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Engenheiros da Universidade de Illinois Urbana-Champaign desenvolveram um novo teste que pode prever a durabilidade do cimento em segundos a minutos – em vez das horas que leva usando os métodos atuais. O teste mede o comportamento de gotas de água em superfícies de cimento usando visão computacional em um dispositivo que custa menos de US$ 200. Os pesquisadores disseram que o novo estudo pode ajudar a indústria de cimento a avançar para um controle de qualidade rápido e automatizado de seus materiais.
Os resultados do estudo, conduzido pelo professor de engenharia civil e ambiental de Illinois Nishant Garg, são relatados na revista npj Degradação de Materiais.
“O concreto é um dos materiais mais consumidos em nosso planeta, perdendo apenas para a água”, disse Garg. “Com o tempo, o concreto usado para construir nossa infraestrutura degrada com o tempo devido à exposição a sais de degelo; ciclos de congelamento e degelo; e entrada de água – tudo o que pode levar à corrosão do vergalhão usado para fortalecer as estruturas. Em última análise, , isso leva ao fracasso, às vezes catastroficamente, como visto no colapso do condomínio de 2021 em Surfside, Flórida, onde 98 vidas foram perdidas.”
Um dos principais testes usados para prever a durabilidade dos sistemas cimentícios é baseado na capacidade da pasta de cimento – uma mistura de aglutinante à base de cimento e água – de absorver água, disse Garg. A absorção de água está ligada à durabilidade do cimento; quanto mais porosa for a pasta de cimento, mais água ela absorverá, levando à corrosão do vergalhão embutido no concreto armado.
Um teste padrão, conhecido como ASTM C1585, é realizado em um laboratório expondo uma amostra de concreto que contém pasta de cimento à água enquanto um técnico mede continuamente a “sorvibilidade” – ou quanta água a amostra absorve e transmite – observando sua mudança de peso por várias horas, se não dias.
No estudo, o novo dispositivo prevê a capacidade de absorção inicial usando visão computacional para ver a rapidez com que uma única gota de água é absorvida pela superfície nos primeiros segundos ou minutos. Garg disse que o teste é muito menos tedioso do que o método ASTM atual e pode ser realizado em tempo real no campo ou no laboratório.
“Realizamos o novo teste em mais de 60 amostras únicas e há uma correlação bastante boa entre nossos resultados e os resultados do método de teste convencional ASTM”, disse Garg. “Portanto, agora estamos propondo nosso novo método de teste como uma alternativa para testar a durabilidade de sistemas cimentícios em poucos segundos.”
Além da importância da absorção das gotas, a equipe de pesquisa também descobriu que o ângulo inicial em que as gotas de água entram em contato com a superfície do cimento também é importante.
“A dinâmica da absorção muda rapidamente enquanto as gotas de água mudam de forma na superfície”, disse Garg. “Complexidades como essas são consideradas em nosso novo teste.”
A equipe está atualmente trabalhando em maneiras de ampliar o teste para argamassas e mais variedades de concreto, que são textura e quimicamente mais complexos.
“A principal conclusão do estudo é que testar a durabilidade dos materiais de construção é muito lento, tedioso e trabalhoso”, disse Garg. “Com a disponibilidade de tecnologias como visão computacional e análise, podemos desenvolver testes mais rápidos, automatizados e convenientes.”
O departamento de engenharia civil e ambiental de Illinois apoiou esta pesquisa.
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