Utilização sinérgica de pó de vidro residual para concreto resistente ao fogo e com baixa ativação alcalina

Transformando vidro descartado em edifícios mais resistentes

Cada ano, montanhas de garrafas e potes de vidro acabam como resíduo, enquanto muitos edifícios de concreto permanecem vulneráveis a incêndios intensos e carregam uma elevada pegada de carbono. Esta pesquisa explora uma forma de enfrentar ambos os problemas ao mesmo tempo: moer vidro residual até virar pó e usá-lo para produzir um novo tipo de concreto que não é apenas mais forte, mas também melhor capaz de suportar calor extremo, tudo isso reduzindo os produtos químicos e a energia normalmente necessários.

Por que o concreto comum sofre em incêndios

O concreto usado na maioria dos edifícios é à base de cimento Portland comum, um material cuja fabricação libera grandes quantidades de dióxido de carbono. Em condições de incêndio, esse concreto convencional pode trincar, perder resistência e até falhar, colocando em risco a segurança das estruturas e das pessoas. Engenheiros têm desenvolvido ligantes alternativos que substituem o cimento por subprodutos industriais, como cinza volante de usinas de carvão e escória da siderurgia. Quando esses pós são “ativados” com soluções alcalinas, formam-se concretos ativados alcalinamente, que já demonstraram desempenho superior a altas temperaturas em comparação ao concreto tradicional, mas ainda têm limitações e podem exigir doses elevadas de produtos químicos cáusticos.

Como o vidro residual entra na mistura

O estudo foca no pó de vidro residual finamente moído como um terceiro ingrediente nesse concreto alternativo. O vidro é rico em uma forma de sílica que reage prontamente em ambiente alcalino, ajudando a unir as demais partículas em uma rede interna mais compacta. Os autores ajustaram sistematicamente quanto pó de vidro substituía a cinza volante ou a escória, e quanta hidróxido de sódio (um alcalino comum) era necessário. Em seguida, moldaram cubos de concreto e os expuseram a temperaturas desde a ambiente até impressionantes 1000 °C, medindo quanto de resistência as amostras mantinham e como se deformavam sob carga.

Encontrando o ponto ideal entre resistência e calor

Entre cinco misturas principais, uma se destacou: uma combinação em que 25% da cinza volante foi substituída por pó de vidro residual mantendo o teor de escória inalterado. Essa mistura, chamada M3C5 no estudo, atingiu uma resistência à compressão impressionante de cerca de 69 megapascais em temperatura normal — significativamente maior que a melhor mistura controle sem cimento que não usou vidro. Crucialmente, a mistura com vidro alcançou esse desempenho com apenas 8% de hidróxido de sódio, enquanto o controle precisava de 10% para chegar próximo. Quando aquecida a 1000 °C, o concreto com vidro manteve pouco mais de 40% de sua resistência original, superando a mistura controle, e mostrou melhor capacidade de deformar sem falhar abruptamente — uma característica valiosa em cenários de incêndio onde as estruturas são levadas ao limite.

Olhando para dentro do novo concreto

Para entender por que o concreto com vidro teve um comportamento tão bom, os pesquisadores investigaram sua estrutura interna usando microscópios e técnicas de raios X. Na mistura controle, encontraram áreas de cinza volante não reagida e um gel de ligação mais desigual e poroso entre os grãos. Em contraste, a mistura com pó de vidro mostrou uma matriz mais densa e uniforme, com menos vazios e melhor contato entre as partículas. O vidro de alto teor de sílica promoveu a formação de gels fortes e entrelaçados que resistiram à fissuração e limitaram a perda de água e material durante o aquecimento. Como resultado, amostras com vidro perderam menos massa e desenvolveram menos fissuras superficiais à medida que a temperatura aumentava.

O que isso significa para edifícios futuros

Para não especialistas, a conclusão é direta: vidro residual finamente moído pode ajudar a criar um novo tipo de concreto que é mais forte, permanece mais confiável sob calor extremo e usa menos ativador químico agressivo. Ao transformar garrafas descartadas em parte da estrutura de edifícios resistentes ao fogo, essa abordagem apoia a economia circular, reduz o impacto ambiental tanto da produção de cimento quanto do descarte do vidro, e aponta para cidades mais seguras e sustentáveis.

Citação: Deepti, Y., Kumar, S., Bandyopadhyay, A. et al. Synergic utilization of waste glass powder for fire-resilient and low alkali-activated concrete. Sci Rep 16, 4989 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35338-3

Palavras-chave: concreto com vidro residual, materiais resistentes ao fogo, construção de baixo carbono, concreto ativado alcalinamente, economia circular