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Bioconcreto: solução para fissuras e rachaduras

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE  ENGENHARIA CIVIL
Carlos Alberto Souza de Alencar
201403014698
BIOCONCRETO
RIO DE JANEIRO
20
1
2018
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO	03
2. OBJETIVO	04
2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO ........................................................................04
3. CONCRETO	05
3.1 TIPOS DE CONCRETOS E SUAS VANTAGENS	05
4. PRINCIPAIS BENEFÍCIOS DO BIOCONCRETO	07
4.1 GANHO NA VIDA ÚTIL DA CONSTRUÇÃO E VIABILIDADE	07
5. PRODUÇÃO	08
6.CONCLUSÃO	..............09
7.REFERÊNCIAS	10 
1. INTRODUÇÃO
"“Bioconcreto”, uma espécie de concreto vivo que se auto regenera."
O solo é o habitat natural de uma grande quantidade de espécies de bactérias não patogênicas responsáveis pela reciclagem de uma grande variedade de minerais. Segundo Boquet et al. (1973) a maioria das bactérias é capaz de induzir a precipitação de cristais de carbonato de cálcio quando em condições adequadas. Estas condições são reguladas por quatro fatores-chave que influenciam na reação bioquímica de formação dos cristais: a concentração de íons de cálcio; a concentração de carbono dissolvido; o pH do meio, que deverá ser alcalino; e a disponibilidades de vazios para nucleação que permitam o alojamento de microrganismos.
Materiais de construção são utilizados para muitas finalidades contribuindo para prover conforto e segurança através de aplicações em infraestrutura como habitacional, rodoviário, industrial, entre outros. Porém, embora sejam resistentes, sua durabilidade está associada a constante manutenção e reparos. A ação de fatores ambientais físicos, químicos e biológicos causam desgastes e outros prejuízos reduzindo a vida útil dos materiais cimentícios.
A cimentação biológica é viável para a produção de materiais inteligentes, no caso de concretos que se auto recuperam quando há ocorrência de trincas e rachaduras por meio da ação de microrganismos encapsulados e inseridos na mistura de cimento e areia.
A biomineralização de carbonatos tem sido promissora em várias áreas, e mais recentemente na Engenharia Civil. As aplicações desenvolvidas com base na biomineralização incluem a remoção de metais pesados e de cálcio em águas, a biodegradação de poluentes, remoção de CO2, modificação de propriedades do solo e melhorias nas propriedades de materiais de construção. Assim, poderemos compreender o objetivo desse concreto que vem para a construção civil.
2. OBJETIVO GERAL
Este trabalho apresenta o Bioconcreto como solução para fissuras, trincas e rachaduras, pois este material possui um poder de autor reparo importante para a construção civil, fazendo com que as reformas e manutenções não sejam tão frequentes e baixem seus gastos de modo significativo.
Sua utilização em grande escala, teoricamente deve fechar as rachaduras formadas nas paredes, impedindo a entrada de água e outros agentes químicos que vão contribuir para sua deterioração, dando uma maior vida útil para a edificação.
2.1 OBJETIVO ESPECÍFICO
Analisaremos a utilização da espécie Bacillus subtilis como agente biológico processo de biomineralização de carbonatos de cálcio em materiais utilizados na construção civil para propor uma metodologia de caracterização.
Com os objetivos específicos pretende-se:
Correlacionar o estudo com o processo de desenvolvimento biomimético utilizando como premissa a espiral do design biomimético;
Correlacionar o desenvolvimento dos microrganismos em material cimentício pelo aumento do teor de carbono;
Correlacionar a morfologia dos compostos presentes como formados pelos microrganismos sintetizadores de compostos orgânicos;
Testar uma aplicação em escala laboratorial para em superfícies de materiais de construção.
	3. CONCRETO
3.1 Tipos de Concreto e suas vantagens
O concreto não existe pronto na natureza. É um material composto, feito a partir da mistura de outros materiais: cimento, areia, pedra (ou brita) e água.
Existem dois tipos de concreto: o estrutural e o não estrutural. O estrutural é o usado na estrutura, sendo assim, é a parte da construção com resistência suficiente para segurá-la de pé. O concreto não estrutural, também chamado concreto magro, tem resistência menor e é utilizado em partes não estruturais do edifício como por exemplo, lastro para pisos.
O concreto no seu estado fresco, isto é, logo após ser produzido, é uma massa que pode ser moldada, como se fosse uma massa para fazer um bolo. O concreto é então colocado numa forma, isto é, num molde, geralmente de madeira, como se fosse a fôrma do bolo. Depois de um determinado tempo, o concreto fica endurecido, adquirindo resistência. Neste momento a forma é retirada e o “bolo fica pronto”, isto é, o concreto fica com a forma desejada.
Só com essa rápida apresentação, já dá para perceber as grandes vantagens do concreto como material estrutural, e porque é tão utilizado. Primeiro, é muito resistente. Segundo, pode ser moldado nas mais diferentes formas. Isto fez com que o concreto se tornasse um dos materiais preferidos dos arquitetos e engenheiros, que puderam projetar e construir obras incríveis, diferentes, super arrojadas e bonitas.
Atualmente as atividades relacionadas a Engenharia Civil estão na lista das atividades que mais consomem recursos naturais. O concreto é o material mais importante utilizado na construção civil, sendo o cimento um dos principais componentes da mistura.
O cimento é um material que funciona como aglomerante que une os agregados areia e brita, resultando em um material compacto e resistente. A produção de cimento é considerada umas das atividades da indústria que mais contribuem para a emissão de gases de efeito estufa, pois o processo exige alto consumo de energia. Estima-se que 2% de toda a energia global produzida é consumida durante o processo de produção do cimento, sendo o uso predominante de fontes não renováveis de energia como a queima de carvão.
