Laboratório de Materiais e Técnicas de Construção

​2026 - Atual

Utilização de Resíduos Industriais e de Construção como Materiais Cimentícios Suplementares em Concretos para Impressão 3D

Descrição:  impressão tridimensional de concreto (3DCP) desponta como uma das tecnologias mais promissoras para a construção civil contemporânea, viabilizando a execução de elementos estruturais e arquitetônicos com liberdade formal ampliada e redução significativa de fôrmas e desperdício de materiais. Contudo, as misturas convencionais para 3DCP dependem fortemente de elevados teores de cimento Portland, o que amplia a pegada de carbono do processo. Este projeto propõe a investigação sistemática da substituição parcial do cimento Portland por resíduos industriais e de construção — cinza volante, cinza pesada, escória de alto-forno moída, escórias de fundição, resíduo de construção e demolição (RCD), resíduo de porcelanato e lodo de estação de tratamento de água (ETA) — como materiais cimentícios suplementares (MCS) em misturas destinadas à impressão 3D. O programa experimental contempla a caracterização físico-química dos resíduos (DRX, FRX, granulometria a laser, área superficial BET, MEV) e a avaliação do desempenho das misturas no estado fresco por meio de reometria rotacional e oscilatória, mesa de consistência (flow table), compressão no estado fresco, calorimetria isotérmica e ensaios de impressão 3D (buildability, printability e slug test). O projeto tem duração prevista de 42 meses e está alinhado aos ODS 9 (Indústria, Inovação e Infraestrutura), 11 (Cidades e Comunidades Sustentáveis) e 12 (Consumo e Produção Responsáveis).

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2025 - Atual

Critérios de Avaliação e Controle de Materiais Cimentícios e à base de Terra para Impressão 3D

Descrição: A impressão tridimensional de concreto (3DCP) tem se consolidado como uma tecnologia inovadora na construção civil, permitindo a execução de estruturas complexas sem o uso de formas convencionais. Essa técnica promove maior liberdade arquitetônica, redução de desperdícios e alinhamento às metas globais de sustentabilidade, especialmente no contexto da redução de emissões de CO₂. Contudo, o sucesso da impressão depende diretamente das propriedades do material no estado fresco, como extrudabilidade e construtibilidade, além de sua capacidade de desenvolver resistência mecânica adequada após a impressão.
Este projeto propõe o estudo sistemático de métodos e critérios para a avaliação do desempenho de misturas destinadas à impressão 3D, com foco em três sistemas distintos: (i) materiais à base de terra (argilas cauliníticas com diferentes teores de caulinita), (ii) concretos com cimento Portland contendo variados teores de materiais cimentícios suplementares (MCS), como sílica ativa e cinza volante, (iii) cimentos LC³ (cimento Portland, argila calcinada e fíler calcário). A metodologia contempla uma revisão sistemática da literatura, beneficiamento e caracterização físico-química das matérias-primas, e a aplicação de diferentes métodos de ensaio no estado fresco (reometria, slug test, squeeze-flow, penetração de cone, mesa de espalhamento e construtibilidade).
O projeto visa não apenas compreender a influência das variáveis materiais e reológicas no desempenho dos compósitos extrudáveis, mas também propor protocolos de avaliação técnica que subsidiem futuras normatizações de controle de qualidade para concretos impressos. Além de contribuir para o avanço científico da área, a proposta está alinhada com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), promovendo inovação tecnológica (ODS 9), cidades sustentáveis (ODS 11), consumo responsável (ODS 12) e mitigação das mudanças climáticas (ODS 13).

