Avaliação mecânica e de durabilidade de concreto com pó de mármore e fibras, apoiada por predição por ML

Transformando Resíduos da Construção em um Recurso Útil

O concreto é a espinha dorsal das cidades modernas, mas a produção de seu componente principal, o cimento, libera grandes quantidades de dióxido de carbono. Ao mesmo tempo, indústrias acumulam enormes volumes de pó de mármore e resíduos plásticos que são difíceis de descartar de forma segura. Este estudo investiga se esses dois problemas podem se ajudar mutuamente: é possível incorporar pó de mármore residual e fibras plásticas recicladas ao concreto para torná‑lo não apenas mais verde, mas também mais resistente e durável, com o auxílio de ferramentas modernas de aprendizado de máquina?

Misturando Pó de Pedra e Fios Plásticos no Concreto

Os pesquisadores concentraram‑se em dois materiais residuais. O pó de mármore, um pó fino rico em carbonato de cálcio, provém do corte e polimento da pedra. As fibras de polipropileno são filamentos curtos cortados de produtos plásticos descartados. No estudo, o cimento de um concreto estrutural padrão foi parcialmente substituído por pó de mármore em níveis de 0 a 20 por cento, enquanto as fibras foram adicionadas em pequenas frações de volume de 0 a 1 por cento. Isso criou 25 combinações diferentes de traço, todas preparadas com os mesmos agregados e teor de água, de modo que quaisquer alterações no comportamento pudessem ser atribuídas ao pó e às fibras.

Testando Resistência, Fissuração e Resistência à Água

Cada traço passou por uma bateria completa de ensaios que simulam as exigências reais sobre uma edificação. A equipe mediu quão facilmente o concreto fresco fluía nas formas e, em seguida, verificou seu peso e compacidade. Após a cura, testaram a pressão que o concreto podia suportar antes de esmagar, sua resistência à tração por divisão ou flexão, e a facilidade com que a água podia infiltrar‑se ou atravessar a peça. Também expuseram espécimes a soluções ácidas para avaliar a velocidade de degradação. Essa visão ampla permitiu aos autores identificar não apenas os traços mais resistentes, mas aqueles que equilibravam resistência, durabilidade e trabalhabilidade.

Encontrando o Ponto Ideal de Desempenho

Os resultados mostraram que pó de mármore e fibras plásticas podem atuar de forma complementar — até certo limite. Um teor moderado de pó, em torno de 10 por cento do cimento, ajudou partículas finas a preencher pequenas lacunas no concreto, compactando‑o mais e aumentando a resistência. Ao mesmo tempo, fibras entre cerca de 0,6 e 0,8 por cento em volume atuaram como pequenos pontos de sutura que mantinham microfissuras unidas sob carregamento, elevando tanto a resistência à ruptura por divisão quanto à flexão em aproximadamente um quarto a um terço em comparação com o concreto comum. Essas combinações também absorveram menos água e permitiram sua passagem mais lenta, sinais de uma estrutura interna mais densa e durável. Quando qualquer um dos ingredientes foi usado em excesso, entretanto, a mistura ficou mais difícil de trabalhar, reteve mais ar e gradualmente perdeu resistência.

Deixando Algoritmos Guiar Misturas mais Verdes

Em vez de depender apenas de tentativa e erro, a equipe treinou vários modelos de aprendizado de máquina com seus dados experimentais. Esses algoritmos aprenderam como variações no pó de mármore, no teor de fibras e em outras variáveis de traço afetavam propriedades-chave, como resistência, absorção de água e permeabilidade. Os modelos de melhor desempenho, baseados em redes neurais artificiais e florestas aleatórias, reproduziram muito bem os resultados dos ensaios. Eles foram então usados dentro de uma rotina de otimização para vasculhar o espaço de projeto em busca da receita mais balanceada. O ótimo sugerido pelo modelo — cerca de 10 por cento de pó de mármore e 0,6 por cento de fibras — coincidiu com o “ponto ideal” observado experimentalmente, confirmando que ferramentas orientadas por dados podem direcionar com confiança futuros desenhos de eco‑concreto sem campanhas laboratoriais exaustivas.

O Que Isso Significa para as Edificações Futuras

Para não especialistas, a conclusão é clara: o concreto não precisa ser uma mistura simples de pedra, areia e cimento. Ao incorporar de forma inteligente sobras industriais como pó de mármore e fibras plásticas recicladas, engenheiros podem reduzir o uso de cimento, aproveitar melhor os resíduos e, ao mesmo tempo, criar concretos que fissuram menos e impedem melhor a entrada de água. Este estudo mostra que os melhores resultados vêm de proporções cuidadosamente balanceadas e que a inteligência artificial pode ajudar a identificar esses equilíbrios. Se adotadas em larga escala, tais misturas otimizadas poderiam reduzir gradualmente a pegada ambiental da construção, ao mesmo tempo em que melhoram a resiliência das estruturas de que dependemos diariamente.

Citação: Sai, A.N., Sakthivel, M., Arunvivek, G.K. et al. Mechanical and durability assessment of marble dust–fiber concrete supported by ML prediction. Sci Rep 16, 10106 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40874-z

Palavras-chave: concreto sustentável, pó de mármore, fibras plásticas recicladas, durabilidade, aprendizado de máquina