Concreto desenvolvido pelos romanos se fortalece com o tempo

Cientistas descobriram que mineral raro formado em barreiras marinhas romanas também surgiu em usina nuclear graças a condições específicas estabelecidas durante mais de 16 anos

A tobermorita aluminosa foi formada dentro das paredes do reator devido às reações entre os minerais na mistura de concreto na presença de água e temperaturas moderadamente altas durante um período prolongado. Crédito: Ippei Maruyama, Universidade de Nagoya e Chubu Electric Power Co.

Um mineral raro que permitiu que barreiras marinhas de concreto feitas pelos romanos sobrevivessem por mais de 2 mil anos foi encontrado nas grossas paredes de concreto de uma usina nuclear desativada no Japão. A formação de tobermorita aluminosa aumentou a resistência das paredes em mais de três vezes a resistência do projeto, relatam pesquisadores e colegas da Universidade de Nagoya na revista “Materials and Design”. A descoberta pode ajudar os cientistas a desenvolver um concreto mais resistente e ecológico.

“Descobrimos que os hidratos de cimento e os minerais formadores da rocha reagiram de maneira semelhante ao que acontece no concreto romano, aumentando significativamente a resistência das paredes da usina nuclear”, disse Ippei Maruyama, engenheiro ambiental da Universidade de Nagoya.

A pesquisa mostrou que o concreto romano usado na construção de barreiras marinhas sobreviveu por mais de dois milênios porque a água do mar dissolve as cinzas vulcânicas na mistura, levando à formação de tobermorita aluminosa. Como a tobermorita aluminosa é um cristal, torna o concreto mais estável quimicamente e mais forte.

É muito difícil incorporar a tobermorita aluminosa diretamente no concreto moderno. Os cientistas geraram o mineral em laboratório, mas ele requer temperaturas acima de 70°C. Por outro lado, experimentos de laboratório mostraram que ambientes quentes são prejudiciais à resistência do concreto. Isso levou a regulamentações que limitam seu uso a temperaturas abaixo de 65°C.

Prazo mais longo

Maruyama e seus colegas descobriram que a tobermorita aluminosa se formou nas paredes de concreto de um reator nuclear quando temperaturas de 40-55°C foram mantidas por 16,5 anos.

As amostras foram retiradas da usina nuclear de Hamaoka, no Japão, que operou de 1976 a 2009.

Análises aprofundadas mostraram que as paredes muito grossas do reator eram capazes de reter umidade. Os minerais usados ​​para fazer o concreto reagiram na presença dessa água. Em consequência, aumentou a disponibilidade de íons de silício e alumínio e o teor de álcali da parede. Isso acabou levando à formação de tobermorita aluminosa.

“Nossa compreensão do concreto é baseada em experimentos de curto prazo conduzidos em escalas de tempo de laboratório”, diz Maruyama. “Mas as verdadeiras estruturas de concreto nos dão mais ideias para uso em longo prazo.”

Maruyama e seus colegas estão procurando maneiras de tornar o concreto mais durável e ecologicamente correto. O cimento usado na fabricação de concreto produz quase 10% das emissões de dióxido de carbono de origem humana. Então, a equipe está procurando produzir misturas mais ecológicas que ainda atendam aos requisitos padronizados para estruturas de concreto fortes.

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