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Tipo do documento: Dissertação
Título: Biomineralização em concretos de alto desempenho
Título(s) alternativo(s): Biomineralization in ultra-high-performance concrete
Autor: SORCE, Alan Rodrigo 
Primeiro orientador: MAESTRELLI, Sylma Carvalho
Primeiro coorientador: RIGO, Eliana Cristina da Silva
Primeiro membro da banca: MARGARIDO, Ana Paula
Segundo membro da banca: MARQUES, Rodrigo Fernando Costa
Resumo: A utilização de materiais cimentícios vêm preocupando cientistas e órgãos do mundo todo devido à crescente demanda de minerais na produção do concreto que chega a ser responsável por um décimo da emissão global de CO2 (dióxido de carbono). Materiais cimentícios como o concreto convencional e a argamassa estão sujeitos à formação de fissuras, levando à necessidade de reparos e/ou reconstrução e consequentemente, demandando mais dos recursos minerais. Os concretos de alto desempenho, como o concreto de pós reativos (CPR), por apresentarem formulação sem agregado graúdo e uso de aditivos diferenciados, permitem a obtenção de maior homogeneidade microestrutural e propriedades mecânicas superiores quando comparados aos concretos tradicionais. Entretanto, eles não estão imunes à formação de fissuras. Várias são as alternativas de reparo, porém, grande parte delas gera produtos nocivos aos seres humanos e ao meio ambiente. Para contornar essa situação, uma alternativa vem ganhando notoriedade nas últimas décadas: a utilização de microrganismos no processo de autocura de matrizes cimentícias por meio da biomineralização de carbonato de cálcio (CaCO3). Visando compreender melhor a fenomenologia associada à utilização dessa técnica e sua aplicabilidade em matrizes de concretos de alto desempenho, esta pesquisa objetivou investigar como variáveis de processamento relacionadas ao processo de biomineralização afetam no processo de autocura desses concretos. Para tal, cápsulas de alginato de sódio foram produzidas e caracterizadas e bactérias Lysinibacillus spharaericus foram encapsuladas com sucesso no alginato de sódio. Após a caracterização das matérias primas constituintes dos CPR, três formulações (com adições de 0,5%, 1,0% e 1,5% de cápsulas) e uma referência (sem adição de cápsulas) foram caracterizadas, comprovando-se que a adição de cápsulas não afetou significativamente nenhuma das propriedades do concreto, seja no estado fresco ou endurecido. A fluidez do concreto manteve-se elevada, sem nenhum tipo de segregação, baixos índice de vazios (5,0~5,5%) e absorção de água (2,2~2,5%) foram obtidos para todas as formulações e os valores máximos atingidos para a resistência mecânica a compressão e a flexão após 28 dias foram de 83 e 20,8 MPa, respectivamente. Corpos de prova contendo as bactérias encapsuladas foram ensaiados mecanicamente e a superfície fraturada foi analisada por meio de microscopia ótica, na qual foi comprovado o processo de biomineralização por meio da ação das bactérias após o rompimento das cápsulas.
Abstract: The use of cementitious materials has been worrying scientists and organizations around the world. The growing demand for minerals in concrete production is responsible for one-tenth of the global emission of CO2 (carbon dioxide). Cementitious materials, such as conventional concrete and mortar, are exposed to the formation of cracks, requiring repairs and/or reconstruction, and consequently, demanding more of mineral resources. Ultra-high-performance concretes, such as reactive powder concrete (RPC), since they do not contain coarse aggregate in its formulation and make use of differentiated additives, they allow the achievement of greater microstructural homogeneity and superior mechanical properties when compared to traditional concretes; however, they are not immune to the formation of fissures. There are several repair alternatives; however, most of them generate harmful products to humans and the environment. To overcome this situation, an alternative has been gaining notoriety in recent decades: the use of microorganisms in the process of self-healing cementitious matrices through the biomineralization of calcium carbonate (CaCO3). To better understand the phenomenology associated with the use of this technique and its applicability in ultra-high-performance concrete matrices, this research aims to investigate how processing variables related to the biomineralization process affect the self-healing process of these concretes. For this, sodium alginate capsules were produced and characterized and Lysinibacillus spharaericus bacteria were successfully encapsulated in sodium alginate. After characterization of the raw materials constituting the RCP, three formulations (with additions of 0.5%, 1.0% and 1.5% of capsules) and a reference (without addition of capsules) were characterized, proving that the addition of capsules does not significantly affect any of the properties of the concrete, either in the fresh and hardened state. The fluidity of the concrete remained high, without any kind of segregation; low voids index (5.0~5.5%) and water absorption (2.2~2.5%) were obtained for all formulations; the maximum values reached for compression and flexural strength after 28 days were 83 and 20.8 MPa, respectively. Specimens containing the encapsulated bacteria were mechanically tested and the fractured surface was analyzed by optical microscopy, where the biomineralization process was proven through the action of the bacteria after rupture of the capsules.
Palavras-chave: autocura
concretos de pós reativos
biomineralização
Lysinibacillus spharaericus
concretos de alto desempenho
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: SORCE, Alan Rodrigo. Biomineralização em concretos de alto desempenho. 2023. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2280
Data de defesa: 25-Abr-2023
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