ATIVIDADE 1 - INTRODUÇÃO À ENGENHARIA - 51/2023
ATIVIDADE 1 – INTRODUÇÃO À ENGENHARIA
Para esta atividade, você deverá ler o artigo fornecido e responder as seguintes questões:
Questão 1: O que é concreto comum? Do que ele é composto? Descreva cada componente.
Questão 2: O que é fissura? Como ela ocorre? Elas podem ocorrer em quais elementos estruturais?
Questão 3: O que é bioconcreto? E como ele funciona?
Questão 4: Quais são os principais fatores positivos relacionados ao bioconcreto?
ARTIGO:
"Bioconcreto: uma revisão de sua aplicação na construção civil
Resumo: O concreto é um dos materiais compostos mais consumidos no mundo, perdendo apenas para a água, devido à sua importância na construção civil. De maneira geral, o concreto consiste basicamente em uma mistura de cimento, água e agregados (graúdos e miúdos). Atualmente, outras variações de concretos especiais já estão sendo utilizadas, sendo formados por, além da mistura citada, materiais classificados como aditivos, que têm como objetivo principal melhorar as propriedades e características do concreto.
Nesse sentido, a preocupação com a qualidade desse material o torna alvo de estudos, cada vez mais avançados, visando buscar o seu melhor desempenho e durabilidade estrutural. Diante disso o presente artigo faz uma revisão bibliográfica sobre a utilização do bioconcreto na construção civil. Tem como objetivo introduzir o conceito do bioconcreto como uma alternativa tecnológica sustentável, que permite prover o auto-reparo de problemas patológicos, como a minimização de fissuras presentes em estruturas de concreto. A pesquisa foi desenvolvida a partir de uma revisão bibliográfica a respeito do tema, passando, então, por uma abordagem geral, apresentando a origem, dados estatísticos, aplicabilidade e características tecnológicas sobre a temática. Conclui-se com ênfase a importância de se estudar métodos eficientes para promover e melhorar a capacidade de autocura do concreto, além de potencializar principalmente a utilização de materiais mais sustentáveis no setor da construção civil.
- Introdução
Analisando a construção civil e a sociedade ao longo dos anos, descobriu-se que o concreto armado é um material que vem sendo utilizado desde o século XIX e, está presente nos mais diversos tipos de construções (Helene & Andrade, 2010). Segundo Henriques (2011), o concreto de cimento Portland é um material diversificado e com propriedades altamente desejáveis aos profissionais da área da construção civil.
Por determinado tempo, esse material foi considerado eterno, sendo essa afirmação desconsiderada após as estruturas feitas com concreto armado apresentarem falhas.
Geralmente, o concreto é um material extremamente resistente e, quando construídas corretamente e nas condições certas, as estruturas de concreto podem facilmente durar de 50 a 100 anos ou mais. Apesar disso, diversas manifestações patológicas podem atingir tais estruturas, sendo uma delas a inevitável fissuração.
Embora alguns profissionais da área da engenharia civil afirmem que as fissuras de pequena extensão não sejam, geralmente, prejudiciais à integridade estrutural do concreto, elas podem facilitar a entrada de água afetando consideravelmente a durabilidade do material, por meio de efeitos como a corrosão da armadura (Souza & Ripper, 1998). Na área da construção civil, a questão de buscar soluções para solucionar os problemas advindos da corrosão tem sido e ainda é debatida
de forma constante. Neste contexto, em virtude da necessidade de se ter estruturas com alta resistência, consequentemente mais sustentáveis e com a finalidade de reduzir os custos de manutenção empregados na construção civil o presente estudo objetiva realizar uma revisão da literatura sobre o emprego do bioconcreto, também denominado como 'concreto autocurável' na construção civil.
- Metodologia
Do ponto de vista metodológico, a pesquisa se destaca como exploratória e descritiva. Ela foi determinada por meio de levantamentos de pesquisas bibliográficas que, segundo Gil (2008), visam estudar um fenômeno que se deseja melhor compreender a fim de familiarizar-se com a problemática, construindo um maior número de hipóteses. Portanto, a pesquisa é descritiva, pois visa à descrição de características de certo grupo ou fenômeno. O embasamento teórico se pautou em dados e informações científicas levantadas em livros e artigos disponíveis na área de exploração.
