Acelerador de partículas permite enxergar o interior do concreto em escala atômica, ajudando pesquisadores a prevenir patologias que comprometem edificações

Nova fronteira da ciência aplicada à construção civil, o Sirius, uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do mundo, vem revolucionando a pesquisa em materiais de construção. Trata-se de um acelerador de partículas capaz de produzir feixes de luz extremamente brilhantes, com foco e intensidade incomparáveis, revelando estruturas internas com nível de detalhe impossível de ser visto por outros métodos. Funciona como uma espécie de microscópio gigante, que permite investigar a estrutura interna de materiais com precisão inédita.

Durante a palestra “A luz que revela o concreto: novas fronteiras de pesquisas com o síncrotron no Sirius”, realizada durante o Simpósio Paranaense de Patologia, o professor doutor Rafael Dors Sakata, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), apresentou como essa tecnologia está abrindo novos caminhos para a engenharia civil.

“O Sirius permite analisar a estrutura dos materiais em escala atômica. Com ele, conseguimos entender melhor a patologia do concreto, como a degradação e as falhas estruturais que tanto impactam as construções”, explica Sakata.

Um novo olhar sobre o concreto

A principal vantagem do síncrotron é a possibilidade de realizar experimentos in situ, ou seja, observar os fenômenos de degradação em tempo real, enquanto eles acontecem. Essa capacidade de ver o concreto “por dentro” indica avanços significativos no entendimento de reações químicas e físicas que ocorrem ao longo do tempo nas estruturas.

Entre as técnicas disponíveis nas chamadas linhas de luz, Sakata destaca três:

Tomografia por Raios X na linha Mogno, que permite visualizar em 3D a microestrutura interna do concreto;

Difração de Raios X na linha Paineira, usada para estudar a formação e dissolução de compostos minerais durante a hidratação do cimento;

Análises sob condições extremas de pressão e temperatura na linha Ema, capazes de simular ambientes agressivos, como em casos de incêndio.

“Essas técnicas nos ajudam a investigar o concreto de forma detalhada, sem destruí-lo, observando o comportamento de cada componente. É uma ferramenta poderosa para entender processos de degradação e desenvolver materiais mais duráveis”, afirma o pesquisador.

Ciência aplicada à durabilidade das construções

O uso da luz síncrotron é capaz de investigar fenômenos fundamentais para a longevidade das obras. Entre eles, estão a hidratação do cimento, os ataques por sulfatos e cloretos, que levam à corrosão das armaduras, e a reação álcali-sílica, uma das principais causas de fissuras e danos estruturais em barragens, pontes e edificações de grande porte. Com a possibilidade de visualizar esses processos de degradação em níveis microscópicos, contribui no entendimento de como os materiais reagem e se deterioram.

Essas pesquisas, já realizadas em centros de referência internacionais, agora ganham força no Brasil. “Estamos aplicando as mesmas técnicas usadas por grupos de pesquisa de ponta no mundo, mas com a vantagem de ter acesso gratuito ao Sirius, uma instalação brasileira de altíssimo nível”, ressalta Sakata.

Ele explica que qualquer pesquisador, seja de universidades, centros tecnológicos ou de indústrias, pode submeter um projeto para utilizar as linhas de luz. “O acesso é gratuito, desde que a proposta seja aprovada. Isso democratiza o uso da infraestrutura e impulsiona a inovação no setor da construção”, complementa.

Precisão e velocidade em escala inédita

Além da capacidade de observação microscópica, o síncrotron oferece velocidade e qualidade de análise sem precedentes. Sakata exemplifica. “Um ensaio de difração de raios X (DRX) que levaria cerca de duas horas em um bom laboratório, nós conseguimos realizar em apenas dois minutos no síncrotron, com uma intensidade de sinal bilhões de vezes superior”.

Essa agilidade abre espaço para pesquisas mais complexas e com maior número de variáveis, reduzindo o tempo entre a descoberta científica e sua aplicação prática nas obras. “Estamos falando de um salto gigantesco para a engenharia de materiais no Brasil”, destaca o pesquisador. “Com o síncrotron, conseguimos visualizar transformações que antes eram invisíveis. Isso nos ajuda a melhorar a forma como projetamos e diagnosticamos patologias nos materiais de construção”.

A luz que transforma a engenharia

Entre 2023 e 2025, Sakata participa de três projetos de pesquisa no Sirius, utilizando as linhas de luz Ema, Mogno e Paineira. Os estudos abordam o comportamento do concreto, com foco principalmente em relação às reações de hidratação do cimento, no aproveitamento de resíduos industriais em materiais cimentícios e na análise da porosidade das matrizes cimentícias.

Para o pesquisador, essa é uma oportunidade única de aproximar ciência e engenharia aplicada. “O Sirius representa um divisor de águas. Ele nos permite compreender o concreto em profundidade, enxergar suas fraquezas e, principalmente, desenvolver soluções mais duráveis e sustentáveis para o futuro da construção civil”, conclui.

Entrevistado

Rafael Dors Sakata é graduado em Engenharia Civil pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná, mestre e doutor em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Atualmente é professor adjunto no Departamento Acadêmico de Construção Civil do Campus Curitiba (DACOC-CT) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). 

Contato
rafaelsakata@utfpr.edu.br

Jornalista responsável
Ana CarvalhoVogg Experience