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Trabalho realizada para o curso de Engenharia Civil na Uniceplac-Gama
Tipologia: Trabalhos
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Engenharia Civil 1 ° Semestre - Introdução a Engenharia - Professora Jucélia Faculdades Integradas da União Educacional do Planalto Central Alunos: Mateus da Conceição, Luiz Junior, Gabriel Mol e Roberto Costa Brasília, 24 de setembro de 2018
SUMÁRIO Introdução.......................................................................... Erro! Indicador não definido. Bioconcreto ........................................................................ Erro! Indicador não definido. Processos Bioquímicos ................................................... Erro! Indicador não definido. Biomineralização: ...................................................................................... Erro! Indicador não definido. Uréases: ........................................................................................................... Erro! Indicador não definido. Carbonato de Cálcio: ................................................................................. Erro! Indicador não definido. Bacillus pseudofirmus: ............................................................................. Erro! Indicador não definido. Influências da precipitação do carbonato de cálcio: ................. Erro! Indicador não definido. A heterotrófica:........................................................................................................................................................... 6 Ação intemperismo no concreto convencional ........ Erro! Indicador não definido. Metodologia ....................................................................... Erro! Indicador não definido. Aplicações ............................................................................................................................. 10 Bactérias que podem ser introduzidas no concreto: .............................................................................. 10 Preparação ................................................................................................................................................................ 11 Método de aplicação direta:........................................................................................................................ 11 Método de encapsulamento: ...................................................................................................................... 11 Resultado:................................................................................................................................................................... 11 Vantagens e desvantagens ............................................................................................ 12 Conclusão ........................................................................... Erro! Indicador não definido. Bibliografia ........................................................................ Erro! Indicador não definido.
BIOCONCRETO O Bioconcreto é uma inovação bastante promissora, pois sua capacidade de auto regeneração se dá por utilizar colônias da bactéria Bacillus pseudofirmus que habitam geralmente áreas inóspitas como crateras de vulcões ativos. Ele é resultante da mistura entre concreto tradicional, lactato de cálcio e essas bactérias. Tem como objetivo de fechar possíveis rachaduras e danos nas estruturas. O Bioconcreto foi planejado e criado pelo micro biólogo holandês Henk Jonkers e o engenheiro civil Eric Schlangen, em 2009, e atualmente está em fase experimental. Ele vem sendo estudado pela Universidade Técnica de Delft, na Holanda, e pode significar uma verdadeira revolução para a construção civil. Inspirado por Gollapudi que sugeriu o uso de bactérias para promover a precipitação de carbonato de cálcio (CaCo³) para a cura de fendas, um sistema auto cura à base de bactérias usando partículas porosas de argila expandida com bactérias imobilizadas como agente de cura foi descrito por Jonkers. Nesta série de estudos, um agente bioquímico de auto cura de dois componentes foi usado para substituir parte agregados concretos. Uma vez que a rachadura se forma na matriz do material cimentício, esporos bacterianos e lactato de cálcio serão liberados e ativados pelo ingresso de água. Rachaduras de até 0,46 mm de largura podem ser curadas em concreto bacteriano após 100 dias de submersão em água. Isto é mais do que o dobro em comparação com os espécimes de controle sem bactérias (0,18 mm). Em comparação com outros estudos, o trabalho de Jonkers parece ser mais promissor. Desde as bactérias e bio mineral precursor foram ambos incorporados e, portanto, protegidos pela argila expandida, atividade das bactérias e a eficácia do agente bioquímico de auto cura tornou-se mais confiável.
PROCESSOS BIOQUÍMICOS O bioconcreto é a mistura de concreto tradicional, lactato de cálcio e Bacillus pseudofirmus, bactérias capazes de sobreviver por décadas em condições adversas. E para conseguir entender o funcionamento do bioconcreto é necessário se entender cada processo do mecanismo.
funcionamento. Se dá de forma na qual organismos vivos produzem minerais de estruturas muito complexas e ocorre em praticamente todos os seres procariontes como em algas e diatomáceas, fosfatos e carbonatos de cálcio em vertebrados mesmo em humanos nos dentes e ossos. Sendo essa a base do funcionamento do bioconcreto que utiliza da biomineralização do Carbonato de Cálcio para funcionamento. Para funcionamento da biomineralização é necessário a Uréases.
hidrólise de ureia tendo como produto final a amônia, dióxido de carbono ou ácido carbônico se estiver em meio aquoso, Uréase tem como objetivo identificar o carbonato de amônio através do vermelho de fenol. A uréase da formação a biomineralização.
ramo da biomineralização por existir uma variedade de bactérias capazes de produzirem cristais de CaCo³ (Carbonato de cálcio) que leva assim a produção de rochas calcarias, as bactérias iram sem alimentar do cálcio e assim produzirem o calcário. MICP (Microbial-Induced Carbonate Precipitation) é um processo usado para resolver problemas ambientais como a remediação de íons cálcio, radio nucleotídeos e metais potencialmente tóxicos. E na engenharia civil esse processo aparece na proteção de argamassas e concretos. Assim sendo a MICP o processo biogeoquímico que costuma acontecer naturalmente no solo onde a precipitação de carbonato de cálcio, fortalecendo o solo unindo os grãos de areia, tudo devido a bactérias que liberam calcário após um processo de catalisação do cálcio.
principal no funcionamento do bioconcreto, ela é quem produz o calcário a partir de sua alimentação do cálcio. A Bacillus pseudofirmus é a bactéria escolhida por ser capaz de sobreviver em condições extremas e permanecer em um estado de “sono” por muito tempo, assim se tornando perfeita para o trabalho de ficar em um muro de concreto por anos até a necessidade de iniciar seu trabalho contra rachaduras.
