A coisa mais difícil sobre o concreto pode ser o problema de como fazer o material de construção onipresente de uma maneira ecologicamente correta. Resultados de laboratório recentes da Universidade de Princeton indicam que o desafio de fazer concreto mais verde pode eventualmente ser rachado.

O concreto levanta preocupações com as mudanças climáticas porque a fabricação de seu componente principal, Cimento Portland, é responsável por até 8% das emissões humanas de dióxido de carbono. Pior ainda do ponto de vista ambiental, Os meteorologistas preveem que a produção de cimento Portland dobrará nos próximos 30 anos.

Existem possíveis substitutos para o cimento Portland. Uma opção, chamados materiais alcalinos ativados, promete desempenhar a mesma função e reduzir as emissões de carbono relacionadas ao cimento em até 90 por cento. Estudos têm mostrado que os materiais ativados por álcali são tão fortes quanto o cimento Portland. Mas há relativamente poucos dados de longo prazo sobre a durabilidade do cimento mais ecológico - uma questão chave para alguém que está construindo uma estrutura para durar décadas ou mais.

Pesquisadores de Princeton e outras instituições têm trabalhado para resolver a falta de informações sobre os novos substitutos de cimento. Claire White, professor assistente de engenharia civil e ambiental e do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, disse que pode ser um desafio em laboratório simular com precisão a durabilidade de longo prazo do concreto. Mas a informação é crítica para que a indústria adote o material.

"Uma das razões pelas quais os materiais ativados por álcali não são amplamente utilizados é a falta de padrões de teste em nível nacional, "White disse.

Nos últimos anos, O grupo de pesquisa de White usou métodos diferentes para medir a durabilidade de longo prazo das alternativas de cimento e propor formas de eliminar as fraquezas dos materiais. Em um relatório, sua equipe examinou minúsculas rachaduras que se desenvolvem à medida que alguns materiais ativados por álcali envelhecem; porque as rachaduras podem diminuir significativamente a resistência ao longo do tempo, os pesquisadores propuseram adicionar pequenas quantidades de nanopartículas de óxido de zinco para reduzir o craqueamento.

"Temos usado e estudado cimentos Portland por quase 200 anos, então entendemos muito sobre como eles se deterioram ao longo do tempo e sob diferentes condições ambientais, "disse Maria Juenger, um professor do departamento civil, engenharia arquitetônica e ambiental na University of Texas-Austin. Por outro lado, Juenger disse, "materiais ativados por álcali são uma nova besta, e precisamos nos esforçar muito para estudar sua durabilidade antes de usá-los em estruturas [porque] falhas imprevistas podem custar caro. "

Em um artigo publicado em 15 de junho na Jornal da American Ceramic Society , A equipe de pesquisa de White descreve uma nova abordagem para avaliar a permeabilidade do material ativado por álcali. A permeabilidade é um ponto fraco crítico para qualquer cimento porque produtos químicos como o dióxido de carbono, sulfatos ou cloreto que penetram em uma estrutura de concreto podem enfraquecer o concreto, bem como corroer o aço usado como reforço para a maioria dos edifícios modernos.

A permeabilidade é uma medida importante da durabilidade de um cimento, mas é muito difícil medir com precisão em um laboratório, White explicou. Isso ocorre porque os métodos mais comuns de teste de permeabilidade requerem que os pesquisadores pré-tratem o cimento ou usem alta pressão para forçar o líquido através de uma amostra. Ambos tornam o teste menos representativo das condições do mundo real.

Para resolver este problema, A equipe de pesquisa de White usou um método chamado teste de flexão de viga, que normalmente não é usado para medir a permeabilidade. No teste, um cilindro horizontal de cimento é apoiado em ambas as extremidades, enquanto uma força para baixo é aplicada contra o ponto médio do lado superior do cilindro, fazendo com que ele se desvie. Ao medir a forma como o cilindro responde à deflexão ao longo do tempo, os pesquisadores foram capazes de calcular como o líquido se move através dos minúsculos poros dentro do cimento.

Em uma série de testes, Catherine Eiben, um ex-aluno de pós-graduação no laboratório de White, mediu a permeabilidade do material alcalino-ativado feito de uma solução de hidróxido de sódio e escória, um subproduto da produção de ferro. Anna Blyth, um idoso em ascensão, conduziu outra série de medições usando o material, mas alterou a solução para que o material contivesse sílica solúvel. Os pesquisadores descobriram que a primeira versão do material alcalino-ativado era mais permeável do que o cimento Portland; mas a versão de sílica tinha permeabilidade notavelmente inferior.

"Foi muito emocionante", disse Blyth, que conduziu os testes como parte de sua pesquisa independente de graduação. "O trabalho que a professora White faz em seu laboratório tem implicações importantes para a indústria e, com sorte, ajudará a tornar possível a criação de padrões e códigos para abordar a implementação de substitutos ecológicos para o cimento Portland."

White disse que as descobertas são um passo encorajador. Mas ela disse que isso não abre completamente o caminho para o novo tipo de cimento. Embora a permeabilidade seja uma medida chave de durabilidade, amostras com baixa permeabilidade podem sofrer de outros problemas potenciais.

"O tipo de material que tem um desempenho muito bom em permeabilidade - aqueles com tamanhos de poros muito pequenos - às vezes são vulneráveis ​​a microfissuras, "ela disse." Nós sabemos que isso é verdade para esses cimentos de escória ativados com silicato. "

White disse que o futuro trabalho em seu laboratório planeja resolver a questão do crack.

"Queremos desenvolver novos métodos para obter dados precisos sobre o desempenho desses materiais ao longo do tempo, "disse ela." Isso vai ajudar na implementação de alternativas sustentáveis ​​na indústria da construção. "