Após o levantamento das informações buscou-se fazer uma análise detalhada do objeto em estudo. Os resultados foram apresentados de modo quali-quantitativo, abordados dessa forma porque são dados mais exatos e mais usados para estudo do bioconcreto, sendo feito por meio de análises e descrições da complexibilidade do tema proposto.
A pesquisa também se caracteriza como comparativa que, segundo Schneider & Schmitt (1998), tem como objetivo descobrir regularidades, entender deslocamentos e mudanças, arquitetar modelos e tipologias, identificando continuidades e descontinuidades, semelhanças e diferenças, e explicitando as determinações
gerais que regem os fenômenos sociais.
- Resultados e Discussão
3.1 Agregados
De acordo com Pinheiro et al.., (2007), os agregados são partículas minerais que, à medida que são misturadas à massa do cimento, aumentam seu volume, reduzindo, assim, o seu custo, uma vez que geralmente esses materiais são mais baratos. Como agregados, encontram-se areia, pedras e brita.
Segundo a ABNT NBR 7211 (2005), o agregado graúdo é o agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75mm e ficam armazenados na peneira de abertura de 4,75mm, de acordo com ensaio efetivado segundo a ABNT NBR NM 248 (2003). Já o agregado miúdo é o agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de 4,75mm e fica retido na peneira com abertura de malha de 150 µm.
3.2 Aglomerantes
Os aglomerantes são componentes cuja função é ligar os outros materiais adicionados à massa, sendo o cimento o mais usualmente utilizado (Pinheiro et al., 2007). Segundo Cincotto (2011), o cimento Portland comum é um produto composto de clínquer e sulfato de cálcio, enquanto os cimentos Portland compostos recebem a adição ou troca do clínquer por filer calcário, materiais pozolânicos e escória de alto forno. O objetivo do cimento ao se combinar com a água é aglomerar partículas e realizar sua ligação pela formação de produtos hidratados com aumento de resistência mecânica.
3.3 Água
A água é usada para propiciar a mistura dos outros componentes, além de participar de reações químicas juntamente com o cimento, o que ocasiona o endurecimento do concreto. A composição química nas pastas de cimento em hidratação varia com a relação água/cimento (a/c), a temperatura e a idade da hidratação e é comum referir-se a esses hidratos simplesmente como C-S-H (Mehta & Monteiro, 2008).
Esses mesmos autores afirmam que as duas fases do concreto, naturalmente caracterizadas, são a composta pelas partículas de agregado com formas e tamanhos variados e o meio ligante composto de uma massa de pasta de cimento hidratada (Mehta & Monteiro, 2008).
O procedimento de hidratação da pasta de cimento exerce grande importância na compreensão das propriedades e comportamento do material.
O tipo, a quantidade, o tamanho, a forma e a distribuição das fases presentes em um sólido constituem a sua microestrutura. Os elementos macroscópicos de um material podem ser vistos facilmente em uma seção transversal.
O progresso no campo dos materiais resultou principalmente no reconhecimento do princípio de que as propriedades têm origem na microestrutura interna (Mehta & Monteiro, 2008).
Por esse motivo, o concreto é considerado bifásico em um nível macroscópico, o que pode ser conferido na
Figura 1 abaixo.
Figura 1 - Secção polida de um corpo de prova de concreto
As proporções desses componentes adicionadas à massa, o modo de preparo dessa, a qualidade dos componentes adicionados e os fatores externos (temperatura, produtos químicos, grandes tensões, dentre outros), podem favorecer a formação de patologias no concreto.
- Fissuras
A fissuração do concreto é uma das manifestações patológicas mais frequentes na construção civil. Esse tipo de dano pode ser identificado por uma abertura sobre a superfície do concreto, tornando-o uma porta de entrada para agentes agressivos, tanto químicos quanto físicos. Essas manifestações patológicas podem acontecer devido à ocorrência de tensões de tração acima da capacidade resistente do concreto. Elas
podem ocorrer tanto no estado fresco quanto no estado endurecido do concreto e sua configuração, posição na peça e variação de abertura permitem, em muitos casos, diagnosticar a causa da sua ocorrência
(Gonçalves, 2015; Azevedo, 2011; Trindade, 2015).
As fissuras podem ocorrer em diversos elementos estruturais, tais como vigas, pilares, lajes e outros elementos da construção. As causas variam e, na maioria das vezes, podem ter relação com as tensões dos materiais, que quando solicitados a uma aplicação maior que a resistente sofre uma abertura, classificada de acordo com sua espessura. Tais fissuras podem ocorrer por outras causas, tais como retração plástica térmica ou devido às reações químicas internas do concreto nas primeiras idades. Dessa forma, as fissuras
maiores recebem nomenclaturas diferentes, denominadas, por exemplo, como trinca, rachadura, fenda ou brecha (Oliveira, 2012). A Tabela 1 abaixo demonstra a classificação das fissuras conforme sua abertura.
