O impacto da cinza volante e da escória na interface microscópica do concreto reciclado e sua evolução de fratura

Transformando Resíduos de Construção em Novas Estruturas

À medida que as cidades crescem e prédios antigos são demolidos, montanhas de concreto quebrado e resíduos industriais como cinza volante e escória se acumulam. Ao mesmo tempo, produzir concreto novo é uma das maiores fontes de emissões de carbono na construção. Este estudo faz uma pergunta simples, porém urgente: podemos transformar esses resíduos em concreto forte e durável de forma segura, e o que acontece dentro do material quando o fazemos? Ao investigar profundamente as pequenas zonas de contato entre o concreto velho e o novo e simular como as trincas crescem, os autores mostram como misturar ingredientes reciclados sem sacrificar o desempenho.

Por que a Fronteira Oculta Importa

O concreto não é um bloco maciço único; é mais parecido com um bolo de frutas pedregoso, com pedras e areia mantidas por uma pasta endurecida. Os pontos mais fracos costumam ser as camadas finas onde pedra e pasta se encontram, chamadas zonas de interface. No concreto reciclado, essas zonas ficam mais complexas porque os fragmentos do concreto antigo já carregam suas próprias camadas finas de pasta envelhecida. Quando nova pasta é lançada ao redor deles, surgem múltiplas fronteiras. O estudo se concentra em como essas camadas-limite se comportam quando pedra natural é parcialmente substituída por pedaços de concreto velho e quando cinza volante e escória — pós provenientes da queima de carvão e da produção de aço — são misturados na pasta.

Testando Diferentas Receitas para Resistência

Os pesquisadores criaram 24 misturas de concreto diferentes alterando três ingredientes: a proporção de fragmentos reciclados, a quantidade de cinza volante e a quantidade de escória. Todas as misturas usaram a mesma quantidade de água e areia para que quaisquer mudanças no desempenho pudessem ser atribuídas a essas substituições. Mediram a pressão que os cubos de concreto suportavam antes de esmagar e a facilidade com que os cilindros se dividiam quando puxados. Em geral, mais fragmentos reciclados tendiam a reduzir a resistência em comparação com o concreto convencional. Adicionar cinza volante ou escória também diminuiu a resistência em muitos casos, principalmente em doses mais elevadas, porque retardavam o grau de endurecimento da pasta. Ainda assim, havia pontos ótimos: quando 40% da pedra era reciclada e 10% era escória, a perda de resistência foi de apenas cerca de 5%, aproximando muito o material do concreto padrão.

Olhando Dentro do Concreto

Para entender por que algumas misturas funcionaram melhor, a equipe poliu lâminas finas do concreto e as examinou ao microscópio. As imagens revelaram que o concreto reciclado apresenta mais porosidade e uma fronteira entre pedra e pasta mais rugosa do que o concreto comum. Ao redor dos fragmentos reciclados, as finas zonas de interface eram mais soltas e porosas, com partículas não reagidas de cimento, cinza volante e escória. Essa estrutura aberta enfraquece a cola que mantém tudo unido. O concreto comum feito com pedra fresca mostrou uma fronteira mais densa e contínua e poros menores, explicando sua maior resistência. O estudo constatou que tanto a cinza volante quanto a escória aumentaram a porosidade dessas zonas, mas a cinza volante o fez de forma mais acentuada que a escória.

Observando a Formação e o Crescimento de Trincas

Além de imagens estáticas, os autores quiseram ver como o concreto reciclado realmente se rompe. Construíram um modelo computacional que trata as finas zonas de interface como camadas frágeis que podem abrir e se separar sob carregamento. Quando simularam a compressão de um bloco de concreto, pequenas trincas surgiram primeiro nas zonas externas de interface onde os poros eram maiores. À medida que a carga aumentava, essas trincas se espalhavam para o interior e se juntavam, eventualmente atravessando o espécime e causando a ruptura. Fotografias de amostras reais esmagadas corresponderam ao modelo: misturas com muitos fragmentos reciclados e cinza volante desenvolveram trincas largas e sinuosas, enquanto misturas com conteúdo reciclado moderado e escória mostraram trincas mais estreitas e retas, indicando uma estrutura interna mais coesa.

O Que Isso Significa para Edificações Mais Verdes

Para não especialistas, a mensagem principal é reconfortante: com uma escolha cuidadosa dos ingredientes, o concreto feito a partir de entulho de demolição e subprodutos industriais pode chegar muito perto da resistência do material convencional. O trabalho mostra que o elo mais fraco é a camada-limite ao redor dos fragmentos reciclados, especialmente quando se adiciona cinza volante ou escória em excesso. Mantendo a pedra reciclada em níveis moderados e usando teor moderado de escória, os engenheiros podem limitar danos nessas zonas e retardar o crescimento de trincas. Isso aponta para receitas práticas de concreto com menor carbono que “devora” resíduos sem se tornar frágil, oferecendo um caminho para edifícios e estradas mais resistentes e sustentáveis.

Citação: Chen, C., Wei, Z., Zhang, J. et al. The impact of fly ash and slag on the microscopic interface of recycled concrete and its destruction evolution. Sci Rep 16, 9565 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-17035-9

Palavras-chave: concreto reciclado, cinza volante, escória, zona de transição interfacial, construção sustentável