PPGECI - Programa de Pós-Graduação Engenharia Civil

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Navegando PPGECI - Programa de Pós-Graduação Engenharia Civil por Assunto "Bacillus"

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    Influência de Diferentes Linhagens Bacterianas e Nutrientes na Autocicatrização de Matrizes a Base de Cimento com e sem Ar Incorporado
    (2022) Lenz, Sheila Karine; Orientação; Passarini, Michel Rodrigo Zambrano
    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.