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Novo método para seleção e uso de agregados potencializa ecoeficiência do concreto

Em recente estada como pesquisador visitante na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, nos Estados Unidos, o professor do corpo docente do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica – USP, Sérgio Cirelli Angulo, desenvolveu um método para determinar propriedades mecânicas de partículas individuais de agregados. A pesquisa, com duração de cerca de seis meses, contou com bolsa de estudos da FAPESP e procurou consolidar junto ao professor norte americano David A. Lange os resultados dos estudos em andamento da mestranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento – PPGEC, Natália Vieira da Silva, orientanda do professor Sérgio e também bolsista da FAPESP.

O contexto da pesquisa está relacionado a uma percepção de que a qualidade dos agregados usados para a fabricação de concreto na indústria brasileira vem se reduzindo, especificamente em razão da diminuição de oferta destes agregados em áreas próximas aos centros urbanos mais populosos. Por outro lado, a procura por materiais cimentícios nas grandes cidades é muito elevada, fato que resulta em demanda crescente por agregados. Diferentemente do que se costuma acreditar, as rochas usadas para a produção destes agregados não são materiais totalmente homogêneos. Seja por processos naturais ou pelo processo de britagem, apresentam defeitos internos, podendo interferir ou até mesmo limitar a resistência do concreto.

No decorrer dos últimos anos, as influências dos agregados nas propriedades do concreto ganharam mais visibilidade e interesse por parte da indústria fabricante, em especial, devido aos aspectos que envolvem questões ambientais. Falhas de desempenho mecânico, por exemplo, geralmente eram compensadas com o aumento do consumo de cimento. Porém, atualmente, já se sabe que o cimento é o material responsável por grande parte dos impactos ambientais decorrentes da fabricação do concreto, sendo o principal deles as emissões de CO2 que causam efeitos de mudanças climáticas. No contexto, a metodologia concluída recentemente pelo professor Sérgio Cirelli Angulo é inovadora e pioneira no Brasil ao comprovar cientificamente o potencial de uso de agregados para a otimização da ecoeficiência do concreto. E, adicionalmente, do ponto de vista ambiental, a pesquisa apresenta resultados que podem indicar novas possibilidades de uso para agregados de qualidade inferior que até o momento, em grande parte, são desconsiderados pelo setor da construção. Representa, portanto, oportunidade tanto para a minimização da geração de resíduos de pedreiras, como para viabilizar ganhos econômicos e ambientais para o concreto.

Em termos de peso, agregados representam de 60% a 70% do total de uma massa cimentícia, e no caso específico do concreto sabe-se que o módulo elástico depende fundamentalmente do módulo do agregado. Sendo assim, por meio do desenvolvimento do método em questão, está sendo possível medir o quanto essa propriedade varia e os resultados são surpreendentes. Dependendo do agregado, entre 10% e 50% das partículas analisadas no estudo estão abaixo de módulo médio especificado para o concreto (27 GPa). Constatou-se também que, dependendo da natureza do agregado ou local de extração, a variabilidade aumenta. Outra surpresa foi a identificação de uma população de partículas (~10%) com resistências à tração bem baixas, entre 2- 4 MPa, indicando possível influência em concretos com classe de resistência entre 20-40 MPa, que são as de uso mais frequente nas obras de Engenharia Civil.

A realização dos estudos do professor Sérgio Cirelli Angulo é financiada pelo convênio de pesquisa entre o Laboratório de Microestrutura e Ecoeficiência de Materiais (LME-USP) e a empresa InterCement, sob coordenação dos professores Vanderley John e Rafael Pileggi, ambos integrantes do corpo docente do Departamento. A Universidade de Illinois é reconhecida mundialmente como uma das dez melhores universidades públicas norte americanas, possui cerca de 44.000 alunos, número similar ao total de alunos da Universidade de São Paulo - USP. Com interesse em pesquisas voltadas à microestrutura e ao comportamento mecânico dos materiais cimentícios, atualmente, o professor David A. Lange é vice-presidente do ACI - American Concrete Institute, instituição renomada em âmbito internacional, e diretor do Center of Excellence for Airport Technology.

O Laboratório de Microestrutura e Ecoeficiência de Materiais (LME) do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica –USP, com apoio da InterCement, iniciou em 2012, o projeto Concreto Ecoeficiente. Trata-se de um convênio que visa desenvolver pesquisas científicas para reduzir o impacto ambiental da produção de concreto e materiais cimentícios em geral. Para isso, cria de modo sistemático uma plataforma de conceitos e de novas tecnologias que permite atender à demanda da sociedade por materiais cimentícios ao mesmo tempo em que desenvolve soluções para fabricar concretos com índices reduzidos de consumo de cimento. Os resultados obtidos no processo de pesquisa e a metodologia criada pelo professor Sérgio já estão sendo aplicados no contexto de realização do projeto Concreto Ecoeficiente.