Uma pesquisa desenvolvida por pesquisadores do Centro de Tecnologia em Nanomateriais e Grafeno (CTNano/UFMG) demonstrou que a incorporação de nanotubos de carbono sintetizados diretamente sobre o clínquer pode melhorar significativamente o desempenho de concretos estruturais. Os resultados indicaram ganhos de resistência mecânica, além da redução de retração e fluência – fenômenos responsáveis por deformações que podem comprometer a durabilidade das estruturas ao longo do tempo.
O estudo, publicado na edição 122 da revista Concreto & Construções, avaliou concretos produzidos com um clínquer nanoestruturado desenvolvido no próprio CTNano/UFMG. A tecnologia utiliza nanotubos de carbono sintetizados diretamente sobre as partículas de clínquer, solução patenteada pela UFMG que busca superar um dos principais desafios da aplicação desses nanomateriais na construção civil: a dispersão uniforme dos nanotubos na matriz cimentícia.
Resultados
O trabalho é parte da dissertação de mestrado da engenheira Luísa Rodrigues, onde foram produzidos três tipos de concreto: um convencional e dois contendo 0,2% e 0,4% de nanotubos de carbono em relação à massa do cimento. Em todos os casos, a trabalhabilidade do material foi preservada, demonstrando que a utilização do clínquer nanoestruturado não comprometeu a trabalhabilidade do concreto. Os resultados mostraram que o melhor desempenho mecânico foi obtido com a adição de 0,2% de nanotubos de carbono (NTC). Aos 28 dias de cura, o concreto com 0,2% de NTC apresentou resistência média à compressão de 46,4 MPa, aproximadamente 10% superior ao concreto convencional. Também foi observado aumento de quase 9% na resistência à tração na flexão, indicando maior capacidade do material em suportar esforços de tração.
Além dos ganhos de resistência mecânica, o estudo verificou melhorias importantes de parâmetros relacionados à durabilidade. Os concretos contendo o clínquer nanoestruturado apresentaram redução de cerca de 10% na retração por secagem, fenômeno responsável pelo aparecimento de fissuras durante o endurecimento do concreto. Já nos ensaios de fluência básica, que medem as deformações provocadas por cargas permanentes ao longo do tempo, as reduções chegaram a 20% para o concreto com 0,2% de NTC e a 25% para o teor de 0,4%. Estes resultados são importantes do ponto de vista da perspectiva do aumento de vida útil de estruturas de concreto. Mesmo com quantidades tão reduzidas, 0,2% em relação ao cimento, o efeito das nanoestruturas de carbono sinterizadas sobre o clínquer é muito significativo.
Nanoestruturas como ‘pontes’
De acordo com os autores, o desempenho superior está relacionado ao efeito dos nanotubos na microestrutura do concreto. As nanoestruturas atuam preenchendo vazios, favorecendo o processo de hidratação do cimento e funcionando como ‘pontes’ que dificultam a propagação de microfissuras, tornando o material mais resistente às deformações. Diferente do que é relatado na bibliografia sobre uso de nanomateriais em cimentícios, outro resultado importante é que o uso do clínquer nanoestruturado não provocou alterações significativas no comportamento reológico (trabalhabilidade) do concreto. Uma redução da trabalhabilidade pode implicar em problemas de aplicação e de integridade estrutural do concreto armado.
Para os pesquisadores, a tecnologia representa um avanço na aplicação da nanotecnologia na construção civil. As conclusões apontam que a síntese direta dos nanotubos sobre o clínquer elimina boa parte das dificuldades de dispersão encontradas em pesquisas anteriores e permite aproveitar os benefícios dos nanomateriais sem comprometer a produção do concreto. Os resultados reforçam o potencial da inovação para o desenvolvimento de concretos mais resistentes, duráveis e com melhor desempenho estrutural, ampliando as possibilidades de aplicação da nanotecnologia em obras de infraestrutura e edificações. Além da Enga. Luísa Rodrigues, são autores os professores José Márcio Calixto, Luiz Orlando Ladeira e Adriana Gumieri e o engenheiro doutor Tarcizo Cruz.
A íntegra do artigo pode ser lida no site da Ibracon acessando o link: https://ibracon.org.br/Site_revista/Concreto_Construcoes/pdfs/edicao122/pesquisa_desenvolvimento_retratacao_122.pdf