Será que o concreto autocurável algum dia desempenhará um papel significativo na construção?

Os pilares de concreto em ruínas em uma ponte expõem os reforços de aço à corrosão (Imagem: Adobe Stock)

Embora muita pesquisa esteja sendo realizada sobre a tecnologia até o momento, seu uso em projetos do mundo real permanece limitado.

Mas, após os recentes avanços na tecnologia e nos projetos de investigação em todo o mundo, será que isso está prestes a mudar?

Que forma a tecnologia poderá assumir e que usos poderá ter?

E quanto tempo levará até que o concreto autocurável comece a desempenhar um papel significativo na construção?

Diferentes técnicas de concreto autocurativo

Existem quatro técnicas principais diferentes para promover a autocura no concreto:

1. Cápsulas: Cápsulas contendo vários agentes de cura podem ser adicionadas às misturas de concreto. À medida que as fissuras no concreto se formam, as cápsulas se rompem para liberar os agentes de cura, selando novamente as fissuras. As cápsulas podem ser feitas de materiais como gelatina que se dissolvem para liberar materiais como silicato de sódio. O silicato de sódio reage com o hidróxido de cálcio na água. Juntos, formam um gel hidratado de silicato de cálcio, principal produto da hidratação do cimento. Uma desvantagem da técnica é que, uma vez rompidas as cápsulas, o concreto não consegue mais se autocurar.
2. Bactérias: O concreto pode ser misturado com certos tipos de bactérias adormecidas infundidas em partículas agregadas, juntamente com nutrientes. À medida que se formam fissuras e a água penetra no concreto, os nutrientes se dissolvem. Eles fornecem uma fonte de alimento para as bactérias, fazendo com que produzam carbonato de cálcio para preencher as rachaduras.
3. Polímeros com memória de forma: Os polímeros com memória de forma podem ser incorporados ao concreto em pequenos canais ou amarrados a reforços dentro dele. À medida que o concreto racha e os polímeros se esticam, um sistema de fios de aquecimento faz com que eles se contraiam novamente e retomem a forma da estrutura.
4. Vascular: Canais criados artificialmente no concreto permitem que as bombas bombeiem agentes de cura para o concreto à medida que ele é danificado, selando novamente as rachaduras. Embora nas iterações anteriores isso envolvesse a colocação de bombas na parte externa da estrutura para bombear os agentes de cura, os pesquisadores passaram para mini redes vasculares mais avançadas. Estes assumem a forma de unidades tetraédricas impressas em 3D com ligamentos ocos. Eles armazenam, protegem e liberam agentes de cura bacterianos quando as tensões mecânicas no concreto ultrapassam um determinado limite.

Ainda existem apenas algumas empresas, como a Basilisk na Holanda, que oferecem comercialmente concreto autocurável.

Mas isso pode mudar à medida que a tecnologia avança. Kevin Paine, professor de materiais de infraestrutura na Universidade de Bath, está envolvido com concreto autocurável há cerca de uma década. Isso aconteceu através de dois projetos financiados pelo Reino Unido, chamados Materials for Life e Resilient Materials for Life. Os programas também envolvem as universidades de Cardiff, Cambridge e Bradford. O Prof. Paine é especialista em encapsular diferentes tipos de bactérias.

Ele afirma: “Estamos numa fase em que as principais tecnologias estão avançadas e não há razão para que não possam ser utilizadas na construção. A questão é: eles podem ser ampliados?”

Aplicações de concreto autocurativo

Independentemente das técnicas, o concreto autocurativo geralmente só é capaz de selar fissuras de até 1 mm de largura. Embora isso não pareça significativo , torna a tecnologia útil para prolongar a vida útil das estruturas.

O professor Paine explica: “A beleza do concreto autocurável é que você está tentando reparar rachaduras que normalmente não consertaria porque são muito pequenas. Com concreto normal, você tem que esperar que o reparo fique bem grande antes de poder fazer qualquer coisa a respeito. Considerando que o concreto autocurável pode resolver os problemas antes mesmo que eles surjam.

