Um "pano" e um punhado de água podem se transformar em uma placa de concreto resistente em apenas dez minutos. Isso não é mágica, mas o resultado mais recente da equipe do Professor Jiang Gaoming, da Escola de Engenharia Têxtil e Ciência da Universidade de Jiangnan, publicado na revista de topo da engenharia civil, Construction and Building Materials. A equipe combinou a tecnologia de moldagem tridimensional por tricô com a técnica de reforço, desenvolvendo com sucesso um "compósito de concreto reforçado com estrutura de malha por urdidura de espaçamento flexível e reforçada" — ou seja, o tapete de cimento. O avanço tecnológico relacionado representa o nascimento de um novo tipo de material de base de alta qualidade para a construção urbana, com grande impacto na indústria.

Do "tecer pano" ao "construir casas": um novo material de construção revolucionário

Desde sempre, o concreto tem sido a base da construção urbana, mas seu processo de construção frequentemente envolve etapas complexas como moldagem, mistura, vazamento e cura, apresentando desvantagens como alta intensidade de trabalho, longos períodos de construção e grave poluição por poeira ambiental. O concreto tradicional, devido à sua fragilidade e baixa resistência à tração, é propenso a rachaduras e tem altos custos de manutenção. O tapete de cimento desenvolvido pela equipe da Universidade de Jiangnan, no entanto, revoluciona tudo isso desde a origem.

A chave desta tecnologia reside na sua estrutura pré-fabricada única em forma de "pano". Trata-se de um compósito de concreto reforçado com estrutura de malha por urdidura de espaçamento, fabricado com tecnologia de preenchimento de pó aglutinante de cimento seco. Antes de ser molhado, ele é macio e leve como um tecido comum, podendo ser cortado e dobrado conforme a necessidade da obra, e até enrolado para facilitar o transporte. Ao chegar ao local, os trabalhadores só precisam borrifar água sobre este "pano", que endurece rapidamente em pouco tempo, formando uma camada de concreto resistente com espessura de 3 a 30 milímetros, sem necessidade de mistura, moldagem ou desmoldagem.

Em comparação com o concreto tradicional e os compósitos à base de cimento misturados com pasta, o tapete de cimento apresenta enormes vantagens em economia de energia, proteção ambiental, alta eficiência e flexibilidade na construção, sendo especialmente adequado para situações com recursos limitados de mão de obra, tempo e equipamentos. Sua eficiência de construção é tão alta que é considerada uma revolução: um único pano é suficiente para a obra, endurece ao entrar em contato com a água e fica pronto em cerca de dez minutos. Isso simplifica enormemente o canteiro de obras, reduzindo a dependência de máquinas pesadas e mão de obra qualificada.

Estrutura de reforço interno supera a fragilidade do tapete de cimento tradicional contra impactos

A inovação de materiais não se limita a resolver a "conveniência da construção", mas também busca superar o "teto" de desempenho. Embora o tapete de cimento tradicional seja conveniente para a construção, como material de parede fina, seu desempenho contra impactos é fraco ao lidar com colisões externas como quedas de rochas, granizo ou impactos de veículos e barcos, limitando sua aplicação em situações especiais como proteção de abrigos militares, proteção contra colisões em pilares de pontes e suporte de carga em pontes.

Para resolver este problema central, a equipe da Universidade de Jiangnan propôs uma estratégia engenhosa de reforço interno: usar monofilamentos de grande diâmetro fundidos por polímero como nervuras de reforço, inseridos e fixados na camada de espaçamento do tecido. Os resultados de testes de punção quase estáticos e de impacto de baixa velocidade mostraram que as nervuras de reforço combinadas verticalmente não apenas melhoram significativamente a capacidade de carga e a tenacidade do tapete de cimento, mas também aumentam sua resistência à penetração ao alterar o caminho de transmissão de tensão. A "estratégia de rigidez interna" proposta neste estudo resolve efetivamente o problema da indústria de que o tapete de cimento tem baixo desempenho mecânico quando sujeito a cargas de impacto. Isso expande as ideias de design estrutural de tecidos de malha por urdidura de espaçamento para concreto reforçado, alcançando uma união orgânica entre a flexibilidade do tapete de cimento e sua alta capacidade de carga.

Além de desenvolver este tapete de cimento reforçado, a equipe também criou outro compósito de concreto contendo apenas 4,8% de volume de fibra de tecido de malha de espaçamento, cuja tolerância a danos por flexão e impacto foi aumentada em 9,2 vezes e 12,4 vezes, respectivamente.

Reconfigurando o cenário da construção de emergência, militar e civil

O surgimento deste novo material de construção está impulsionando fortemente o desenvolvimento da construção urbana e da defesa nacional em direções mais eficientes e seguras. Sua ampla gama de aplicações em todo o mundo também dá origem ao "Made in China" tecido em concreto.

Resgate de emergência e ajuda humanitária

Em áreas afetadas por desastres, construir abrigos rapidamente é a prioridade. O tapete de cimento pode desempenhar um papel crucial na rápida montagem de tendas de emergência e reparo de estradas. Sua leveza e capacidade de implantação rápida trazem proteção eficiente para a vida das pessoas nas áreas de desastre.

Engenharia militar de defesa

Na linha de frente militar, a altíssima resistência ao impacto do tapete de cimento o torna um material ideal para construir abrigos militares, postos temporários e reparos rápidos em pistas de aeroportos, sendo também particularmente adequado para paredes à prova de explosão e choque, e pilares de pontes à prova de colisão. Este material pode construir rapidamente barreiras de proteção sólidas, oferecendo proteção sem precedentes para a segurança de pessoal e equipamentos críticos.

Manutenção e proteção de infraestrutura

Na construção urbana, seja na proteção de taludes de margens, túneis e bueiros, ou na proteção de tubulações subaquáticas e revestimento de canais, o tapete de cimento demonstra um potencial de aplicação extraordinário. A equipe da Universidade de Jiangnan já promoveu com sucesso a aplicação do novo compósito à base de cimento em ambientes complexos, como subaquáticos.

Desenvolvimento sustentável e construção verde

O processo de produção e aplicação do tapete de cimento é energeticamente eficiente e ecologicamente correto, não apenas reduzindo efetivamente as emissões de carbono durante a produção de materiais de construção, mas também diminuindo significativamente a demanda de energia e o impacto ambiental do canteiro de obras devido à simplificação do processo de construção, promovendo a construção verde.

Quando um "pano", com seu alto desempenho, entra em cenários de construção críticos com uma aparência mais forte, vemos não apenas o nascimento de um novo material compósito, mas também um futuro totalmente novo para a construção urbana e a manufatura de alta qualidade.