2024 - Atual

Reforços Poliméricos Impressos em 3D na Manufatura Aditiva de Matrizes cimentícias: Estudo de Arquiteturas Complexas Inspiradas na Natureza

Descrição: Este projeto de pesquisa propõe a integração da Manufatura Aditiva (MA) e de compósitos têxteis para reforço de materiais cimentícios, visando aprimorar suas propriedades mecânicas, como resistência à tração e tenacidade. O foco é desenvolver reforços poliméricos 3D, inspirados em estruturas naturais, para serem inseridos em matrizes cimentícias, otimizando a capacidade de absorção de cargas e a ductilidade dos compósitos. A pesquisa envolve a utilização de filamentos poliméricos (ABS, PETG e PLA) e sua avaliação quanto à compatibilidade com a matriz cimentícia, além de testes mecânicos e térmicos para selecionar os materiais mais adequados. A modelagem das malhas poliméricas será realizada com software paramétrico, e os compósitos resultantes serão caracterizados por ensaios de flexão e análise de fratura. O projeto também busca promover práticas de construção sustentável, alinhando inovação tecnológica com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), contribuindo para a construção civil mais resiliente e eficiente.

2024 - Atual

LAC-3D - Ligantes Alternativos e Concretos para Impressão 3D

Descrição: O uso da I3D de materiais cimentícios como método construtivo é uma realidade em alguns países; contudo, o Brasil ainda está muito aquém de dominar esta tecnologia. Simultaneamente, a comunidade técnica e científica internacional tem se empenhado na busca de materiais e soluções construtivas mais sustentáveis, visando mitigar os altos impactos ambientais causados pela indústria da construção principalmente pela produção do cimento Portland. Assim, este projeto propõe o uso de ligantes alternativos ao cimento Portland para a produção de compósitos destinados a aplicações de I3D.

2024 - Atual

CIMENTALGA: UTILIZAÇÃO DE SILICATO DE DIATOMÁCEAS NA INDÚSTRIA DE CIMENTO

Descrição: A indústria de cimento desempenha um papel vital na construção civil, mas enfrenta desafios ambientais significativos, contribuindo para as emissões de CO2. Este projeto aborda a busca por alternativas sustentáveis na produção de cimento, alinhada com os compromissos do Acordo de Paris e as metas estabelecidas pela indústria de cimento brasileira. A indústria de cimento deve reduzir suas emissões de CO2, e a busca por materiais cimentícios suplementares (MCS) é uma estratégia-chave. No entanto, a disponibilidade limitada de MCS tradicionais torna necessária a exploração de alternativas. A utilização de silicato obtido de algas diatomáceas produzidas em fotobiorreatores oferece uma abordagem promissora e sustentável. Isso é particularmente relevante na região sul de Santa Catarina, onde a indústria do cimento desempenha um papel importante na economia local. O objetivo geral do projeto é utilizar o silicato derivado de algas diatomáceas como MCS na indústria de cimento. Os objetivos específicos incluem o cultivo das diatomáceas, otimização da produção em larga escala, caracterização da biomassa e do silicato, e avaliação do desempenho do cimento com a adição do silicato. O projeto envolve o cultivo de diatomáceas em laboratório, avaliação de diferentes sistemas de produção em larga escala, caracterização da
biomassa e do silicato, e testes de desempenho do cimento. Essa abordagem inovadora visa fornecer uma alternativa sustentável e escalável para a produção de cimento. A pesquisa será realizada em conformidade com as práticas laboratoriais padrão e normas de segurança. Espera-se que o projeto gere dados científicos inovadores e contribua para o desenvolvimento de cimentos mais sustentáveis. O projeto proporcionará experiência prática em pesquisa para alunos da UDESC e promoverá a colaboração entre a academia e a indústria catarinense, impulsionando o desenvolvimento tecnológico e o crescimento econômico sustentável na região. O projeto CIMENTALGA visa desenvolver uma solução inovadora para a produção de cimento mais sustentável, alinhada com as metas de redução de emissões de CO2 e com potencial para beneficiar a economia local de Santa Catarina.