O projeto Materials for Life testou diferentes técnicas de concreto autocurativo no projeto Heads of the Valleys da Costain, no País de Gales. (Imagem gentilmente cedida pela Universidade de Cardiff)

“Muitas vezes falamos sobre isso como sendo biomimético, falando sobre algo que o corpo humano faz. O corpo humano é muito bom em curar cortes finos. Mas se você se abrir completamente, precisará de alguém para consertá-lo – e o mesmo acontece com o concreto. A autocura funciona em uma escala específica.”

Ele espera que o concreto autocurável seja particularmente útil para estruturas de retenção de água, onde uma rachadura de qualquer tamanho é uma má notícia. “Nesse cenário, é preciso projetar o concreto para que, caso aconteça uma fissura, ele não fique muito grande, o que significa que é preciso ter muito reforço. Com o concreto autocurável, essa fissura se preenche sozinha, o que significa que você pode economizar muito em aço”, afirma.

As pontes, que também estão expostas a quantidades significativas de umidade, são outra área onde ele vê potencial. A manutenção é cara e resulta em tempo de inatividade onde a ponte não pode ser usada.

Enquanto isso, o especialista em engenharia sustentável, Professor Yan Zhuge, da Universidade do Sul da Austrália (UNISA), está desenvolvendo uma solução de concreto autocurável para tubulações de esgoto . O ácido das bactérias oxidantes do enxofre nas águas residuais, juntamente com cargas excessivas e flutuações de temperatura, quebram os canos. O professor Zhuge está trabalhando em microcápsulas cheias de lodo de alume – um subproduto de estações de tratamento de águas residuais – e hidróxido de cálcio em pó como agentes de cura. A Universidade estima que a solução poderia economizar AUS$ 1,4 bilhão em custos anuais de manutenção.

Será que algum dia o concreto autocurável será difundido?

O professor Zhuge estima que levará mais uma década até que o concreto autocurável seja comumente usado em aplicações comerciais. Enquanto isso, seu próprio projeto está a três anos de ser concluído.

Mas o professor Paine já está confiante de que a tecnologia em que ele e seus colegas têm trabalhado no Reino Unido está pronta. Ele agora busca expandir-se em parceria com empresas de biotecnologia e empresas que produzem aditivos.

“Temos bactérias que consideramos melhores do que as bactérias usadas em outros lugares. Sabemos que funcionam, só precisamos de encontrar empresas que possam produzir quilogramas de esporos, em vez dos gramas que podemos produzir. Existem empresas de construção que gostariam de experimentar e iniciar projetos de demonstração”, diz ele.

No entanto, existem obstáculos a superar antes da sua adoção generalizada. Tal como acontece com todos os novos produtos, será necessário que as empresas os utilizem com sucesso antes que outros façam o mesmo. E também exigirá o desenvolvimento de novos padrões.

Além disso, os profissionais da construção precisarão aprender a equilibrar as propriedades de autocura do concreto com a quantidade de reforço que incluem nas estruturas. “Não creio que nenhum engenheiro tenha problemas específicos em adicionar um componente autocurativo ao concreto. Mas eles podem sentir mais medo de otimizar o concreto porque ele é autocurativo. Eles podem estar preocupados com a remoção de reforços e vão querer orientações e códigos de prática sobre quanto podem retirar”, diz ele.

Mas, a longo prazo, ele acredita que o concreto autocurável se tornará onipresente em certas aplicações.

Ele conclui: “As pessoas provavelmente vão parar de falar sobre isso como um concreto autocurativo. Apenas se tornará concreto que contém uma certa mistura. As pessoas não falam mais sobre concreto impermeável. Espera-se que o concreto usado em porões receba apenas um aditivo impermeabilizante. No futuro, ninguém pensará muito em adicionar um elemento de autocura ao concreto. Isso se tornará um padrão.”