Descobertas as causas da deterioração do concreto e do asfalto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/07/2021

Detalhe da estrutura de uma ponte mostrando asfalto e concreto em deterioração.
[Imagem: Akihiro Moriyoshi]

Deterioração do concreto

Os engenheiros vêm observando há décadas que as estruturas modernas de concreto e de asfalto tendem a se deteriorar muito mais rapidamente do que estruturas históricas.

Mas a razão para esse fenômeno permanecia desconhecida.

Agora, Akihiro Moriyoshi e colegas da Universidade de Hokkaido, no Japão, acreditam ter finalmente encontrado a resposta.

Eles descobriram que a deterioração das estruturas modernas de concreto e asfalto se deve à presença de quantidades-traço - meros vestígios - de matéria orgânica nessas estruturas.

Monitoramento do concreto

As marcas características que levam à deterioração do cimento, concreto e asfalto incluem rachaduras, desagregação (transformação em pó) e delaminação (separação em camadas).

As estruturas deterioradas deixam de ser seguras para os fins que foram projetados, e uma deterioração mais rápida reduz a expectativa de vida das estruturas.

As técnicas atuais de monitoramento incluem justamente o acompanhamento da largura das rachaduras e um teste químico simples, que não dão um quadro geral da deterioração e da queda da resistência dos materiais.

Foi ao tentar melhorar esses ensaios de monitoramento que Moriyoshi percebeu um odor característico emanando das amostras de cimento que ele estava testando. Foi necessário usar até tomografia computadorizada para finalmente encontrar a razão dos cheiros, que acabaram explicando a deterioração dos materiais.

Para confirmar que estavam de posse da explicação correta, a equipe testou uma variedade de amostras de asfalto do Japão desde 1960, várias amostras de concreto de todo o mundo, e também uma amostra de concreto de 120 anos, usada como referência.

Exames de tomografia mostraram que o concreto apresenta também deterioração interna, devido à presença de matéria orgânica.
[Imagem: Akihiro Moriyoshi et al. - 10.1371/journal.pone.0249761]

Deterioração por matéria orgânica

Os exames mostraram que há uma série de moléculas orgânicas, de origens diversas, presentes nas modernas estruturas de concreto e pavimentos asfálticos: ftalatos, particulados de escapamento de carros e caminhões, sabões e até fluidos usados para lavar pára-brisas.

Entre os compostos mais comuns, a equipe encontrou (como proporção da amostra de concreto ou cimento): 0,25% de desumidificantes, 0,12% de compostos de fosfato e 0,0012% de ftalatos.

Essas moléculas são introduzidas no cimento, concreto e asfalto durante o processo de fabricação ou absorvidas do meio ambiente, e causam uma rápida deterioração das estruturas de concreto e dos pavimentos de asfalto. Embora estejam em menor quantidade, os ftalatos mostraram ter o maior efeito de deterioração.

A equipe espera que suas descobertas sejam usadas para desenvolver novas formulações para estruturas de concreto ou aprimoramentos nos processos produtivos, que permitam a produção de cimentos e concretos mais puros, que poderão ter vida útil mais longa.

Bibliografia:

Artigo: Deterioration of modern concrete structures and asphalt pavements by respiratory action and trace quantities of organic matter
Autores: Akihiro Moriyoshi, Eiji Shibata, Masahito Natsuhara, Kiyoshi Sakai, Takashi Kondo, Akihiko Kasahara
Revista: PLoS ONE

DOI: 10.1371/journal.pone.0249761