O concreto/betão é um material bastante frequente na construção civil, como foi citado anteriormente pela sua capacidade de resistir a grandes pressões de compressão. No entanto, o betão ordinário não suporta tão bem outros tipos de pressões, como a flexão ou a tração. Como tal, o concreto é usado em conjunto com o aço ou outras armações metálicas num composto, conhecido pelo nome de concreto/betão armado. Este tipo de betão resiste melhor às pressões que o betão comum não suporta tão bem.
É frequente serem acrescentados alguns aditivos ao concreto para modificar as suas características. Entre estes aditivos, há que mencionar os impermeabilizantes, os corantes e os retardadores de presa, entre outros.
Os edifícios residenciais, as pontes, os túneis e os canais são algumas das obras que se podem realizar com concreto/betão ou concreto/betão armado. O principal produtor de concreto do mundo é a China, seguida da Índia, dos Estados Unidos, do Japão e da Rússia, nesta ordem.
4. PRINCIPAIS BENEFÍCIOS DO BIOCONCRETO
4.1 Ganho na vida útil da construção e Viabilidade econômica 
"Apesar de ser mais caro que o concreto tradicional, o benefício econômico é perceptível, pois economiza em custos de manutenção", disse o cientista ao jornal britânico The Guardian.
Henk Jonkers afirma que o material já foi empregado na construção de canais de irrigação no Equador, país altamente sísmico.
O material também seria uma esperança para prédios antigos e cheios de rachadura, susceptíveis a colapsar mesmo com tremores de terra leves.
A técnica forma a base de um spray, também desenvolvido pela Universidade Técnica de Delft, que usa os mesmos princípios e pode ser aplicado diretamente sobre pequenas rachaduras.
Bioconcretos são materiais que possuem em sua formulação um agente biológico capaz de induzir a formação de carbonato de cálcio biótico nos espaços vazios entre os grãos de cimento e agregados. Este carbonato de cálcio age como um ligante biológico, unindo as partículas dos materiais promovendo melhoriasnas propriedades físicas como aumento da durabilidade e resistência a compressão, podendo ainda ter função de auto reparação de trincas na fase inicial de surgimento. As técnicas de produção de concretos biológicos consistem na adição de bactérias e seus nutrientes diretamente na composição da mistura de cimento e areia.
O Bioconcreto pode gerar uma economia de bilhões de dólares na manutenção de estruturas de concreto. Segundo a HealCon, organização que pretende promover o uso de novo material, só na Europa são gastos anualmente US $ 6,8 bilhões (mais de R$ 22 bilhões) para reparar edifícios enfraquecidos.
5. PRODUÇÃO
A produção de bioconcretos pode ser dividida em dois processos: adição direta do agente biológico e com imobilização prévia do agente biológico e seus nutrientes.
Os primeiros estudos para a produção de bioconcreto consistiam basicamente na adição de microrganismos e seus nutrientes dissolvidos na água de composição da massa de concreto. Entretanto este método possui como desvantagem a redução dos espaços vazios da matriz cimento e areia à medida que o concreto avança na cura, impedindo assim o desenvolvimento dos microrganismos no longo prazo. Com o objetivo de preservar o material biológico das ações mecânicas durante a preparação e proteger as células de microrganismos das condições extremas do ambiente, foi proposto a imobilização prévia do agente biológico e seus nutrientes em microcápsulas. O microencapsulamento dos microrganismos e de seus nutrientes tem como vantagens a preservação das atividades metabólicas permitindo que se crie um microambiente propício ao seu desenvolvimento. Ainda, o microencapsulamento protege as células do atrito que ocorre durante o processo mecânico de mistura na fase de preparação da massa de concreto.
A imobilização com poliuretano é amplamente utilizada, visto que este polímero é reconhecido por ser um material quimicamente estável, resistente e inerte.
Outros materiais, como a sílica gel, hidrogel e argila expandida foram utilizados como materiais alternativos para imobilização das bactérias e seus nutrientes em microcápsulas a serem incorporadas no bioconcreto.
 6. CONCLUSÃO
O material não só foi inspirado na natureza, como a utilizou para trazer essa incrível inovação. A capacidade de auto regeneração do Bioconcreto se deve à presença de bactérias em sua composição.
Os pesquisadores incluíram na mistura tradicional do concreto colônias da bactéria Bacillus pseudofirmus que habitam geralmente áreas inóspitas como crateras de vulcões ativos. O microorganismo foi escolhido por apresentar propriedades muito úteis para o fim desejado.
“O surpreendente é que essas bactérias formam esporos e podem sobreviver por mais de 200 anos nos edifícios” conta Jonkers.
À mistura também é acrescentado o lactato de cálcio, que serve de alimento para as bactérias.
Quando aparecem rachaduras na estrutura do edifício, às bactérias ficam expostas à elementos físicos, em especial a água.
Quando expostas à umidade, as bactérias “acordam” e começam a consumir o lactato de cálcio, e após a digestão, as bactérias acabam liberando calcário.
O calcário repara as rachaduras em um período de três semanas.
Não há limites para a extensão da rachadura que o Bioconcreto pode reparar, no entanto, para que a rachadura possa ser reparada, deve ter largura inferior à 8 milímetros.
7. REFERÊNCIAS
https://construfacilrj.com.br/o-que-e-o-concreto/
https://conceito.de/concreto
http://www.bbc.com/portuguese/geral-37204389
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/170983/001051690.pdf?sequence=1
http://www.geotesc.com.br/site/tag/bioconcreto/
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/170983/001051690.pdf?sequence=1

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