Analysis of the hydration heat evolution in cements incorporating construction waste powders by examining phase changes
Este estudo demonstra que a incorporação de pós de cerâmica, tijolo e concreto reciclados como substitutos do cimento em argamassas ecológicas reduz significativamente o calor de hidratação em até 45% e retarda o pico de reação, oferecendo, assim, uma solução sustentável para a concretagem em climas quentes ao alterar a cinética subjacente de mudança de fase.
Artigo original sob licença CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo
O concreto é o material de construção mais amplamente utilizado na Terra, uma mistura de areia, água e um pó aglutinante chamado cimento. Quando a água encontra o cimento, uma reação química começa, transformando a mistura macia em um sólido duro, semelhante a uma pedra. Esse processo, conhecido como hidratação, libera calor. Em estruturas massivas, como barragens ou fundações de arranha-céus, esse calor pode se acumular a níveis perigosos, fazendo com que o concreto rache conforme esfria. Para gerenciar isso, os engenheiros frequentemente buscam maneiras de retardar a reação ou reduzir o calor total gerado. Ao mesmo tempo, a indústria da construção produz enormes quantidades de resíduos, incluindo tijolos triturados, azulejos velhos e pedaços de concreto demolido. Embora os grandes pedaços desse entulho sejam frequentemente reciclados em novo cascalho, o pó fino e empoeirado resultante da trituração é frequentemente descartado. Pesquisadores estão agora investigando se esse pó residual fino pode substituir parte do cimento em novos concretos, transformando um problema de descarte em um recurso útil que também resfria a reação química.
Uma equipe de cientistas na Argélia partiu para testar essa ideia usando três tipos específicos de resíduos de construção: pó feito de azulejos cerâmicos reciclados, pó de tijolos reciclados e pó de concreto reciclado. Eles criaram uma série de misturas de argamassa, que são semelhantes ao concreto, mas usam apenas areia fina. Em seus experimentos, eles substituíram 10%, 20% e 30% do cimento padrão em cada mistura com um desses pós residuais. Eles então colocaram essas misturas em um recipiente isolado especial, projetado para medir as mudanças de temperatura conforme os materiais endureciam. Ao rastrear quanto calor era liberado e quão rápido ele saía, os pesquisadores pudram mapear todo o ciclo de vida da reação química desde o momento em que a água foi adicionada.
Os resultados mostraram que a adição desses pós residuais alterou significativamente o comportamento do cimento. Em todos os casos onde o cimento foi substituído, a quantidade total de calor liberado ao longo de cinco dias caiu. Quanto mais pó era adicionado, menos calor era produzido. Quando substituíram 30% do cimento por pó de concreto reciclado, o calor total liberado foi de apenas cerca de 70% do que uma mistura padrão produziria. Essa redução é particularmente valiosa para a construção em climas quentes, onde o calor excessivo pode danificar a estrutura antes que ela se estabilize totalmente. Além de apenas reduzir o calor total, os pós residuais também retardaram a velocidade da reação. O momento em que o fluxo de calor atingiu o pico — o ponto de atividade química mais intensa — foi atrasado em duas a três horas em comparação ao cimento comum. Esse atraso dá aos trabalhadores mais tempo para despejar e moldar o concreto antes que ele comece a endurecer.
Os pesquisadores também observaram de perto as diferentes etapas da reação química para entender por que essas mudanças aconteceram. Eles descobriram que o tipo de pó residual importava. O pó cerâmico reciclado, que é muito fino, encurtou a fase inicial de nucleação e crescimento da reação, enquanto os pós de tijolo e concreto prolongaram essa fase. No entanto, independentemente do tipo de pó, o pico do fluxo de calor foi atrasado em 2 a 3 horas para todas as misturas. O estudo revelou que a reação envolve uma sequência de eventos: primeiro, novos cristais se formam e crescem; depois, esses cristais interagem com os grãos de cimento restantes; e, finalmente, a reação desacelera à medida que os íons precisam viajar através do material que está solidificando para encontrar novos lugares para reagir. Os pós residuais alteraram o tempo dessas etapas. Por exemplo, os pós de tijolo e concreto estenderam a fase inicial de crescimento de cristais, enquanto o pó cerâmico tornou a fase final de difusão lenta muito mais dominante.
Em última análise, o estudo confirma que essas frações finas de resíduos de construção não são apenas enchimentos inertes, mas ingredientes ativos que mudam o comportamento do cimento. Os pós residuais possuem propriedades que permitem que participem do processo de endurecimento, criando um material que é quimicamente ativo, mas que produz menos calor. As descobertas sugerem que o uso de até 30% desses pós reciclados é uma estratégia viável para criar materiais de construção mais sustentáveis. Ao reduzir o calor gerado durante a construção, essas misturas poderiam ajudar a prevenir rachaduras em grandes estruturas, enquanto simultaneamente desviam toneladas de resíduos dos aterros sanitários. A pesquisa fornece um quadro claro de como esses materiais funcionam, oferecendo um caminho prático para tornar a indústria da construção mais eficiente e menos prejudicial ao meio ambiente.
Afogado em artigos na sua área?
Receba digests diários dos artigos mais recentes que correspondam às suas palavras-chave de pesquisa — com resumos técnicos, no seu idioma.