Pesquisadores da North Carolina State University têm, pela primeira vez, usou uma técnica de "compressão micropilar" para caracterizar a resistência à microescala do cimento, permitindo o desenvolvimento de cimento com propriedades de resistência desejáveis ​​para aplicações de engenharia civil.

"As informações coletadas por meio dessa técnica podem ser usadas para entender melhor o comportamento do concreto quando ele falha, bem como fornecer dados importantes para modelos 'constitutivos' que são usados ​​para projetar e determinar a segurança de estruturas de engenharia civil em grande escala, "diz Rahnuma Shahrin, um Ph.D. em engenharia civil aluno da NC State e autor principal de um artigo sobre o trabalho.

"Os resultados da pesquisa levarão a impactos significativos no estudo de falha de materiais contendo cimento, "Shahrin diz." A produção, o transporte e o uso de concreto representam entre 5 e 9 por cento do total das emissões de dióxido de carbono em todo o mundo. O conhecimento deste estudo pode ser aplicado para o desenvolvimento de materiais mais sustentáveis ​​para infraestrutura civil, reduzindo o consumo de recursos naturais e a produção de CO2. "

O cimento é usado para fazer concreto, um dos materiais de construção mais utilizados no mundo. A resistência à compressão do cimento é um fator primordial na determinação de quanta carga o concreto pode suportar - uma consideração crítica para projetos de engenharia civil. Os engenheiros sabem há muito tempo que a resistência do cimento deriva de um ingrediente chamado silicato de cálcio hidratado (C-S-H) - o produto primário formado quando o pó do cimento é misturado com água. Pesquisadores, Contudo, não foram capazes de medir a resistência à compressão do C-S-H em uma amostra de cimento - os tamanhos de amostra necessários para isolar e testar os componentes C-S-H são muito pequenos para fabricar por métodos convencionais de preparação de amostra.

Para enfrentar este desafio, os pesquisadores se voltaram para uma técnica usada na ciência dos materiais chamada compressão micropilar. Normalmente usado em materiais cristalinos, a compressão micropilar usa amostras muito pequenas para determinar a resistência à compressão de um material.

Como o cimento é um material heterogêneo, feito de vários componentes, Shahrin usou uma técnica de microscopia eletrônica de varredura / raio-X para encontrar as áreas nas amostras de cimento que tinham a maior proporção de C-S-H em relação a outros materiais constituintes.

Uma vez que os locais C-S-H foram identificados, eles foram fresados ​​em cilindros de 2 micrômetros de largura e 4 micrômetros de altura. Essas amostras podem então ser submetidas à compressão micropilar.

"Existem muitas maneiras de fazer cimento, e pode ser feito com diferentes constituintes em diferentes proporções, "Shahrin diz." Nós mostramos que a técnica de micropilar pode ser usada para nos dar medidas precisas da resistência à compressão do C-S-H nesses diferentes tipos de misturas. Essas informações podem ser usadas para nos ajudar a entender como vários processos, e os constituintes adicionados durante a produção de cimento, pode afetar a resistência do cimento. É basicamente uma ferramenta que pode ser usada para desenvolver melhor, cimento mais forte. "