelos adequados para a simulação da interface FRP/betão. Os efeitos de degradação e viscoelásticos serão tidos em conta nas leis constitutivas do betão, armaduras, FRP, epóxi e interfaces.

Recomendações de projeto serão sugeridas com base nos resultados obtidos no programa experimental e de estudos paramétricos realizados com base em simulações numéricas.

Ano: 2016

Responsável: Susana Cabral da Fonseca

Coordenador(es): Universidade do Minho

Entidade(s) Financiadora(s): FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Orçamento Total: 199 983 €

P2020 IPaintS

O IPaintSvisa desenvolver os meios tecnológicos e científicos para evoluir o estado da arte atual em matéria de revestimentos inteligentes com agentes inibidores incorporados e de impregnantes com ação inibidora, para aplicação em estruturas de betão. (+info)

Apreciação técnica de produtos
O NMO tem uma atividade importante no âmbito da apreciação técnica de produtos incluídos no âmbito das suas competências. Esta atividade tem-se traduzido na publicação pelo LNEC de Documentos de Homologação (DH) e de Avaliações Técnicas Europeias (ETA) para produtos inovadores, bem como de Documentos de Aplicação (DA) para produtos cobertos por normas. Estes documentos constituem um parecer favorável do LNEC relativo aos produtos em questão, desde que sejam respeitadas as características, o campo de aplicação e as regras de utilização em obra, consignadas naqueles documentos.

Ensaios de caracterização e avaliação do desempenho de materiais e produtos
O NMO possui uma capacidade experimental muito significativa, estando equipado com os meios para a realização de um conjunto vasto de ensaios de caracterização, avaliação do desempenho e da durabilidade de tintas, vernizes e revestimentos orgânicos, materiais plásticos e compósitos de matriz polimérica, assim como de ligantes betuminosos. Estes meios experimentais encontram-se organizados num Laboratório de Ensaios acreditado pelo Instituto Português de Acreditação e integrado no Laboratório de Ensaios e Metrologia do LNEC:

UMOC – Unidade de Materiais Orgânicos para a Construção

Apoio à certificação e à concessão de marcas de qualidade
O NMO fornece um apoio direto aos fabricantes no âmbito da certificação dos seus produtos, bem como às entidades certificadoras, com especial destaque para a realização de ensaios que permitem aos fabricantes a aposição da marcação CE aos produtos.
Uma importante área de atividade do NMO centra-se na avaliação das capacidades técnicas das empresas portuguesas para a concessão e manutenção das seguintes marcas europeias de qualidade:

QUALICOAT e QUALIDECO – revestimentos por lacagem de alumínio para fins arquiteturais;
QUALISTEELCOAT – sistemas de proteção anticorrosiva do aço, por lacagem ou por pintura com tintas líquidas;

representadas em Portugal pela Associação Portuguesa do Alumínio (APAL).

Participação em comissões técnicas
O NMO participa e acompanha os trabalhos das Comissões Técnicas de Normalização (CT/TC), e respetivas subcomissões (SC) e grupos de trabalho (WG), que se referem seguidamente.
Comissões nacionais

CT 3 – Tintas, vernizes e revestimentos por pintura: SC 1 – Métodos de ensaio e especificações gerais; SC 2 – Tintas anticorrosivas. Métodos de ensaio e especificações; SC 3 – Produtos de construção civil.
CT 153 – Ligantes betuminosos
CT 155 – Equipamentos para estradas: SC 2 – Sinalização horizontal e vertical

Comissões internacionais

CEN / TC 139 / WG 1 – Paints and varnishes. Coating systems for masonry
ISO TC 35 – Paints and varnishes

Orientação científica e formação avançada

Enquadrados na contribuição do NMO para a persecução da estratégia de investigação e inovação do LNEC, têm sido apoiadas diversas teses de mestrado e de doutoramento, em estreita colaboração com universidades portuguesas. Este apoio tem-se centrado na coorientação das teses e no suporte a atividade experimental.
O NMO participa em ações de formação avançada nos seus domínios de atuação, no âmbito de convénios estabelecidos entre o LNEC e outras entidades, como por exemplo o programa de cooperação com os Laboratórios de Engenharia dos PALOP.