Melhoria da resistência ao gelo do concreto com pó reciclado por meio de aditivos químicos

Transformando resíduos de construção em concreto pronto para o inverno

Cidades geram todos os anos montanhas de concreto e alvenaria quebrados provenientes de demolições e reformas. Grande parte desses entulhos é tratada como lixo, embora ainda contenha materiais cimentícios valiosos. Ao mesmo tempo, estradas e edifícios em regiões frias se degradam sob ciclos repetidos de congelamento e descongelamento, gerando bilhões em reparos. Este estudo investiga como resíduos de construção finamente moídos, chamados pó reciclado, podem ser reutilizados com segurança em concreto novo e ainda resistir a invernos rigorosos — oferecendo um caminho para infraestruturas mais duráveis e sustentáveis.

Do entulho ao pó reciclado

Em vez de enviar concreto e alvenaria antigos para aterros, engenheiros podem triturar e moer esse material até obter um pó fino que substitui parcialmente o cimento novo no concreto. Essa abordagem economiza recursos naturais, reduz as emissões de carbono da produção de cimento e ajuda a administrar enormes fluxos de resíduos, especialmente em países como a China, onde os detritos de construção superam dois bilhões de toneladas por ano. Entretanto, há um problema: o pó reciclado tende a aumentar a demanda por água do concreto, o que frequentemente leva a um desempenho inferior contra congelamento e descongelamento. A questão central desta pesquisa foi se os aditivos químicos adequados poderiam superar essa fraqueza e liberar o pleno potencial do concreto com pó reciclado em climas frios.

Ajustando o kit químico

Os pesquisadores identificaram primeiro um químico redutor de água de alto desempenho, um superplastificante à base de policarboxilato, que funciona especialmente bem com pó reciclado. Esse aditivo ajuda a dispersar os grãos de cimento de forma uniforme, reduzindo a água extra normalmente necessária quando se usa pó reciclado. Com isso como base, a equipe testou três tipos adicionais de aditivos voltados diretamente para melhorar a resistência ao gelo: um aditivo combinado redutor de água e anticongelante (AR), um agente incorporador de ar (AE) que cria intencionalmente pequenas bolhas, e um agente anticongelante à base de sais inorgânicos (AF). Amostras de concreto contendo 30% de pó reciclado foram preparadas com diferentes razões água/aglomerante, curadas e então submetidas a até 200 ciclos severos de congelamento e descongelamento enquanto sua resistência, dano superficial e rigidez interna eram monitorados.

Como o concreto se comportou no frio

As três estratégias de melhoria ajudaram o concreto com pó reciclado a resistir melhor aos danos por congelamento do que a mistura de controle sem esses aditivos, mas o fizeram de maneiras e em graus diferentes. O agente incorporador de ar atuou criando muitas pequenas bolhas bem espaçadas que funcionaram como câmaras de alívio, dando espaço para a água congelante expandir-se e assim retardando o desprendimento de superfície e a fissuração interna. O aditivo anticongelante redutor de água reduziu a demanda por água e refinou o sistema de poros, o que diminuiu a perda de massa e preservou a rigidez do concreto durante os ciclos. O destaque, porém, foi o agente anticongelante AF a 1%. Ele não apenas aumentou a resistência inicial ao acelerar a formação de géis ligantes dentro do concreto, mas também manteve a maior rigidez relativa e o menor dano de superfície após 200 ciclos, especialmente na razão água/aglomerante mais baixa.

Um olhar mais atento dentro do concreto

Para entender por que o agente anticongelante funcionou tão bem, a equipe examinou o interior do concreto usando microscópios e técnicas de medição de poros. As imagens mostraram que o concreto sem aditivos especiais continha muitos poros grandes e irregulares e fissuras largas na interface entre agregados e pasta — caminhos ideais para água e gelo causarem danos. Quando AR, AE ou AF foram adicionados, essa zona de transição fraca ficou mais densa, com menos grandes vazios e mais cristais compactos que uniram a estrutura. Medições detalhadas dos poros confirmaram que o agente anticongelante, em particular, deslocou os poros internos do concreto para tamanhos menores e menos prejudiciais, reduzindo a fração de poros grandes, suscetíveis a danos (acima de 200 nanômetros), em 8,73%. Apesar de a porosidade global ter aumentado ligeiramente, os poros passaram a ter formas e dimensões que tornaram o concreto muito mais resiliente ao congelamento.

Por que isso importa para cidades mais verdes

Para não especialistas, a conclusão é direta: este estudo mostra que concreto fabricado com uma parcela substancial de pó reciclado pode ainda ser suficientemente resistente para climas frios se for combinado com a química correta. Uma dose moderada de agente anticongelante — cerca de 1% do aglomerante — transformou um concreto vulnerável, à base de resíduos, em um material durável que sobrevive a repetidos congelamentos de inverno com muito menos fissuração e perda superficial. Isso significa que as cidades podem transformar com confiança resíduos de demolição em novas estradas, pontes e edifícios que duram mais em condições de gelo, promovendo simultaneamente sustentabilidade e durabilidade sem sacrificar o desempenho.

Citação: Yang, C., Zhou, W., Zhao, H. et al. Frost resistance improvement of recycled powder concrete by chemical admixtures. Sci Rep 16, 6087 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35840-8

Palavras-chave: concreto reciclado, resíduos de construção, durabilidade ao congelamento e descongelamento, aditivos químicos, infraestrutura sustentável