Fazendo então a elevação do pH. E este aumento do pH pode alterar o equilíbrio do bicarbonato gerando íons de carbonato. (Eq. 5) HCO3- + H+ + 2NH4 + + 2OH- ⟷ CO2-3 + 2NH4+ + 2H2O Que quando há presença de íons solúveis de cálcio, acabam fazendo a precipitação de CaCo³ como a equação. (Eq. 6) CO2-3 + Ca2+ ⟷ CaCO Todo esse processo coloca todos os meios em funcionamento conjunto para criação do Bioconcreto, O concreto comum que é recheado pelas bactérias Bacillus pseudofirmus e o lacto de cálcio assim quando fissuras aparecem no concreto existe a entrada de água (H2O) ativando as bactérias que começam a se alimentar do lacto de cálcio e a secretar calcário até a fissura está totalmente fechada novamente. AÇÃO INTEMPERISMO NO CONCRETO CONVENCIONAL Não é necessário um grande impacto ou um terremoto para fazer o concreto trincar, o processo de desgaste lento é tão sério que os pesquisadores denominaram o problema de “câncer do concreto”. Rachaduras em estruturas de concreto armado expostas a cloretos podem prejudicar significativamente a durabilidade. A despassivação local do reforço na fissura é mais provável devido à falta de ambiente alcalino e / ou devido à penetração de agentes agressivos como os cloretos. Portanto, os padrões relevantes requerem medidas adicionais para evitar a entrada rápida de cloretos em relação a estruturas rachadas e em risco de extinção. Uma opção inovadora para tratar o concreto trincado é a aplicação de um material de preenchimento de trincas com propriedades de auto cura. Tal material é um sistema de reparo líquido a ser aplicado em superfícies de concreto rachado e no qual bactérias ativas produzem calcário que reduz a permeabilidade das rachaduras. O objetivo do trabalho apresentado é, por um lado, desenvolver um sistema reprodutível,
METODOLOGIAS O bioconcreto décadas atrás trouxe o conceito de auto cura para os processos construtivos, com o propósito potencial de reduzir os custos de manutenções e aumentar a vida útil do concreto. São propostas varias estratégias para o uso dessa tecnologia de auto cura que são classificadas em três categorias:
material. Acreditava-se geralmente que a formação de calcita na trinca é a causa da cura autógena. Um efeito óbvio de auto seleção pode ser encontrado no material cimentício rachado quando exposto à água.
típico, a cura autógena não é muito promissora como a quantidade de cimento não digerido é insuficiente para a cura completa ocorrer. Para superar isso, adicionar misturas minerais na mistura para promover a auto cura é uma opção. O efeito de vários aditivos minerais, ou seja, materiais à base de sílica agentes expansivos à base de sulfoaluminato de cálcio e componentes cristalinos sobre a promoção da cicatrização autógena de materiais cimentícios investigado. Verificou-se que a adição de misturas minerais pode promover cicatrização autógena em materiais cimentícios.
baixo peso molecular e seu endurecedor foram encapsulados separadamente em duas operadoras diferentes e, em seguida, incorporado em materiais. Quando a rachadura intercepta o epóxi encapsulado e seu endurecedor, o epóxi fluirá e será curado pelo endurecedor.
matriz do material cimentício, esporos bacterianos e lactato de cálcio serão liberados e ativados pelo ingresso de água. Rachaduras de até 0,46 mm de largura podem ser curadas em concreto bacteriano após 100 dias de submersão em água. Isto é mais do que o dobro em comparação com os espécimes de controle sem bactérias (0,18 mm).
