Com a luz certa, concreto denuncia suas próprias rachaduras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/05/2022

Visão a olho nu e visualização por imagem feita com a nova técnica, mostrando claramente as rachaduras.
[Imagem: Weisman Research Group/Nagarajaiah Group/Rice University]

Rachaduras que brilham

Fraturas no concreto que são invisíveis a olho nu aparecem claramente em imagens produzidas por uma técnica desenvolvida por Wei Meng e colegas da Universidade Rice, nos EUA.

Meng descobriu por acaso que o cimento Portland comum contém cristais microscópicos de silício que emitem fluorescência no infravermelho próximo quando iluminados com luz visível.

Isso levou a duas constatações: A primeira foi que um comprimento de onda exato da luz pode ser usado para identificar o tipo específico de cimento em uma estrutura.

A segunda, e talvez mais importante, é que a emissão do infravermelho próximo pode revelar rachaduras no cimento ou concreto, ainda que mínimas.

Isso pode funcionar como um sinal de alerta que pode anunciar danos muito antes que outras técnicas. Nas varreduras de infravermelho próximo, o concreto intacto aparece totalmente preto, enquanto uma luz brilhante revela a menor das rachaduras.

Cristais de silício

A assinatura espectral incomum da emissão permitiu que os pesquisadores rastreassem sua fonte até minúsculos cristais de silício puro.

"Os minerais chamados silicatos são os principais componentes do cimento, e levantamos a hipótese de que, durante o processo de produção de alta temperatura, quantidades muito pequenas se decompõem para formar cristais microscópicos de silício," disse o professor Bruce Weisman, coordenador da equipe. "Seu comprimento de onda de emissão nos diz que eles são maiores que cerca de 10 nanômetros, mas eles não podem ser muito maiores ou as pessoas os teriam notado há muito tempo."

Descoberta a emissão inusitada, Meng fez testes em pequenos blocos de concreto pintados de preto e no qual ele fez furos. Esses furos serviram como pontos focais para formar microfissuras que se propagaram para fora quando os blocos foram comprimidos, rachando também a pintura: O sinal fluorescente saindo através das pequenas rachaduras pôde ser facilmente mapeado com um laser até a sua origem.

A nova técnica permitirá uma melhor detecção de rachaduras no concreto em pontes e edifícios, estruturas de contenção, em usinas nucleares e até em poços e dutos de difícil acesso, segundo a equipe.

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