Notícia

Cientistas explicam as causas da deterioração de estruturas de concreto e asfalto

Fonte

Universidade Hokkaido

Data

sexta-feira, 21 maio 2021 07:10

Áreas

Cidades. Construção Civil. Engenharia Civil.

O cimento e o asfalto são vitais para os materiais de construção modernos; o cimento é usado para a construção de vários edifícios e estruturas, enquanto o asfalto é usado principalmente para rodovias e pistas. Eles têm sido amplamente usados ​​para esses fins desde o século XIX. Entretanto, foi observado que estruturas modernas de concreto e estruturas de asfalto tendem a se deteriorar muito mais rápido do que estruturas históricas, mas a razão para esse fenômeno era desconhecida.

Uma equipe de cientistas de seis instituições, incluindo o Dr. Akihiro Moriyoshi, professor emérito da Universidade Hokkaido, no Japão, revelou que a presença de vestígios de matéria orgânica em estruturas de concreto modernas e pavimentos de asfalto levam à deterioração dessas estruturas. Suas descobertas, que incluem novos métodos para avaliar a deterioração, foram publicadas na revista científica PLOS ONE.

A deterioração das modernas estruturas de concreto e pavimentos de asfalto é um grande problema. As características que levam à deterioração incluem rachaduras, desagregação (decomposição em pó branco fino) e delaminação (separação em camadas). Essas estruturas deterioradas não são seguras para os fins pretendidos; a deterioração rápida reduz a expectativa de vida das estruturas, aumentando assim os custos de manutenção ou substituição.

Os cientistas decidiram desenvolver um novo método para avaliar a taxa de deterioração do concreto. O método atual é baseado na largura das fissuras superficiais no concreto e um teste químico simples; no entanto, fornece apenas uma imagem incompleta do nível de dano. Durante seus experimentos, os cientistas perceberam que um odor estranho se desenvolveu quando o cimento comercial foi misturado com água. Eles levantaram a hipótese de que a matéria orgânica era responsável pelo odor e investigaram o efeito que teria na deterioração do concreto.

Os cientistas desenvolveram o aparelho unidimensional de permeação transiente de umidade para reproduzir com precisão as condições ambientais de campo às quais as estruturas de concreto e pavimentos de asfalto são expostos, em laboratório, por um período de 24 horas. Quando combinado com tomografias, este método pode ser usado para avaliar a extensão precisa do dano. Eles testaram uma variedade de amostras de asfalto do Japão que datam de 1960; várias amostras de concreto de todo o mundo também foram testadas, e uma amostra de concreto de 120 anos foi usada como referência.

Os cientistas mostraram que há uma série de moléculas orgânicas, de várias origens, presentes em estruturas de concreto modernas e pavimentos de asfalto: ftalatos, partículas de escapamento de diesel, surfactantes e fluidos lavadores de para-brisa. Essas moléculas são introduzidas durante o processo de fabricação – os conteúdos de ftalatos, compostos de fosfato e agentes redutores de água presentes em cimentos disponíveis comercialmente são 0,0012%, 0,12% e 0,25%, respectivamente – ou absorvidos do meio ambiente e causam rápida deterioração de estruturas de concreto e pavimentos asfálticos.

Da matéria orgânica presente no cimento, os ftalatos têm o maior efeito na deterioração, mais do que os fosfatos e agentes redutores de água. A matéria orgânica na água acelera a deterioração dos pavimentos asfálticos. Os cientistas também mostraram que a largura e o comprimento da fissura são os melhores determinantes dos danos no concreto, enquanto o grau de formação de amorfização é o melhor determinante da deterioração. Eles acreditam que suas descobertas podem ser usadas para desenvolver novas formulações para estruturas de concreto de longa duração e novos pavimentos asfálticos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Hokkaido (em inglês).

Fonte: Universidade Hokkaido. Imagem: Detalhe de uma ponte, mostrando pavimento asfáltico e concreto deteriorados. Fonte: Dr. Akihiro Moriyoshi, Universidade Hokkaido.