De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa liderada por engenheiros da Universidade Estadual da Pensilvânia propôs um método para reduzir o custo do concreto de ultra-alto desempenho, cortando despesas em até 75% sem comprometer a resistência, ductilidade e durabilidade do material.
O concreto é o material de construção mais comum no mundo, mas é frágil e propenso a rachaduras sob tensão. O concreto de ultra-alto desempenho (UHPC, na sigla em inglês), conhecido por sua estrutura densa e extrema durabilidade, utiliza fibras metálicas internas para resistir a fissuras, mas essas fibras podem tornar o material até 30 vezes mais caro que o concreto tradicional. A equipe realizou uma série de testes para medir a resistência física e a ductilidade de diferentes misturas de UHPC, incluindo tipos experimentais reforçados com fibras metálicas e não metálicas. Os testes identificaram várias propriedades-chave que podem ser otimizadas para reduzir o preço enquanto mantêm o desempenho excepcional. Com base na avaliação, a equipe desenvolveu um novo método de projeto que pode ajudar fabricantes de materiais, proprietários de infraestrutura e empresas de construção a economizar dinheiro e desenvolver concretos mais fortes e ecológicos. Os resultados foram publicados na revista Cement and Concrete Composites.
Farshad Rajabipour, coautor do estudo e professor John e Harriett Shaw de Engenharia Civil e Ambiental, além de chefe do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Estadual da Pensilvânia, afirmou que o UHPC se tornou um material essencial para a construção de estruturas grandes e duráveis, como pontes, edifícios altos ou infraestruturas costeiras, como comportas de marés, especialmente ajudando a reduzir o tempo de construção e reparo em projetos de aceleração de pontes de meses para dias ou semanas. Ele também é afiliado ao Instituto de Transporte Larson e ao Instituto de Materiais. A resistência e a ductilidade do material vêm de milhares de minúsculas fibras de aço em seu interior, cada uma com 13 mm (cerca de meia polegada) de comprimento e 0,2 mm de diâmetro. Essas fibras se fixam mecanicamente à matriz de cimento, formando um material flexível sob tensão extrema.
Rajabipour destacou que as fibras são a principal causa do aumento de preço, representando apenas cerca de 2% do volume total do material, mas cerca de 70% do custo total. O UHPC é frequentemente vendido em misturas proprietárias pré-embaladas, aumentando ainda mais os custos de uso. Para otimizar as fibras, a equipe preparou 15 misturas diferentes de UHPC, das quais 9 usavam fibras metálicas em diferentes concentrações e designs, para verificar se o mesmo desempenho poderia ser alcançado com menos material. A equipe testou fibras de diferentes comprimentos, larguras e formatos, incluindo designs com entalhes, torções e pequenos ganchos. As outras 6 misturas usavam fibras não metálicas, feitas de filamentos de vidro fibrilados, basalto e polímeros reforçados com fibra de vidro ou carbono.
Cada amostra passou por uma série de testes para avaliar fluidez líquida, resistência à compressão, resistência à tração, ductilidade e resistência de aderência. A equipe observou que dois tipos de fibras metálicas testadas — microfibra de aço e fibra de aço estriada — mantiveram o desempenho mesmo quando o volume total de fibras foi reduzido pela metade. Fibras com maior relação de aspecto mostraram melhora significativa nas propriedades de tração. Projetar a forma como as fibras aderem à matriz, fazendo com que sejam puxadas para fora do concreto antes de se romperem sob tensão, é crucial para manter um desempenho robusto. Embora as fibras não metálicas comerciais ainda tenham desempenho inferior ao das fibras de aço, um design melhor pode produzir fibras com desempenho semelhante ao metal, mas a um custo menor.
Em seguida, a equipe planeja estudar diferentes composições de fibras, explorar novas fibras não metálicas e otimizar métodos de fabricação, enquanto continua investigando oportunidades para reduzir as emissões de dióxido de carbono durante a produção de UHPC. Rajabipour afirmou que as fibras não são apenas o maior contribuinte para o custo, mas também para as emissões, e a pesquisa não apenas propõe maneiras de reduzir o custo do material, mas também de reduzir o impacto ambiental. Outros coautores do trabalho incluem os doutorandos da Universidade Estadual da Pensilvânia Abdullah Al Moman (atualmente engenheiro de projeto estrutural na Dutchland), Deepika Sundar (atualmente cientista de pesquisa na CalPortland), Amir Alarab (atualmente engenheiro estrutural na AECOM), bem como o professor assistente de pesquisa em engenharia civil da Universidade Estadual da Pensilvânia, Shaohua Chu, e o professor associado de engenharia civil, arquitetura e ambiental da Universidade de Delaware, Jovan Tatar. Esta pesquisa foi financiada pelo Departamento de Transportes dos EUA e pelo Departamento de Transportes da Pensilvânia.
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