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  24.04.19

Nanotecnologia na construo civil


Mestrado de aluna da UFScar, em parceria com IPT, avalia nanosílica para aumento de durabilidade de argamassas


A incorporação de nanosílica em argamassas e concretos pode trazer efeitos positivos na microestrutura de matrizes cimentícias, reduzindo a sua permeabilidade e aumentando a sua durabilidade frente a agentes agressivos: esta foi a principal conclusão da dissertação de mestrado de Rosana Schmalz, defendida no programa de pós-graduação em Estruturas e Construção Civil da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em um projeto realizado em parceria com o IPT dentro do Programa Novos Talentos.

A durabilidade é uma das características a serem consideradas nas etapas de projeto e de dimensionamento de estruturas, uma vez que está relacionada à vida útil das obras. Entre os agentes agressivos mais prejudiciais às argamassas e ao concreto estão os íons sulfato que, ao entrarem em contato com os produtos de hidratação do cimento, provocam a expansão e a fissuração da matriz cimentícia.

Os sulfatos podem ser encontrados na água do mar, lençol freático, águas paradas (decomposição de matéria orgânica), esgotos, efluentes industriais e chuvas ácidas.
Durabilidade é uma das características a serem consideradas nas etapas de projeto e de dimensionamento de estruturas, uma vez que está relacionada à vida útil das obras
 
Além destas fontes externas, a contaminação dos materiais que são usados em construções pode se dar por fontes internas, quando os sulfatos são encontrados no cimento acima de limite indicado pela normalização técnica ou os agregados estão contaminados.

Graduada em Engenheira Civil pela Universidade Estadual Paulista (Unesp), Rosana procurou em sua pesquisa avaliar o desempenho de materiais cimentícios frente ao ataque de sulfato com a incorporação da nanosílica, uma adição mineral com granulometria inferior à sílica ativa, que reage química e fisicamente nas reações de hidratação do cimento. “A questão da vida útil das edificações é relevante: os projetistas e construtores buscam estruturas não apenas com desempenho mecânico elevado, mas também com durabilidade adequada ao ambiente em que estão inseridas”, afirma ela.

Rosana fez a modelagem de uma série de corpos de prova para avaliar a durabilidade de argamassas de cimento Portland, com a adição de nanosílica coloidal e sílica ativa, e submeteu as amostras ao ataque de sulfato de sódio, tanto de origem interna quanto externa. Foram avaliadas as propriedades mecânicas e físicas das argamassas por meio de ensaios de resistência mecânica e de absorção de água por capilaridade, e sua durabilidade frente ao ataque de sulfatos, por meio de ensaios de variação dimensional e também de análises químicas e microscópicas.

“A adição de materiais cimentícios suplementares ao cimento Portland é uma alternativa consagrada, mas estudos de aplicação de nanosílica na construção civil são muito recentes e abrem novas perspectivas, especialmente a favor da durabilidade”, afirma o pesquisador do Laboratório de Materiais de Construção Civil e coorientador do trabalho, Valdecir Ângelo Quarcioni.

Os ataques por sulfatos se deram externamente por meio de imersão dos corpos de prova em solução de sulfato de sódio, e internamente, por meio da utilização de uma água de amassamento (ou da mistura) contendo sulfatos. Além disso, algumas argamassas foram submetidas à cura térmica a 85ºC, com a finalidade de verificar a ocorrência de um ataque interno de sulfatos, decorrentes de altas temperaturas.

Os resultados obtidos indicaram que a nanosílica contribuiu para o aumento da resistência à compressão e, principalmente, para a redução dos coeficientes de absorção capilar das argamassas. Algumas amostras de argamassas apresentaram resultados expressivos nas características físicas e mecânicas após a sua incorporação, aumentando em 46% a resistência à compressão e reduzindo em 72% a absorção de água por capilaridade, uma das técnicas empregadas para medir a capacidade de absorção em materiais porosos. Quanto ao uso combinado da nanosílica com a sílica ativa, não foram observadas melhorias significativas nas propriedades mecânicas e físicas das argamassas se comparadas com o uso isolado da nanosílica.

Para as argamassas submetidas à cura térmica, a adição de 10% de nanosílica foi eficiente para mitigar a formação da chamada etringita tardia (DEF), o que poderia ocasionar um aumento de volume localizado e gerar tensões que iriam provocar futuras fissuras nas argamassas endurecidas. “O trabalho da Rosana se insere justamente em um cenário mundial de explorar o potencial da nanosílica na construção civil. Os dados obtidos em características físicas e mecânicas são contribuições tecnológicas efetivas e promissoras”, completa Quarcioni.