O concreto armado é durável e robusto, mas tem uma grande pegada de CO 2 . A madeira, por outro lado, é sustentável e absorve carbono, embora tenha propriedades negativas inerentes. Os sistemas híbridos de madeira, por outro lado, combinam sustentabilidade e resistência. O Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI desenvolve adesivos adequados e testa a estabilidade a longo prazo dos materiais híbridos de madeira.

Hoje em dia, os edifícios e outras estruturas consistem principalmente em alvenaria, aço e betão. O concreto armado, em particular, garante alta estabilidade geral – afinal, ele combina a alta resistência à compressão do concreto com a alta resistência à tração do aço. Além disso, o concreto armado é altamente durável, mesmo em condições climáticas variáveis. Mas há uma desvantagem: grandes quantidades de energia são necessárias para fabricar, processar e reciclar concreto armado, liberando muito CO 2 no processo. As longas distâncias percorridas no transporte das matérias-primas agravam o CO 2pegada mais uma vez. A madeira, por outro lado, cresce rapidamente e, portanto, é muito mais amiga do clima. Também está disponível localmente. Além disso, o “fator de bem-estar” geralmente é maior em casas de madeira do que atrás de paredes de concreto. Mas aqui também há um problema: a madeira não é nem de longe tão robusta quanto o concreto armado. Em particular, as resistências à tração e compressão perpendiculares à direção das fibras são comparativamente baixas. Além disso, a madeira é caracterizada por uma alta variabilidade de propriedades e higroscopicidade. No entanto, quando a madeira é combinada com outros materiais, as propriedades mecânicas da estrutura geral são muito melhoradas. Quando usado em combinação com compósitos poliméricos reforçados com fibras ou concreto, é ainda possível usar espécies e graus de madeira que antes eram inadequados para oindústria da construção . Isso poderia ampliar o escopo para uma silvicultura consciente do clima e ecologicamente correta.

Comportamento a longo prazo de materiais híbridos de madeira

Sistemas híbridos de madeira – o novo concreto armado para o século XXI
Um exemplo de compósito FRP-madeira (madeira-FRP) para aplicação em vigas. Crédito: Fraunhofer-Gesellschaft

Embora vários estudos recentes tenham analisado o comportamento a curto prazo de tais materiais híbridos de madeira, pouco se sabe sobre seu comportamento a longo prazo. E é isso que é de fundamental importância quando se trata de materiais de construção. Um grupo de jovens pesquisadores agora quer fechar essa lacuna e, com a orientação de Fraunhofer WKI em Braunschweig, está investigando o comportamento a longo prazo e a durabilidade desses sistemas de construção de madeira híbrida. O projeto é financiado pelo Ministério Federal Alemão de Alimentação e Agricultura (BMEL) e o órgão responsável pelo projeto é a Agência Alemã de Recursos Renováveis ​​(FNR). “Nosso objetivo é aumentar significativamente a proporção de madeira usada na construção civil – a construção com madeira tem uma pequena parcela do mercado de construção alemão, cerca de 10 a 15 por cento”, diz o Prof. Libo Yan, Cientista Sênior e Líder do Grupo de Pesquisa Júnior na Fraunhofer WKI. Se pudesse ser garantido que os materiais de construção híbridos resistiriam às condições do vento e do clima por um longo período de tempo, certamente haveria um aumento na popularidade desse material de construção. Pesquisadores de todo o mundo – tanto homens quanto mulheres, como Yan orgulhosamente explica – estão investigando combinações de madeira e concreto, bem como madeira que ganha rigidez adicional de fibras de carbono ou linho em uma matriz de polímero. Quanto à combinação de madeira e concreto, a equipe desenvolveu uma nova forma de combinar os materiais. Isso geralmente é feito mecanicamente, ou seja, usando pregos de aço, chapas de aço e redes de aço. “Ao unir os materiais com poliuretano ou resina epóxi,

Mesmo que pareça contraditório – afinal, estamos falando de testes de longo prazo: os testes de curto prazo são realizados no início dos estudos. Isso ocorre porque os testes de longo prazo durante um período de 20 anos são muito caros e muito demorados; em última análise, o objetivo é abrir a possibilidade de usar os novos materiais de construçãoo mais rápido possível. Para os testes de curta duração com duração de horas ou dias, os pesquisadores ligam os materiais, como concreto e madeira. Eles então prendem as seções externas de madeira e aplicam uma força definida ao concreto. Quanta força é necessária para destruir a camada adesiva e rasgar o material composto? A equipe de pesquisa está desenvolvendo um modelo teórico usando essas e outras medidas. Para fazer isso, eles também estão examinando a microestrutura da junta adesiva usando um microscópio. “Queremos estabelecer uma correlação entre o comportamento macroscópico e a microestrutura”, diz Yan. “Também descemos ao nível químico no processo: por exemplo, de que maneira os componentes químicos mudam na interface? Dessa forma, podemos melhorar sistematicamente as propriedades dos materiais híbridos”.

Testes ao ar livre de longo prazo

Para validar o modelo criado e capturar a realidade com a maior precisão possível, os pesquisadores agora estão acompanhando seus testes de curto prazo com estudos de longo prazo. Para isso, expõem painéis híbridos de cinco a seis metros de comprimento ao vento, chuva e sol ao ar livre por dois anos. Até que ponto eles serão afetados por isso? O modelo prevê isso de forma coerente? “Podemos usar os resultados para ajustar o modelo”, explica Yan. Depois que o modelo passar por essa comparação prática, os pesquisadores o usarão para prever o comportamento de longo prazo e calcular como os materiais híbridos de madeira se comportarão em um período de 50 anos. Desta forma, a equipe de pesquisa pode estabelecer uma base para o uso dos materiais na construçãoindústria no futuro.

Fonte: TechXplore

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado.