Concreto de endurecimento rápido diminui tempo de construção em quatro vezes

 Redação do Site Inovação Tecnológica 

As inovações em cimento e concreto têm-se multiplicado nos anos recentes.

[Imagem: TU Vienna]

Concreto de endurecimento rápido

Um novo tipo concreto de endurecimento rápido promete reduzir o tempo de construção de estruturas de engenharia em três a quatro vezes.

O concreto é resistente a rachaduras, à água, ao gelo e, por isso, adequado para construção nas mais variadas condições ambientais. E a tecnologia para sua fabricação pode ser implementada nas fábricas atuais com gastos mínimos, garantem Ruslan Ibragimov e Roman Fediuk, da Universidade Estadual de Kazan, na Rússia.

A resistência à compressão do novo concreto - alcançada 28 dias após o vazamento - aumentou de 2,7 a 3,3 vezes (B60) em comparação com as misturas tradicionais de concreto de componentes similares. A resistência ao gelo aumentou três vezes, saindo de F200 e chegando a F600, e resistência à água (a pressão sob a qual a água permeia um concreto) aumentou mais de quatro vezes - W18 em vez de W4.

Geônica

Para melhorar os materiais de construção, os engenheiros se baseiam na natureza, mas ainda não conseguiram obter a mesma resistência que os conglomerados e arenitos das montanhas. A força dessas pedras naturais é 10 vezes maior, ainda que elas tenham quase a mesma composição e a estrutura que o concreto.

Para tentar diminuir esse hiato, surgiu um novo campo da ciência, a geônica, ou geomimética, que tenta imitar as rochas, assim como a biomimética tenta imitar os seres vivos.

"Nossa tarefa é melhorar a força dos novos materiais de construção, aproximando suas características das características naturais através do uso de novas tecnologias. No momento, somos capazes de criar concreto várias vezes mais forte do que o obtido com tecnologias antigas," disse Fediuk.

Equipamento de pulsação rotativa, em escala de laboratório, para a fabricação do novo concreto.

[Imagem: Ibragimov/Fediuk]

Materiais da mesma origem

Além de mudanças no processo de fabricação, as melhorias foram obtidas selecionando as matérias-primas do concreto em termos de similaridade de sua composição química, características físicas e mecânicas. De acordo com os princípios da geônica, essa similaridade pode ser alcançada se a brita, a areia, o cimento e a água - todos os componentes tradicionais do concreto - forem obtidos na mesma área geográfica. Portanto, é mais rentável produzir os componentes na região onde o concreto será produzido.

Uma das mudanças no processo, que também o tornam mais ambientalmente amigável, foi a redução no uso de água, que normalmente controla a fluidez da mistura de concreto. No entanto, quando seca, a água provoca rachaduras, diminuindo a resistência da estrutura. Na nova composição, toda a água não essencial é substituída por superplastificantes de última geração. Essas substâncias fazem com que as moléculas da mistura de concreto se afastem umas das outras, o que resulta em aumento da fluidez, trabalhabilidade e outras qualidades do concreto úteis para a engenharia de construção.

Outro passo importante é a ativação mecânico-química, ou seja, os componentes do concreto são misturados e triturados em alta velocidade em um aparelho de rotação pulsante - um misturador de concreto especial.

Velocidade na construção

A característica de endurecimento rápido do novo concreto - a redução da água utilizada é uma das principais responsáveis por esta melhoria - permite remover a cofragem das estruturas em três a sete dias, em vez de 28 dias, como normalmente é necessário. Contudo, ainda são necessários 28 dias para que o novo concreto atinja sua resistência final.

Os dois engenheiros afirmam que é possível fabricar concreto de resistência rápida semelhante ao novo usando métodos tradicionais, mas haverá inconvenientes, como ineficiência de custo e danos ao meio ambiente. Para obter o mesmo endurecimento rápido seria necessário usar uma quantidade maior de cimento de alta qualidade. E a fabricação de cimento ocupa a posição número dois no mundo em termos de liberação de gases de efeito estufa, defende ele.

Bibliografia:

Artigo: Improving the early strength of concrete: Effect of mechanochemical activation of the cementitious suspension and using of various superplasticizers

Autores: Ruslan Ibragimov, Roman Fediuk

Revista: Construction and Building Materials

Vol.: 226, Pages 839-848

DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.313

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Conheça a esponja-do-mar que promete revolucionar a construção de arranha-céus

Pesquisadores da New York University Tandon School of Engineering (NYU), nos EUA, em parceria com cientistas da Universidade Tor Vergata, na Itália, descobriram que a estrutura da esponja-do-mar cesta de flores de Vênus (E. aspergillum), também conhecida como “esponja-de-vidro” do mar, pode inspirar projetos mais seguros e eficientes de prédios, pontes, navios e até aeronaves.

Eles estudaram como as cavidades e os cristais no corpo do organismo marinho influenciam a hidrodinâmica da água que penetra na esponja e como esse movimento constante consegue melhorar suas propriedades mecânicas, além de otimizar o fluxo de nutrientes dentro e fora da estrutura corporal.

“Este organismo foi muito estudado do ponto de vista mecânico devido a sua capacidade de se deformar substancialmente, apesar de sua estrutura frágil e vítrea. Pudemos investigar aspectos da hidrodinâmica para entender como a geometria da esponja oferece uma resposta funcional ao fluido e à interação com a água”, comenta o professor de engenharia da Universidade Tor Vergata Giacomo Falcucci, autor principal do estudo.

Estrutura interna da esponja de vidro (Imagem: Reprodução/NYU)

Design eficiente

A estrutura da esponja-de-vidro possui um formato cilíndrico com paredes finas e um grande átrio central. Espículas entrelaçadas compostas por três raios perpendiculares formam uma malha muito fina, o que garante uma rigidez não encontrada em outras espécies, permitindo que ela sobreviva em grandes profundidades.

“Ao explorar o fluxo de fluido dentro e fora da cavidade corporal da esponja, descobrimos indícios de adaptação ao ambiente. Não só a estrutura da esponja contribui para um arrasto reduzido, mas também facilita a criação em redemoinhos de baixa velocidade dentro da cavidade corporal usados para alimentação e reprodução”, acrescenta o estudante de engenharia da NYU Maurizio Porfiri, coautor do estudo.

No laboratório

Para estudar as propriedades da esponja-de-vidro, os pesquisadores criaram modelos em 3D com simulações computacionais sobre a dinâmica dos fluidos em ambientes marinhos. Com cerca de 100 bilhões de partículas virtuais, eles reproduziram as condições hidrodinâmicas ideais do fundo do mar.

Simulação em 3D do fluxo hidrodinâmico (Imagem: Reprodução/NYU)

Os resultados mostram que a organização das cavidades e dos cristais dentro da estrutura corporal da esponja consegue reduzir as forças aplicadas pelo movimento da água, permitindo uma adaptação total ao ambiente. Essas características dão ao organismo a capacidade de sobreviver em ecossistemas hostis, com um forte fluxo hidrodinâmico.

“A geometria da esponja e sua resposta ao fluxo de água têm muitas implicações para o projeto de prédios altos ou qualquer estrutura mecânica, de arranha-céus a novos sistemas de baixo arrasto para navios e fuselagens de aviões. O conhecimento das propriedades estruturais desse organismo marinho pode levar a construções que respondam com mais segurança às forças do fluxo de ar ou água”, completa o professor Falcucci.

Fonte: NYU

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GFRC em arquitetura

--O concreto reforçado com fibra de vidro (GFRC)

GFRC é um dos materiais mais populares utilizados para revestimento arquitetônico pré-fabricado criativo. A capacidade da GFRC de ser moldada em painéis finos e leves, com uma ampla variedade de formas, formas e acabamentos de superfície, foi apreciada por uma crescente audiência de arquitetos e engenheiros em todo o mundo.

Recursos e Moldagem do GFRC


Os produtos GFRC são formados por uma variedade de técnicas de fabricação. Um dos mais versáteis é moldar o compósito em moldes fabricados em borracha, madeira ou plástico reforçado com fibra de vidro (GRP / FRP). Isso é conhecido como premix GFRC. Como as fibras de vidro resistentes a álcalis de alto desempenho são distribuídas uniformemente na mistura, o material é reforçado por toda parte, permitindo que produtos com os melhores detalhes sejam criados.


GFRC é usado para produzir belos moldes arquitetônicos e recursos. Embora muitas vezes moldados com espessura superior a 25 mm, esses produtos permanecem fáceis de manusear e erguer e permitem ao arquiteto ou engenheiro uma liberdade inigualável de design criativo.
O GFRC não sofre corrosão do reforço. Ao contrário do concreto tradicional, o GFRC não exige um mínimo de cobertura de concreto para o reforço.





Em projetos de construção, instalações de lazer, renovações urbanas e esquemas municipais, a atenção crescente está sendo focada no ambiente construído. O GFRC está desempenhando um
papel importante.

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Assentos, vasos, recipientes, quiosques, postes de amarração, sinais, estátuas e fontes, para citar apenas alguns, todos se beneficiam de serem feitos no GFRC com sua capacidade de moldar a forma, o acabamento da superfície e ser esteticamente compatíveis com o ambiente escolhido.


O GFRC também oferece aos arquitetos de parques temáticos e zoológicos um meio pelo qual eles podem transformar sonhos em realidade. Muitos dos maiores parques temáticos e zoológicos do mundo usam o GFRC para criar paisagens rochosas, construções de réplicas, ambientes simulados para animais e muito mais.

http://gfrconline.com/2016/04/gfrc-in-architecture/

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Concreto autoconserta-se de rachaduras usando enzima do sangue humano

 

Anidrase carbônica

Pesquisadores apresentaram uma nova receita para criar estruturas de cimento e concreto capazes de se autoconsertar de trincas e rachaduras.

O "ingrediente secreto" é uma enzima encontrada nos glóbulos vermelhos do sangue humano, onde ela ajuda a transportar o CO2 e controlar o pH.

A enzima, chamada anidrase carbônica, reage automaticamente com o dióxido de carbono atmosférico (CO2) para criar cristais de carbonato de cálcio, que imitam o concreto em estrutura, resistência e outras propriedades, preenchendo assim rachaduras antes que elas causem problemas estruturais.

"Se pequenas rachaduras pudessem ser reparadas automaticamente quando começassem, elas não se transformariam em problemas maiores, que precisariam de reparo ou substituição. Parece ficção científica, mas é uma solução real para um problema significativo na indústria da construção," disse o professor Nima Rahbar, do Instituto Politécnico Worcester, nos EUA.

Processo de autocura do concreto usando enzima encontrada no sangue humano.

[Imagem: Jessica A. Rosewitz et al. - 10.1016/j.apmt.2021.101035]

Enzima melhor que bactéria

Inspirados pelo processo de transferência de CO2 no corpo humano, os pesquisadores adicionaram a anidrase carbônica produzida sinteticamente ao pó de cimento antes da preparação e mistura que forma o concreto. Quando uma pequena fissura eventualmente se forma no concreto enzimático, a enzima lá dentro se conecta com o CO2 do ar, desencadeando o crescimento de uma nova matriz cristalina que preenche a fissura.

O processo consegue curar rachaduras em escala milimétrica em 24 horas.

A equipe desenvolveu uma abordagem em três frentes que inclui uma mistura de concreto que, quando usada para construir uma estrutura, irá autoconsertar pequenas fissuras que se formarem; uma mistura que pode induzir a autocura em fendas ou buracos maiores; e um processo que pode ser aplicado ao concreto tradicional para consertar rachaduras.

Outros pesquisadores já propuseram a criação de concreto autocurável usando bactérias, como o Bacillus Megaterium, um micróbio que produz uma enzima que é expelida na mistura de concreto.

Rahbar optou por usar enzimas diretamente, em vez de bactérias, observando que as bactérias são mais caras e funcionam mais lentamente, levando até um mês para curar uma rachadura de 10 micrômetros, que as enzimas podem curar em poucas horas - e há preocupações sobre potenciais questões de saúde de longo prazo relacionadas ao uso das bactérias.

Bibliografia:

Artigo: An enzymatic self-healing cementitious material

Autores: Jessica A. Rosewitz, Shuai Wang, Suzanne F. Scarlata, Nima Rahbar

Revista: Applied Materials Today

DOI: 10.1016/j.apmt.2021.101035

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Descobertas as causas da deterioração do concreto e do asfalto

 Deterioração do concreto

Os engenheiros vêm observando há décadas que as estruturas modernas de concreto e de asfalto tendem a se deteriorar muito mais rapidamente do que estruturas históricas.

