Melhoria sustentável da durabilidade química e da estabilidade microestrutural em argamassa de cimento com agregado fino reciclado tratado com silicato de sódio–po de sílica

Por que transformar concreto velho em novo importa

Em todo o mundo, edifícios demolidos geram enormes volumes de concreto triturado. Grande parte desse material vai parar em aterros, apesar de conter areia e pedra que poderiam ser reaproveitadas em novas construções. O problema é que as partículas finas recicladas do concreto antigo frequentemente enfraquecem a argamassa nova e a tornam mais vulnerável a ambientes agressivos, especialmente onde esgotos, indústrias ou solos salinos atacam as estruturas. Este estudo explora um tratamento simples que pode transformar essas partículas problemáticas em materiais de construção confiáveis, ajudando cidades a construir de forma mais sustentável sem sacrificar a durabilidade.

Do resíduo de demolição à areia fina para construção

Quando o concreto antigo é triturado, produz-se agregado fino reciclado — grãos do tamanho de areia ainda revestidos por vestígios de pasta de cimento envelhecida. Esses grãos absorvem mais água e apresentam muitos poros e microfissuras. Como resultado, a argamassa feita com eles tende a ser mais permeável e menos resistente a danos causados por ácidos e sais do que a argamassa feita com areia natural de rio. Os autores investigaram se uma etapa rápida de pré-imersão usando dois materiais amplamente disponíveis — silicato de sódio (um “hidróxido de água” líquido, conhecido como água de vidro) e pó de sílica (um mineral ultrafino) — poderia reforçar essa camada de pasta aderida e melhorar o desempenho do agregado reciclado em novas dosagens.

Um banho simples que sela os poros

Os pesquisadores coletaram resíduos de construção e demolição, os trituraram e separaram a fração fina. Em seguida, imergiram esses finos reciclados por 24 horas em soluções aquosas contendo diferentes dosagens de silicato de sódio e pó de sílica. Após a secagem, as partículas tratadas substituíram toda a areia em argamassas de cimento padrão, que foram então moldadas em pequenos cubos. Compararam-se cinco misturas: uma com areia natural, uma com finos reciclados não tratados e três com finos reciclados tratados em dosagens químicas crescentes. Depois do endurecimento, os cubos foram imersos por meses em soluções concentradas de ácido sulfúrico e sulfato de magnésio — condições desenhadas para imitar ambientes severos de esgotos e solos ricos em sulfato. Em intervalos, a equipe mediu perda de massa, resistência, absorção de água e integridade interna por ultrassom, além de examinar a estrutura interna com técnicas avançadas de imagem e espectroscopia.

Resistindo a ácidos e sais

Os finos reciclados não tratados tiveram o pior desempenho tanto sob exposição ácida quanto a sulfatos. Suas argamassas perderam mais massa, sofreram quedas mais acentuadas de resistência, absorveram mais água e apresentaram maior redução na velocidade de pulso ultrassônico — sinais de fissuração extensa e dano interno. As argamassas com areia natural se saíram melhor, mas ainda mostraram erosão superficial visível e enfraquecimento gradual ao longo do tempo. Em contraste, as argamassas com finos reciclados tratados resistiram ao dano de forma mais consistente. A mistura imersa em um banho de força média, contendo 20% de silicato de sódio e 2% de pó de sílica, destacou-se: em ácido perdeu cerca de 40% menos massa e reteve aproximadamente 30% mais resistência do que a mistura reciclada não tratada, e em solução de sulfato limitou de forma semelhante a perda de massa e queda de resistência, mantendo velocidades ultrassônicas mais altas.

O que muda dentro do material

Testes microscópicos e químicos revelaram por que o tratamento funcionou. Nas argamassas recicladas não tratadas, as soluções agressivas penetraram com facilidade, dissolvendo compostos ricos em cálcio e formando cristais expansivos de gipsita e etringita que desagregaram a microestrutura. As imagens mostraram zonas de contato porosas ao redor dos grãos reciclados e fissuração generalizada. Após o tratamento, a pasta aderida ao redor de cada grão estava visivelmente mais densa e melhor ligada à pasta nova. A solução de silicato de sódio penetrou os poros e reagiu com o cálcio para formar gel de ligação adicional, enquanto o pó de sílica consumiu ainda mais cálcio livre para construir uma rede mais rica em sílica e mais estável. Análises por raios X e infravermelho confirmaram que os subprodutos nocivos foram fortemente reduzidos e que a fase ligante principal permaneceu mais íntegra, mesmo após longa exposição.

Uma rota prática para argamassas mais verdes e resistentes

Para o público não especializado, a conclusão principal é que uma etapa de imersão relativamente simples e de baixo consumo energético pode transformar finos reciclados de concreto problemáticos em um ingrediente de alto desempenho para novas argamassas. Ao selar poros e reformular a química do revestimento de cimento antigo, o banho combinado de silicato de sódio e pó de sílica permite que 100% do agregado fino reciclado compita com, e em certos aspectos supere, a areia natural em condições químicas muito adversas. Essa abordagem oferece uma forma realista de reciclar mais resíduos de demolição em materiais de construção duráveis, reduzindo a pressão sobre os recursos de areia de rio e prolongando a vida útil de estruturas de concreto em ambientes agressivos.

Citação: Shaju, A.C., Nagarajan, P., Sudhakumar, J. et al. Sustainable enhancement of chemical durability and microstructural stability in cement mortar incorporating sodium silicate–silica fume treated recycled fine aggregate. Sci Rep 16, 9380 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40549-9

Palavras-chave: concreto reciclado, durabilidade do cimento, construção sustentável, tratamento de agregado, ataque por ácido e sulfato