Soluções FRP econômicas para aumentar resistência e deformação do concreto sustentável feito com borracha de pneus usados

Transformando pneus velhos em edifícios mais fortes

Montanhas de pneus de automóvel desgastados estão se acumulando no mundo todo, gerando riscos de incêndio e poluição de longa duração. Ao mesmo tempo, a indústria da construção consome enormes quantidades de areia e pedra para produzir concreto. Este estudo explora uma forma de enfrentar ambos os problemas ao mesmo tempo: moer pneus usados em pequenos fragmentos, misturá‑los ao concreto e então envolver esse concreto em uma casca fina de fibras de vidro e resina. O resultado é um material de construção mais verde que pode dobrar e absorver energia em vez de romper de forma súbita.

Por que misturar borracha ao concreto?

Quando pneus velhos são triturados e usados para substituir parte da areia no concreto, o material fica mais leve e muito melhor em absorver impactos e vibrações — útil para barreiras rodoviárias, linhas ferroviárias e estruturas resistentes a terremotos. Mas há um problema: a borracha não se liga bem à pasta de cimento ao redor e é muito mais macia que os agregados minerais. À medida que se adiciona mais borracha, o concreto geralmente perde resistência e rigidez, o que limita seu uso em elementos de suporte de carga. Este estudo foca em uma receita prática: manter o teor de borracha modesto (20% do agregado miúdo por volume) mas controlar cuidadosamente o tamanho das partículas de borracha para entender como elas afetam a resistência e quão facilmente o concreto pode ser melhorado por reforço externo.

Envolvendo o concreto em uma jaqueta de fibra de vidro

Para resgatar o desempenho mecânico do concreto rico em borracha, os autores usaram jaquetas feitas de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP). Essas jaquetas são lâminas finas de fibras de vidro trançadas embebidas em resina, enroladas ao redor de cilindros de concreto e deixadas para curar. Elas são muito mais leves e mais resistentes à corrosão que o aço, e significativamente mais baratas que sistemas análogos de fibra de carbono. Nos ensaios, 42 cilindros de concreto — alguns com agregados minerais normais e outros com borracha de pneu fina ou grossa — foram moldados e depois deixados sem envoltório, totalmente envoltos de ponta a ponta, ou apenas envolvidos em tiras espaçadas. Ao carregarem esses cilindros em compressão até a ruptura, a equipe pôde observar como as jaquetas alteraram a forma como o concreto trincou, suportou carga e se deformou.

De fratura súbita a falha controlada

Os cilindros sem envoltório, com ou sem borracha, comportaram‑se de forma muito semelhante ao concreto comum: suportavam carga até um pico e então falhavam abruptamente com longas fissuras verticais e pedaços se destacando. As amostras revestidas com GFRP contaram uma história completamente diferente. Jaquetas completas transformaram esse comportamento frágil em uma resposta mais lenta e controlada. Fissuras ainda se formavam internamente, mas a casca de fibra de vidro manteve tudo junto e forçou o concreto a dilatar gradualmente em vez de explodir. Para o concreto normal, o envolvimento total aumentou a resistência em até cerca de 63% e elevou a deformação final de esmagamento em mais de dez vezes. O concreto borrachoso mostrou ganhos ainda mais dramáticos em deformabilidade: na mistura com partículas de borracha muito finas, a deformação última aumentou em mais de 1300%. O envolvimento em tiras, que deixa algumas regiões descobertas, proporcionou melhorias moderadas mas ainda significativas usando menos material, ilustrando uma troca entre desempenho e custo.

O que os números e modelos revelam

Além dos testes laboratoriais, os pesquisadores construíram fórmulas matemáticas para prever como o concreto confinado se comportará, com base em sua resistência sem envelopamento, quanto de borracha ele contém e quanta pressão radial a jaqueta de GFRP pode fornecer. Eles ajustaram essas fórmulas aos dados experimentais e mostraram que elas podem reproduzir de perto curvas completas tensão‑deformação — como o material enrijece, atinge pico e amolece sob carga — tanto para concretos naturais quanto borrachosos. Os modelos funcionaram melhor para o sistema de fibra de vidro específico usado aqui e para os teores de borracha e tamanhos de partículas estudados. Não se destinam a ser aplicados sem critério a diferentes fibras ou a teores de borracha muito maiores, mas oferecem ferramentas de projeto para engenheiros que queiram especificar esses materiais mais verdes com confiança.

Concreto mais verde com limites práticos

Para um não‑especialista, a mensagem chave é direta: pneus velhos podem ser transformados de um problema de resíduo persistente em parte de estruturas mais seguras e duradouras, se o concreto borrachoso resultante receber uma fina jaqueta de fibra de vidro. Essa combinação não só recupera boa parte da resistência perdida como também torna o material muito mais tolerante sob cargas pesadas e impactos. O envolvimento total oferece a maior margem de segurança, enquanto o envolvimento em tiras ainda pode gerar ganhos substanciais a menor custo. Os autores observam que seu trabalho se concentra em ensaios de compressão de curto prazo e em um único nível de substituição, de modo que durabilidade a longo prazo e outras condições de carregamento ainda precisam ser estudadas. Mesmo assim, os resultados apontam para um futuro em que pontes, pilares e barreiras de proteção poderiam confinar silenciosamente o desperdício de pneus enquanto desempenham melhor que o concreto convencional.

Citação: Saingam, P., Chatveera, B., Hussain, Q. et al. Cost-effective FRP solutions for enhancing strength and strain of sustainable concrete made with waste tyre rubber. Sci Rep 16, 13540 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42110-0

Palavras-chave: concreto borrachoso, reciclagem de pneus usados, confinamento com GFRP, construção sustentável, reabilitação estrutural