Influência de Diferentes Linhagens Bacterianas e Nutrientes na Autocicatrização de Matrizes a Base de Cimento com e sem Ar Incorporado
Data
2022
Autores
Lenz, Sheila Karine
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Resumo
A autocicatrização biológica vem ganhando destaque como uma ferramenta biotecnológica
promissora na solução de fissuras, manifestação patológica inerente aos materiais
cimentícios. O processo ocorre por meio do emprego de bactérias com capacidade de
precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3) metabolicamente. Estas quando adicionadas
à matriz cimentícia durante a mistura, ou quando aspergidas na superfície do concreto
endurecido, podem preencher fissuras com o CaCO3 precipitado. Porém, a matriz
cimentícia é hostil, sendo necessário criar um ambiente favorável para a viabilidade
prolongada das bactérias, com nutrientes e microporos para o seu desenvolvimento. Neste
contexto, este estudo objetivou avaliar a eficiência de três linhagens bacterianas na
autocicatrização de fissuras, a Bacillus subtilis AP91 (AP91), Bacillus cf. subtilis (BS) e
Bacillus cf. cereus (BC) e dos nutrientes extrato de levedura (YE) e lactato de cálcio (CL),
isolados e combinados em diferentes concentrações (0, 0,5 e 1%), incorporadas na água
de amassamento de argamassas cimentícias com e sem aditivo incorporador de ar (AIR),
gerando 16 variações de argamassa. Para análise da autocicatrização das fissuras foram
produzidas amostras prismáticas (40x40x160mm) fissuradas no 1° e 7° dia de idade,
mantidas em cura submersa em água e visualizadas semanalmente em estereomicroscópio
óptico. A análise da microestrutura do material precipitado foi realizada em microscópio
eletrônico de varredura (MEV) aos 77 dias nas amostras com o maior índice de cicatrização.
Para avaliar a influência das bactérias, seus nutrientes e o AIR nas propriedades do material
cimentício, foram realizados ensaios de resistência à compressão, resistência à tração na
flexão, absorção de água por capilaridade, módulo de elasticidade dinâmico pela técnica
de excitação por impulso e velocidade de propagação de ondas ultrassônicas. Por meio da
análise visual observou-se que amostras contendo bactérias apresentaram índices de
cicatrização superiores às amostras de referência. Os melhores resultados foram obtidos
por amostras armadas BSair, que obtiveram taxas de cicatrização de 95,72% em fissuras
de espessura de 1,58mm, amostras AP91air que cicatrizaram 72,95% de espessuras com
poros de até 2,09mm e a AP91 com 1% de YE + AIR alcançou taxa de 89,57% de
cicatrização em fissuras com poros de até 2,28mm, além de ter apresentado precipitação
de produto que excedia a espessura da fissura em até 4x. A autocicatrização autógena
apresentou taxa de cicatrização de 100% em fissuras de até 0,57mm. A incorporação de
AIR à mistura mostrou-se favorável a autocicatrização, proporcionando índices até 126%
maiores que a mesma variação sem o aditivo. Amostras com adição de bactérias, nutrientes
e ar incorporado, isolados ou combinados, apresentaram desempenho insatisfatório nas
propriedades de resistência a tração, compressão e absorção de água por capilaridade das
argamassas, mas supõe-se que alterando alguns fatores, os resultados podem ser
diferentes. Além dos objetivos propostos, verificou-se diferença de autocicatrização entre
amostras com e sem armadura, tendo sido observados resultados mais favoráveis em
amostras armadas; além da comprovação, por meio de análise em MEV, de que os agentes
biológicos, mesmo dispersos na matriz, tendem a metabolizar CaCO3 na região da fissura.
De forma geral, conclui-se que a adição de bactérias às matrizes cimentícias é promissora
na autocicatrização, mas são necessários maiores estudos para que a técnica favoreça
também as propriedades do material cimentício. Com estes estudos, é possível que a
tecnologia seja desenvolvida de forma eficaz laboratorialmente, de modo a torna-la
escalável a grandes construções, contribuindo para o aumento da durabilidade e extensão
de vida útil de estruturas de concreto.
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Palavras-chave
Bacillus, Self-healing concrete, Lactato de cálcio, Extrato de levedura, Autocicatrização biológica, Aditivo incorporador de ar