Laboratório de Materiais e Técnicas de Construção

A produção científica desenvolvida no LMTC organiza-se em torno de quatro eixos temáticos principais, articulados pelo desafio comum da descarbonização da cadeia produtiva da construção civil e pelo desenvolvimento de materiais e processos construtivos mais sustentáveis. As linhas de pesquisa dialogam entre si e contam com colaborações nacionais e internacionais, abrangendo desde estudos fundamentais de química e mineralogia de materiais cimentícios até aplicações tecnológicas em manufatura aditiva.

1. Caracterização química e mineralógica do clínquer Portland

Esta linha investiga a composição química e mineralógica do clínquer Portland produzido industrialmente, com ênfase na quantificação e na caracterização das fases minerais constituintes — silicato tricálcico (alita), silicato dicálcico (belita), aluminato tricálcico e ferroaluminato tetracálcico — e de seus polimorfos. Os estudos empregam técnicas avançadas como difração de raios X com refinamento pelo método de Rietveld (XRD-Rietveld), difração de raios X síncrotron (SXRD), ressonância magnética nuclear de estado sólido (²⁹Si, ²⁷Al e ¹H MAS NMR), microscopia eletrônica de varredura com microanálise (MEV/EDS) e dissolução seletiva. As pesquisas têm como objetivo correlacionar parâmetros de produção, composição química e mineralogia à reatividade do clínquer e ao desempenho do cimento hidratado, contribuindo para a otimização industrial e para a redução do impacto ambiental do setor cimenteiro.

2. Desenvolvimento de cimentos e ligantes alternativos de baixo impacto ambiental

A produção de cimento Portland responde por aproximadamente 7% das emissões globais de CO₂, o que torna imperativa a busca por ligantes alternativos. Nesta linha, o LMTC investiga sistemas cimentícios com menor pegada de carbono, com destaque para cimentos do tipo LC³ (Limestone Calcined Clay Cement), cimentos sulfoaluminosos de cálcio (CSA) e materiais alvenoativados (alkali-activated materials) à base de escória de alto-forno, metacaulim e cinzas volantes. As investigações envolvem o estudo da hidratação por calorimetria isotérmica, da microestrutura por XRD-Rietveld e termogravimetria (TGA), da demanda de sulfato e do desempenho mecânico e de durabilidade desses sistemas, com o intuito de viabilizar sua aplicação em larga escala na construção civil brasileira.

3. Valorização de resíduos como materiais cimentícios suplementares e fíleres

Esta linha de pesquisa investiga o potencial de aproveitamento de resíduos industriais e da construção civil como materiais cimentícios suplementares (SCMs) e fíleres em sistemas cimentícios convencionais e alternativos. Os estudos abrangem a caracterização físico-química e mineralógica dos resíduos, a avaliação de processos de ativação (mecânica, térmica e mecanoquímica), bem como a análise do desempenho dos materiais resultantes em pastas, argamassas e concretos. Esta linha articula objetivos de economia circular, redução do consumo de clínquer e mitigação do passivo ambiental associado à disposição inadequada de resíduos, contribuindo simultaneamente para a sustentabilidade da indústria cimenteira e para o aproveitamento de subprodutos regionais.

4. Manufatura aditiva de compósitos cimentícios (3DCP)

A impressão 3D de concreto (3D Concrete Printing — 3DCP) representa uma das fronteiras tecnológicas mais promissoras da construção civil contemporânea, com potencial para reduzir desperdícios, ampliar a liberdade formal arquitetônica e otimizar processos construtivos. No LMTC, esta linha de pesquisa investiga a formulação e a caracterização reológica de compósitos cimentícios para extrusão, com ênfase no comportamento tixotrópico, na evolução das propriedades no estado fresco e na compatibilidade entre os requisitos de bombeabilidade, extrudabilidade e construtibilidade. As pesquisas exploram ainda a incorporação de ligantes alternativos (LC³, alvenoativados) e de resíduos como estratégias para reduzir o impacto ambiental dos sistemas impressos, articulando esta linha às demais frentes de investigação do laboratório.

Eixos transversais

Atravessando as quatro linhas, dois eixos transversais orientam a produção do LMTC: (i) a aplicação de técnicas avançadas de caracterização — como XRD-Rietveld, calorimetria isotérmica, ressonância magnética nuclear de estado sólido, reologia oscilatória e técnicas síncrotron — para a compreensão fundamental de fenômenos em materiais cimentícios; e (ii) o compromisso com a descarbonização da construção civil, que perpassa o desenvolvimento de ligantes alternativos, a valorização de resíduos e a otimização de processos construtivos.