Tabela 1 - Classificação das fissuras conforme a abertura
O tipo de manifestação desenvolvido pelo concreto depende do tipo de condição a que esse é submetido,
seja essa intrínseca ou extrínseca a ele. Dessa forma, torna-se complexo o cuidado com o aparecimento desses danos, uma vez que existem diversos tipos de manifestações estruturais e sua formação não depende apenas de fatores internos do concreto, mas também de fatores externos, medidos pelo ambiente
(Marcelli, 2007; Trindade, 2015).
O CaCO microbiano é considerado um material ecológico e econômico, com um potencial promissor para uma ampla gama de aplicações na engenharia, como consolidação e proteção de superfícies de concreto e pedra, reparo de defeitos e falhas (rachaduras), cimentação ou consolidação de partículas soltas (Medeiros, 2020).
Diante disso, é necessária a busca por alternativas de remediação dessas manifestações, de maneira eficiente e economicamente viável, uma vez que reparos em concreto demandam tempo e mão de obra, originando assim muitos gastos com manutenção. Nesse contexto, uma alternativa bastante interessante é a utilização do bioconcreto em substituição ao uso do concreto comum.
- Concreto Comum
De maneira objetiva, o concreto comum é composto por agregados, aglomerantes e água, sendo considerado o bloco construtor da civilização. Cada um desses componentes deve ser adicionado nas devidas proporções, pois a quantidade de cada parte modifica as características finais do concreto (Pinheiro et al., 2007).
De acordo com Soares et al (2015), a origem do concreto remonta ao tempo pré-histórico, quando o homem abandonou a caverna e foi em busca de novas formas de abrigo. Dessa forma, passou a utilizar estruturas de pedras para preencher seus espaços, além de materiais como lama e argila, conseguindo assim proteção do vento e do frio. Surgiu nesta época a ideia de usar agregados com substâncias mais resistentes de forma a promover maior dureza à mistura. Acredita-se ainda que a mistura cimentícea já tivesse sido
notada pelo homem pré-histórico, quando percebeu que as pedras próximas às fogueiras soltavam um pó que endurecia com a ação da umidade do ar.
Conforme o site Cimento.org (2021), o mercado do cimento no Brasil é atualmente composto por 24 grupos cimenteiros, nacionais e estrangeiros, com 100 plantas que produziam clinquer e/ou cimento normalmente até o ano de 2014, quando, no ano seguinte, começou a grande crise do setor e muitas fábricas começaram a fechar unidades de moagem e mesmo plantas integradas. Até o final de 2018 foram fechadas 20 fábricas
de cimento, sendo 12 integradas e oito moagens. Das 13 plantas que rodavam e produziam cimento no Estado de São Paulo, seis tiveram as atividades interrompidas.
Conforme dados coletados do Sindicato Nacional da Indústria do Cimento SNIC (2021), na Figura 2, nota-se que o consumo aparente de cimento está com maiores concentrações nas regiões sudeste e sul do Brasil, sendo esse indicador referente ao total da sua produção adicionada das importações e subtraída das exportações.
Figura 2 - Consumo aparente de cimento no Brasil
Conforme Brito et al. (2018), o bioconcreto é uma mistura do concreto tradicional, bactérias e Lactato de cálcio (alimento das bactérias), uma vez que, a bactéria é ativada quando entra em contato com a água ou
oxigênio. Se o concreto começa a se degradar, os Bacillus Pseudofirmus se abrem e por meio de reações químicas, as bactérias auxiliam na regeneração do concreto.
Segundo a Thorus Engenharia (2019), o bioconcreto denominado como 'concreto autocurável', consiste na mistura do concreto com bactérias produtoras de calcário. A mesma diz que esse concreto autorregenerante é composto pelos mesmos componentes do concreto convencional, mais um elemento adicional denominado agente de cura, que por sua vez é composto por bactérias Bacillus Pseudofirmu e lactato de
cálcio (C6H10CaO6). A Figura 3 apresenta a disposição desses esporos bacterianos.
Figura 3 - Fotografia de esporos bacterianos por microscopia eletrônica
