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O cânhamo pode ser usado para tornar o vergalhão tão forte quanto o aço

fibra de cânhamo

Este novo vergalhão pode permitir que os edifícios durem mais e poluam menos

Quando um prédio de condomínio de 12 andares desmoronou repentinamente em junho passado em Surfside, Flórida, uma das razões estava escondida dentro da estrutura. Dentro das fundações de concreto, paredes e pisos havia um material de construção essencial, mas em risco: vergalhões de aço. Após o colapso, os investigadores descobriram que este material exibia corrosão significativa, suficiente para causar o colapso do edifício maciço.

Vergalhões de aço, ou tirantes, são um componente chave na construção de edifícios como esta torre de condomínio e são críticos para sua integridade estrutural. Mas o vergalhão de aço também é suscetível à umidade que pode penetrar no concreto, causando corrosão praticamente invisível que pode causar o colapso das estruturas quase sem aviso prévio.

cânhamo 1 vergalhão
[Imagem: Alex Tsamis/cortesia Rensselaer Polytechnic Institute]

Uma equipe de pesquisadores do Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) oferece uma alternativa. Em vez de usar aço para reforçar o concreto, eles desenvolveram um material de reforço composto feito de fibras de cânhamo surpreendentemente fortes. Seu vergalhão à base de cânhamo usa as fibras fortes do caule do cânhamo em combinação com uma resina ou bioplástico para formar barras que podem substituir com segurança o vergalhão de aço em construções de concreto.

A magnitude do potencial deste material é considerável. Os vergalhões de aço estão por toda parte, de calçadas a arranha-céus. “Eles são onipresentes em todas as estruturas de concreto. Eles estão cheios de vergalhões”, diz Dan Walczyk, professor de engenharia mecânica da RPI. "E isso equivale a milhões, se não bilhões, de dólares em materiais de construção todos os anos."

A eliminação do aço na construção de concreto poderia eliminar o risco de corrosão que causou o desmoronamento do apartamento na Flórida. Com menos corrosão, o concreto em edifícios e pontes poderia durar décadas mais. "Ao substituir o material usado em um objeto por um composto de fibra em vez de aço, você pode reduzir significativamente a pegada de carbono da indústria da construção, pois prolonga a vida útil das estruturas", diz Tsamis.

vergalhão de cânhamo
[Imagem: Alex Tsamis/cortesia Rensselaer Polytechnic Institute]

O vergalhão de cânhamo e as máquinas para fazê-lo estão sendo desenvolvidos por Tsamis e Walczyk, juntamente com o estudante de arquitetura Daniel Cohen e o estudante de engenharia mecânica Sharmad Joshi. Tsamis compara essa tecnologia à impressão 3D, que requer um filamento e uma máquina para formá-lo. O filamento de vergalhões de cânhamo é uma combinação de fibras de cânhamo que foram extraídas e envolvidas em um termoplástico que é então enrolado em uma bobina semelhante a uma corda. A máquina, que a equipe está construindo como prova de conceito, é um dispositivo do tamanho de um carro que suga o material enrolado, o aquece e o consolida em barras endurecidas. O Sr. Tsamis explica que a máquina foi projetada para operar no local durante os projetos de construção, possibilitando a fabricação de vergalhões de cânhamo conforme necessário. Uma matriz especialmente adaptada pode moldar o vergalhão para atender às necessidades do projeto de construção e até mesmo dobrá-lo em formas complexas que seriam feitas no local pelos trabalhadores da construção.

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Pode parecer chique, mas o material não é particularmente complicado de fazer, segundo Tsamis, que diz que o projeto começou durante a pandemia, quando os laboratórios da universidade foram fechados. “As primeiras experiências que tivemos com consolidação foram em fornos de cozinha”, diz Tsamis. “E as primeiras cordas, fizemos à mão. Eu pedia ao meu filho para puxar o outro lado da corda que eu estava fazendo na minha mesa. O gato do meu aluno mastigou a corda enquanto ele fazia sua própria versão. Os primórdios foram, portanto, bastante modestos em termos de tecnologia disponível. »

No entanto, alguns desafios permanecem. Segundo Walczyk, os Estados Unidos ficam atrás de outros países na produção de cânhamo industrial, que só foi legalizado em 2018. Os bioplásticos também são relativamente novos. “Há muita incerteza sobre a origem desses materiais”, diz Walczyk. “Se fôssemos desenvolver esta tecnologia nas próximas duas semanas, não necessariamente teríamos a cadeia de fornecimento de material para ela. »

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Mas assim que o material estiver disponível, Tsamis diz que não seria muito complicado para a indústria da construção substituir seu vergalhão de aço pela variedade à base de cânhamo. “As pessoas já sabem trabalhar com esse material. Todos os métodos de construção e todo o know-how estão lá”, explica o Sr. Tsamis.

pesquisadores afirmar O vergalhão de cânhamo provavelmente não entrará em um prédio por alguns anos, mas eles já estão conversando com várias grandes empresas de construção sobre como o material pode ser incorporado em novos projetos. O financiamento estadual ou federal ajudaria a acelerar o desenvolvimento de tecnologia, diz Walczyk, e Tsamis diz que a parceria com a indústria, como fabricantes de cordas, pode ajudar a mudar a produção.

Com as mudanças climáticas pressionando a indústria da construção a enfrentar sua alta pegada de carbono, a redução do uso de materiais altamente poluentes, como o aço, se tornará cada vez mais importante. De acordo com Tsamis, a ampla aplicabilidade do vergalhão de cânhamo o torna o tipo de material natural que a indústria poderia adotar para reduzir seu impacto maciço. “Isso exigirá um alto volume de produção e achamos que forçará certos elementos da cadeia de suprimentos a se encaixarem”, explica ele.


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O autor weedmaster

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