intumescimento de água, como polímero superabsorvente (SAP) e poliuretano (PU) podem ser usados como agentes curativos visando a recuperação de força e redução da permeabilidade à água. Este tipo de PU começa a formar espuma em contato com a
foi explorado usando etileno-vinil acetato (EVA) como um componente de reparação. Embora a adição de EVA cause alguma diminuição da resistência à compressão, os espécimes danificados podem ser efetivamente reparados pelo EVA com uma eficiência de reparo superior a 100%. APLICAÇÕES O concreto está sujeito a vários fatores físicos e químicos que possa comprometer suas características físicas e mecânicas ao longo do tempo, e estes fatores fazem com que apareçam fissuras, tanto fatores externos quanto internos. Fatores externos são as condições físicas do local, condições climáticas, umidade e ação do vento. Já o interno é o calor de hidratação, nada mais é que a fonte de variação volumétrica ocasionada pela liberação de energia exotérmica, quanto maior for o volume do concreto, maior o calor liberado pela mistura, e às vezes é dissipada do concreto para atmosfera ou pode ser absorvida pela massa da mesma. A variação de temperatura é o que mais faz ocorrer às fissuras, como o concreto tem um modulo de elasticidade muito baixa e nisso com a propagação térmica para a superfície a massa ganha certa rigidez e o centro contraindo mais que a superfície faz com que a capacidade de deformação seja ultrapassada ocorrendo às fissuras. Visando estes efeitos da temperatura no concreto que ocasiona as fissuras, o bioconcreto é uma ótima solução para a sua reparação. Ele é uma mistura do concreto tradicional com colônias de bactérias que podem ser encontradas em fendas de vulcões e lagos congelado. Portanto, são microrganismos capazes de sobreviverem em ambientes hostis, e também, possuem capacidade de viver por 200 anos.
Bacillus pseudofirmus; Bacillus cohnii; Escherichia coli; Bacillus pasteurii; Bacillus balodurans; Bacillus subtilis; Bacillus sphaericus.
O bioconcreto pode ser preparado de duas maneiras:
lactato de cálcio e adicionada à água junto ao concreto, quando há a fissura no concreto as bactérias ficam expostas as intempéries, e com isso elas saem do seu estado vegetativo e começam a se alimentar do cálcio ali presente.
geralmente de argilas expandida, tratadas e adicionadas juntas a mistura do concreto. Quando há fissura no concreto, a estrutura dos grânulos de argila é quebrada, dando o início do tratamento de reparação. Este método por encapsulamento é o mais usado.
O resultado apresentado no experimento feito apontou que após 100 dias de observações concluiu que realmente os microrganismos fizeram o papel no processo de precipitação de carbonato de cálcio, e que em comparação com a amostra de controle, tem uma diferença no perfil do concreto com o carbonato de cálcio preenchendo as fissuras. E foi-se observado que esporos bacterianos postos nas argilas expandidas fizeram a precipitação de carbonato de cálcio. Argila expandida (esquerda) junto com os Esporos bacterianos e lactado de cálcio, e a introdução delas no concreto (direita).
proteção pode resultar em uma reação imediata quando a mistura mineral entrar em contato com a água do preparo. Além disso, a adição de agentes expansivos na matriz de concreto poderia causar danos da estrutura de concreto devido à sua expansão. E a água deve estar sempre disponível em rachaduras, a fim de realizar um auto cura eficaz. Para concluir as desvantagens, um ponto negativo para se ponderar é o limite do tamanho da fissura no qual as bactérias conseguem agir.
CONCLUSÃO O Bioconcreto é um material inovador e que provavelmente em breve será utilizado na maioria das construções, devido a possível economia em reparos. Segundo a HealCon, organização que pretende promover o uso de novo material, só na Europa são gastos anualmente US $ 6,8 bilhões (mais de R$ 22 bilhões) para reparar edifícios enfraquecidos. Em estruturas de concreto, é sempre uma ideia preferível evitar o dano antes que aconteça, em vez de repará-lo depois, já que é geralmente menos dispendioso e, em alguns casos, a detecção de danos é impossível. Flutuações de temperatura e umidade e / ou carga externa podem desencadear micro rachaduras em uma estrutura de concreto, que por sua vez pode abrir um caminho para líquidos e gases nocivos. Essas substâncias podem degradar a matriz de cimento ou o reforço embutido e podem causar danos prolongados e irreversíveis. A prevenção de danos ou reparos instantâneos nem sempre é possível. Portanto, a ideia de desenvolver um material cimentício, capaz de detectar os danos e repará-lo, a fim de mitigar a perda de durabilidade, ganhou terreno nas últimas duas décadas. Eirini Tziviloglou – Professor na Universidade Técnica de Delft. Testes com o Bioconcreto foram bem recebidos em canais de irrigação no Equador, país altamente sísmico. Como também no sul da Holanda, uma construção foi erguida com o bioconcreto e deve ser monitorada pelos pesquisadores com intervalos de dois anos. Henk Jonkers afirma que testes em diversas construções são bem-vindos, pois fortalece e expande a ideia da utilização do bioconcreto. O material também seria uma esperança para prédios antigos e cheios de rachadura, susceptíveis a colapsar mesmo com tremores de terra leves. Cidades grandes, como a Cidade do México, combinam construções novas com edifícios antigos e fragilizados, sendo assim, o emprego do bioconcreto seria essencial. Mas apesar da visão tentadora de edifícios capazes de se autor reparar, o bioconcreto ainda precisa superar o teste mais duro de todos: do mercado. O emprego desse novo material poderia aumentar exageradamente o custo de grandes projetos de infraestrutura. Segundo o Guardian, enquanto o metro cúbico de concreto tradicional custa pouco menos de US$ 80 (R$ 260), o novo material passaria dos US$ 110 (R$ 360) – um acréscimo de quase 40%. Portanto, para prosperar, essa conta é agora a principal lacuna que o bioconcreto deve fechar.
