Utilização do óxido de grafeno na confecção de dormentes de concreto

Abstract

As ferrovias brasileiras constituem a espinha dorsal do transporte de cargas pesadas no país, exigindo infraestruturas de alta performance que suportem solicitações dinâmicas severas e ambientes agressivos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um compósito cimentício de alto desempenho para dormentes ferroviários, reforçado com óxido de grafeno (GO), visando otimizar a resistência mecânica, a durabilidade estrutural e a viabilidade econômica em conformidade com as exigências da norma ABNT NBR 11709:2015. A metodologia abrangeu a síntese do GO pelo método de Hummers modificado e a produção de quatro traços de concreto (proporção 1:2:3 em massa) utilizando cimento CP V-ARI e relação água/cimento de 0,40. As dosagens de nanomaterial variaram entre 0%, 0,03%, 0,05% e 0,09% em massa de cimento. Foram realizados ensaios laboratoriais de consistência pelo abatimento do tronco de cone, resistência à compressão axial (7, 14 e 28 dias), além de ensaios de absorção de água e índice de vazios por meio do método de fervura. Os resultados evidenciaram que a adição de 0,09% de GO proporcionou o desempenho superior, atingindo uma resistência característica de 68,7 MPa aos 28 dias, o que representa um incremento de 53,4% em relação ao concreto de referência (44,8 MPa). No âmbito da durabilidade, observou-se uma redução de 22% na absorção de água (finalizando em 5,10%) e de 25% no índice de vazios, garantindo maior proteção contra agentes agressivos e elevando a vida útil estimada de 25 para 40 anos. Economicamente, a análise de custo-benefício demonstrou que, apesar do maior investimento inicial, o uso de GO gera uma redução de 15% no custo anualizado ao longo do ciclo de vida. Conclui-se que o óxido de grafeno viabiliza a produção de dormentes mais resistentes, duráveis e sustentáveis, fundamentais para a modernização da infraestrutura ferroviária nacional.