Mas a razão para esse fenômeno permanecia desconhecida.

Agora, Akihiro Moriyoshi e colegas da Universidade de Hokkaido, no Japão, acreditam ter finalmente encontrado a resposta.

Eles descobriram que a deterioração das estruturas modernas de concreto e asfalto se deve à presença de quantidades-traço - meros vestígios - de matéria orgânica nessas estruturas.

Monitoramento do concreto

As marcas características que levam à deterioração do cimento, concreto e asfalto incluem rachaduras, desagregação (transformação em pó) e delaminação (separação em camadas).

As estruturas deterioradas deixam de ser seguras para os fins que foram projetados, e uma deterioração mais rápida reduz a expectativa de vida das estruturas.

As técnicas atuais de monitoramento incluem justamente o acompanhamento da largura das rachaduras e um teste químico simples, que não dão um quadro geral da deterioração e da queda da resistência dos materiais.

Foi ao tentar melhorar esses ensaios de monitoramento que Moriyoshi percebeu um odor característico emanando das amostras de cimento que ele estava testando. Foi necessário usar até tomografia computadorizada para finalmente encontrar a razão dos cheiros, que acabaram explicando a deterioração dos materiais.

Para confirmar que estavam de posse da explicação correta, a equipe testou uma variedade de amostras de asfalto do Japão desde 1960, várias amostras de concreto de todo o mundo, e também uma amostra de concreto de 120 anos, usada como referência.

Deterioração por matéria orgânica

Os exames mostraram que há uma série de moléculas orgânicas, de origens diversas, presentes nas modernas estruturas de concreto e pavimentos asfálticos: ftalatos, particulados de escapamento de carros e caminhões, sabões e até fluidos usados para lavar pára-brisas.

Entre os compostos mais comuns, a equipe encontrou (como proporção da amostra de concreto ou cimento): 0,25% de desumidificantes, 0,12% de compostos de fosfato e 0,0012% de ftalatos.

Essas moléculas são introduzidas no cimento, concreto e asfalto durante o processo de fabricação ou absorvidas do meio ambiente, e causam uma rápida deterioração das estruturas de concreto e dos pavimentos de asfalto. Embora estejam em menor quantidade, os ftalatos mostraram ter o maior efeito de deterioração.

A equipe espera que suas descobertas sejam usadas para desenvolver novas formulações para estruturas de concreto ou aprimoramentos nos processos produtivos, que permitam a produção de cimentos e concretos mais puros, que poderão ter vida útil mais longa.

Bibliografia:

Artigo: Deterioration of modern concrete structures and asphalt pavements by respiratory action and trace quantities of organic matter
Autores: Akihiro Moriyoshi, Eiji Shibata, Masahito Natsuhara, Kiyoshi Sakai, Takashi Kondo, Akihiko Kasahara
Revista: PLoS ONE

DOI: 10.1371/journal.pone.0249761

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Movéis dos Flintstones

 

EYE CANDY

Nós amamos a vibração dos Flintstones desta nova coleção de móveis australianos

por Jill Singer

O número de coleções de móveis lançadas nesta temporada foi obviamente muito reduzido (embora estejamos ocupados reunindo nossos favoritos para lançar no final deste mês com Offsite Online !). 

Por isso, ficamos particularmente felizes em ver este conjunto de quatro peças do novíssimo Future Collective, sediado na Austrália, apresentado em The Design Files no início deste mês. A Future Collective foi fundada por Pip Newell - que dirige o popular site vintage australiano Curated Spaces - em colaboração com os vendedores James Bligh e Chelsea Wilson de Sydney, e sua coleção Carved resume os Flintstones / tendência inspirada em cavernas que previmos no início deste ano. Composta por quatro peças esculpidas à mão por um artesão local - a lâmpada de monólito, a mesa de cabeceira da caverna, a mesa lateral de tronco e a vitrine de rocha - a Carved Collection aproveita o poder de um material de construção de concreto aerado chamado Hebel. 

