Materiais Avançados

Cimento e concreto ficam mais verdes e mais fortes

Cimento e concreto ficam mais verdes e mais fortes
A análise do concreto em nível atômico permitiu aumentar sua resistência e reduzir a emissão de CO2 a menos da metade.[Imagem: M.J. Abdolhosseini Qomi et al. - 10.1038/ncomms5960]

Emissões do cimento

O cimento e o concreto são os materiais de construção mais usados em todo o mundo.

Apesar de produzirem um material eficiente e barato, contudo, as cimenteiras são responsáveis por quase um décimo das emissões de gases de efeito estufa geradas por toda a indústria.

Agora, uma nova técnica permite não apenas reduzir essas emissões a menos da metade, como também produzir um cimento mais forte e mais durável.

A técnica foi idealizada quando Abdolhosseini Qomi e seus colegas do MIT, nos Estados Unidos, debruçaram-se sobre uma análise detalhada, em nível molecular, da complexa estrutura do concreto, que é uma mistura de areia, brita, água e cimento.

Como o cimento é fabricado

O cimento é fabricado cozinhando um material rico em cálcio - geralmente calcário - misturado a um material rico em sílica - geralmente argila - a temperaturas de 1.500 graus Celsius, produzindo uma massa dura chamada clínquer.

Depois de sair do forno e esfriar, esse clínquer é moído até se transformar em pó - o cimento.

No cimento comum, a proporção cálcio/sílica varia entre 1,2 e 2,2, com 1,7 sendo aceito como o padrão da indústria. Mas as estruturas moleculares resultantes de cada proporção nunca haviam sido comparadas em detalhe.

A nova análise sugere que a redução da proporção de cálcio em relação à sílica produz um concreto mais forte e reduz muito as emissões de CO2 durante todo o processo, já que essas emissões são geradas sobretudo pela descarbonatação do calcário.

Como o cimento deverá ser produzido

Segundo Qomi e seus colegas, a mistura ideal de cálcio e sílica deve ficar em uma relação de 1,5 porque, nesse ponto, o material pode atingir "duas vezes a resistência do cimento normal em termos de resistência mecânica à fratura".

Conforme a proporção dos dois materiais varia, a estrutura molecular do clínquer passa de uma estrutura cristalina altamente ordenada para uma estrutura desordenada, do tipo vítrea.

Como o material produzido na relação 1,5 tende mais à estrutura vítrea do que à estrutura cristalina, os pesquisadores afirmam que o concreto será mais resistente a fraturas porque "não há tensões residuais no material".

Bibliografia:

Combinatorial molecular optimization of cement hydrates
M.J. Abdolhosseini Qomi, K.J. Krakowiak, M. Bauchy, K.L. Stewart, R. Shahsavari, D. Jagannathan, D.B. Brommer, A. Baronnet, M.J. Buehler, S. Yip, F.-J Ulm, K.J. Van Vliet, R.J-.M. Pellenq
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 4960
DOI: 10.1038/ncomms5960




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