 

2022 - Atual

Desenvolvimento de pavimentos rígidos sustentáveis produzidos com cimentos à base de calcário e argila calcinada, visando o melhoramento da infraestrutura rodoviária brasileira

Descrição: CNPq/FNDCT/MCTI 15/2022 - Faixa A - R$ 200.000,00. O modal rodoviário é o principal meio de transporte de cargas e pessoas no Brasil. Pavimentos rígidos (PR) apresentam vida útil superior aos pavimentos asfálticos (PA), reduzindo a necessidade de manutenção e restauro e, consequentemente, de interrupções da rodovia e geração de resíduos. Contudo, o custo de implementação mais alto e o elevado impacto ambiental associado à produção do cimento Portland são os principais entraves econômico e ambiental para o uso de PR em larga escala. Assim, este projeto propõe o desenvolvimento de PR produzidos com concretos à base de cimentos de calcário e argila calcinada (LC³). A problemática central é alavancar o uso de PR no país através do uso de cimentos mais baratos e sustentáveis. Isso viabilizará a implementação de pavimentos mais duráveis, e de custo e impacto ambiental reduzidos em comparação aos PR de concreto Portland disponíveis hoje. Especificamente, espera-se demonstrar que concretos produzidos com cimento LC³ apresentam desempenho (mecânico e durabilidade) equivalente ou superior ao dos concretos Portland utilizados atualmente em PR. O uso de argilas em substituição parcial ao clínquer possibilita reduções de ~30% nas emissões de CO2, resulta em propriedades mecânicas equivalentes e durabilidade superior à do concreto Portland. Aliado a isso, a ampla disponibilidade de argilas no território brasileiro e a possibilidade de usar argilas menos nobres na produção de LC³ trazem potencial para redução significativa do custo do concreto, tornando os PR mais competitivos de um ponto de vista econômico. Para a execução deste projeto, argilas serão selecionadas, caracterizadas e processadas. Em seguida, serão produzidas pastas matrizes (pastas) a serem empregadas nos concretos, com cimentos LC³ e Portland, avaliando sua a fluidez, cinética de reação e microestrutura. Posteriormente, serão produzidos concretos empregando as matrizes desenvolvidas, avaliando suas propriedades no estado fresco, mecânicas, e de durabilidade.

2022 - Atual

NanoCem3D: Compósitos cimentícios micro e nanoreforçados para impressão 3D

Descrição: Chamada CNPq/MCTI/FNDCT Nº 18/2021 - UNIVERSAL - Faixa A - Grupos Emergentes - Até R$ 165.000,00. A impressão 3D (I-3D) é uma técnica de alta produtividade e precisão com consumo de material otimizado. O uso da I-3D de materiais cimentícios como método construtivo é uma realidade em alguns países; contudo, existem desafios para consolidá-la dentro da indústria da construção. Os compósitos cimentícios aplicados à I-3D têm novas exigências no estado fresco e endurecido quando comparado com materiais para aplicações tradicionais. Neste contexto, a otimização das propriedades reológicas e mecânicas dos compósitos para esta aplicação específica é fundamental. Os principais desafios encontrados são: atingir uma trabalhabilidade adequada que permita a extrusão, mas ainda resista ao peso das camadas sobrepostas de material ainda fresco; e a aderência entre as camadas depositadas sucessivamente. Para contornar problemas mecânicos/de aderência em concreto, costuma-se usar macrofibras (metálicas ou poliméricas), porém estas são inviáveis para I-3D em virtude de limitações executivas. Assim, este projeto avaliará a incorporação de micro/nanofibras de diferente tipo (carbono, SiC, etc.) para a melhoria das propriedades mecânicas de elementos impressos, avaliando também o impacto destas nas propriedades reológicas e adequação à impressão. Complementarmente, será avaliado o uso de ligantes alternativos (geopolímeros), contribuindo para o desenvolvimento de elementos construtivos sustentáveis. O uso de micro/nanofibras em matrizes cimentícias tem sido amplamente investigado nos últimos anos, levando à incrementos significativos no desempenho mecânico. Contudo, a aplicação destes micro/nanoreforços praticamente não foi explorado para aplicações em I-3D. Assim, a partir da integração de TCCs, dissertações e teses, bem como um programa experimental interinstitucional, será avaliado o efeito da incorporação de micro/nanofibras nas propriedades reológicas, impressibilidade, mecânicas e microestruturais de compósitos cimentícios produzidos com ligantes Portland e alternativos.