Investigadores nos EUA tentam tornar cimento mais robusto através da tobermorita
O betão não é tido em conta como plástico, contudo, a plasticidade em pequena escala aumenta a sua utilidade enquanto “material mais utilizado no mundo” ao deixá-lo ajustar-se constantemente aos esforços, décadas e, em alguns casos, até séculos após endurecer
Pedro Cristino
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Uma equipa de investigadores da Universidade de Rice está a estudar formas de transformar as fraquezas do cimento em benefícios.
Segundo esta universidade de Houston, EUA, o betão não é tido em conta como plástico, contudo, a plasticidade em pequena escala aumenta a sua utilidade enquanto “material mais utilizado no mundo” ao deixá-lo ajustar-se constantemente aos esforços, décadas e, em alguns casos, até séculos após endurecer. De acordo com a universidade, os seus investigadores estão um passo mais próximos de descobrir porquê.
Neste sentido, Rouzbeh Shahsavari, cientista do laboratório de materiais da instituição, fez uma análise de computador, à escala atómica, à tobermorita, um inossilicato que constitui o cimento e que, por sua vez, mantém o betão coeso. Ao entender a estrutura interna da tobermorita, os cientistas esperam poder tornar o betão mais forte, robusto e com maior capacidade para se deformar sem fissurar sob o esforço.
O comunicado da Universidade de Rice explica que a tobermorita, “um elemento chave no betão superior que os romanos utilizavam na antiguidade”, forma-se em camadas, como “resmas de papel que solidificam em partículas”. Estas partículas têm frequentemente deslocações em hélice, defeitos de cisalhamento que ajudam a aliviar o esforço ao permitirem que as camadas deslizem umas através das outras. Em alternativa, podem permitir que as camadas se movimentem apenas um pouco até que os sulcos as fixem no lugar.
Os investigadores conceberam os primeiros modelos computacionais das “super células” de tobermorita com deslocações perpendiculares ou em paralelo com camadas no material, e a seguir aplicaram a tensão de cisalhamento. Com isto, descobriram que a tobermorita sem defeitos deformava-se facilmente, à medida que as moléculas de água presas entre as camadas ajudavam-nas a deslizar entre si.
Contudo, nas particulas com defeitos em hélice, as camadas deslizavam apenas um pouco antes de se fixarem pelas deslocações, passando para a camada seguinte, que deslizava até se fixar, passando para a seguinte, aliviando o esforço sem fissurar.
Segundo Shahsavari, esta forma de deslizamento “induzido por defeito” à volta do núcleo da partícula torna-a mais dúctil e capaz de se ajustar ao esforço. “O que depreendemos deste estudo é que, ao invés da intuição comum, segundo a qual os defeitos são prejudiciais para os materiais, com os complexos sistemas cristalinos em camadas como a tobermorita, o caso é diferente”, afirmou o também professor de engenharia civil.
De acordo com Shahsavari, “os defeitos poderão levar a curvas de deslocação em certas orientações, que agem como gargalo para os deslizamentos, aumentando, assim, a resistência ao esforço e a robustez”. “Estas últimas propriedades são a chave para conceber materiais em betão que são fortes e robustos, duas características de engenharia que são muito desejadas em várias aplicações”, sublinha o professor, explicando que do estudo que está a desenvolver surgiu o primeiro relatório sobre como reforçar atributos aparentemente fracos – os defeitos – no cimento, “tornando-os em propriedades altamente desejadas, em grande força e robustez”.