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Uma adição de inspiração biológica impede os danos causados ​​pelo congelamento e descongelamento do concreto

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O concreto é um dos materiais de construção mais abundantes e duráveis ​​usados ​​nas infraestruturas modernas, mas possui uma fraqueza – o gelo – que pode causar a desintegração e fragmentação. Agora, inspirados por organismos que sobrevivem em ambientes abaixo de zero, os pesquisadores do Colorado estão introduzindo moléculas de polímero com habilidades anticongelantes no concreto. O método, que testa se o novo concreto pode impedir os danos causados ​​pelo congelamento e degelo.

O concreto é um material poroso com poros capilares que permite que a água penetre no material. Para lugares que experimentam grandes variações de temperatura, estradas e prédios de concreto passam por “ciclos de congelamento e degelo”. A água congela e se expande dentro do material, aumentando a pressão à medida que os cristais de gelo crescem, acabando por estourar a superfície do concreto. As moléculas de polietilenoglicol-enxerto-álcool polivinílico (PEG-PVA) que os pesquisadores identificaram parecem manter os cristais de gelo pequenos e impedir que eles se fundam em cristais maiores.

“Estamos particularmente empolgados porque isso representa um afastamento de mais de 70 anos da tecnologia convencional de concreto”, diz o autor sênior Wil Srubar, chefe do Laboratório de Materiais Vivos da Universidade do Colorado Boulder. “Na nossa opinião, é um salto quântico na direção certa e abre as portas para novas tecnologias de mistura”.

Por mais de 70 anos, a principal maneira de mitigar os danos por congelamento e degelo foi colocar pequenas bolhas de ar que atuam como válvulas de liberação de pressão dentro do concreto, conhecidas como aditivos que retiram o ar. Mas colocar minúsculas bolhas de ar no concreto não apenas reduz a resistência do material, mas também o torna mais poroso, agindo como uma auto-estrada para a entrada de mais água e outras substâncias nocivas, como sais. Em vez de combater os sintomas das expansões de gelo, a equipe decidiu direcionar a fonte: crescimento de cristais de gelo.

Encontradas em organismos que sobrevivem em ambientes abaixo de zero, as proteínas anticongelantes se ligam aos cristais de gelo para inibir seu crescimento que, de outra forma, seria fatal para os organismos. Inspirada pela proteína, a equipe introduziu moléculas de polímero que imitavam as propriedades da proteína na mistura de concreto. As moléculas reduziram efetivamente o tamanho dos cristais de gelo em 90%. A nova mistura de concreto também resistiu a 300 ciclos de congelamento e degelo e manteve sua força.

Embora o novo concreto tenha passado nos testes padrão da indústria, ainda há dúvidas sobre a verdadeira resiliência a longo prazo do material em uma aplicação no mundo real e sua viabilidade econômica. O próximo passo para a equipe é otimizar seu método, identificando novas moléculas que são mais econômicas e testando a compatibilidade da molécula com diferentes receitas de concreto. “Fazer concreto é como assar um bolo”, diz Srubar, esperando que as receitas de concreto possam se beneficiar do novo aditivo.

“Nos próximos 30 anos, o mundo estará construindo uma cidade de Nova York a cada 35 dias, o que é surpreendente”, diz Srubar. “O que isso significa é que vamos construir muitos prédios e estradas, e usaremos muito concreto. Por causa de impactos significativos no meio ambiente, o concreto que fabricamos realmente tem deve ser o mais sustentável possível e o mais durável possível “.

Pesquisa Cell Press 

Referências:

  1. Shane D. Frazier, Mohammad G. Matar, Jorge Osio-Norgaard, Anastasia N. Aday, Elizabeth A. Delesky, Wil V. Srubar. Inibição de danos por congelamento e descongelamento em pasta de cimento e concreto imitando o anticongelante da natureza . Cell Reports Physical Science , 2020; 100060 DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100060
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Paulo Fernando De Barros

Colunista e editor para a Noruega em Duna Press Jornal e Magazine, reportando os assuntos e informações sobre atualidades culturais, sócio-políticas e econômicas da região.
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