Na coleção, as superfícies mais ásperas e marteladas são justapostas com texturas uniformemente desgastadas e um acabamento lixado mais liso, quase cremoso. 

De acordo com o Instagram deles, as peças estão começando a se esgotar, então se você estiver com vontade de fazer especificações, é  melhor agir rápido !

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Concreto de alta resistência sem cimento Portland

Concreto sem cimento

Engenheiros da Universidade Federal de Pernambuco desenvolveram uma técnica de dosagem que permite obter concretos de alta resistência (>75 Mpa) sem a utilização do tradicional cimento Portland.

Além disso, o professor Nilvan Araújo Júnior e seus alunos desenvolveram a técnica usando um resíduo do processo de produção de ferro gusa nas siderúrgicas, a escória de alto-forno, em combinação com um ativador alcalino.

Assim, além de produzir um cimento de baixo impacto ambiental - a produção de cimento Portland é responsável por cerca de 7% do CO2 emitido no mundo - o processo permite dar uma destinação a um rejeito da siderurgia, obtendo um benefício duplo.

E não é só o ambiente que ganha, uma vez que o concreto sem cimento apresenta características superiores ao concreto comum.

"Quanto ao desempenho, esse novo produto apresenta um endurecimento mais rápido e maior ganho de resistência quando comparado ao cimento tradicional, sendo apropriado para produção de peças pré-moldadas em fábricas," garante a equipe.

Comparações

Para comparar o concreto tradicional (concreto de alta resistência com cimento Portland e sílica ativa) com o concreto alternativo, a equipe realizou ensaios de resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico com 1, 3, 7 e 28 dias. Aos 28 dias também foram feitos ensaios de módulo de elasticidade estático e resistência à tração por compressão diametral.

Os resultados mostraram que, tanto o concreto de alta resistência, como o concreto de escória álcali-ativada, desenvolveram altas resistências iniciais (>40 MPa com 1 dia) e finais (>86 MPa aos 28 dias).

Com informações da UFPE - 20/07/2021

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Significado de Concreto Celular Autoclavado

© Wikipedia user: Marco Bernardini Licensed under CC BY-SA 3.0

Desde sua invenção na década de 1920, o concreto celular representava a busca de um material industrial que apresentasse as características da madeira - como a sua leveza, capacidade de corte e perfuração - e evitasse algumas de suas desvantagens - como a absorção de água e a necessidade de manutenção. Atualmente, os blocos de concreto celulares autoclavados estão ativamente presentes no mercado por fabricantes como Hebel ou Retak, constituindo um sistema de construção simples e eficiente. Se você está se perguntando como construir com esse tipo de alvenaria, é pertinente examinar um pouco mais sobre as vantagens deste material.

É um material pré-fabricado - com aglomerantes (principalmente cimento e uma proporção de cal), agregados miúdos, água e um agente expansor - que podem ser usados tanto para construir paredes e divisórias. Assim como tijolos comuns ou blocos de cimento, eles trabalham juntos quando empilhados e unidos com argamassa.

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via Wikipedia User: Tumi-1983 Licensed under CC BY-SA 3.0

Quais são suas vantagens?

Em relação ao seu comportamento, apresenta um bom isolamento térmico devido às câmaras fechadas de ar confinado, conformadas pelas microbolhas incorporadas à massa.

Isso permite que o material tenha uma alta resistência à penetração de água líquida, uma vez que a estrutura fechada praticamente não possui sucção capilar, conferindo baixa absorção de água.

Além disso, isso fornece valores mais altos de isolamento acústico pela absorção das ondas sonoras na passagem sucessiva pelas câmaras de ar.

Entre outras, as características do material conferem-lhe uma alta resistência ao fogo, encontrando-se dentro dos parâmetros das classificações de resistência exigidas em numerosas normativas internacionais.

Quais são as desvantagens?

Devido à presença de cal, deve-se isolar o ferro dos blocos na construção, pois há risco de corrosão.

Neste tipo de produtos, as argamassas adesivas são especiais e fornecidas apenas pelos fabricantes.

Se você estiver interessado em aprofundar-se na construção com esses blocos, você pode encontrar detalhes construtivos dos blocos de concreto celular autoclavado aqui.

Fabian Dejtiar

Autor

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