Avaliação não destrutiva de concretos de escória álcali-ativada com cinza de bagaço de cana utilizando ensaios de ultrassom e modelagem estatística avançada

Resumo

A indústria da construção civil impacta significativamente o meio ambiente através do esgotamento de recursos naturais e da emissão de gases de efeito estufa, sendo o cimento Portland um dos principais contribuintes (Schiemenz; Eichler-Löbermann, 2010; Proaño et al., 2020). Diante desses desafios, a busca por materiais inovadores e ecologicamente corretos tem impulsionado a pesquisa em alternativas, com destaque para os concretos álcali-ativados que incorporam resíduos, como a cinza do bagaço da cana-de-açúcar (CBC), um subproduto agroindustrial abundante no Brasil (Meyer, 2009; Bega, 2014). Contudo, a avaliação desses novos materiais é complexa, pois a relação entre ensaios não destrutivos, como a velocidade de pulso ultrassônico (VPU), e o desempenho mecânico, como a resistência à compressão, pode variar de forma significativa dependendo da composição da mistura, necessitando de investigações aprofundadas para cada sistema (Godinho et al., 2020). O objetivo deste trabalho, portanto, foi elucidar a complexidade dessas inter-relações, analisando a rede de influências entre o percentual de cinza, tipo e teor de ativador, idade, VPU e resistência à compressão em concretos de escória álcali-ativada. Para atingir tal objetivo, a metodologia baseou-se na análise estatística de um conjunto de dados com 48 observações, sendo uma continuidade da tese de Lima (2022), contemplando teores de cinza de 0 a 70% e idades de 3 a 28 dias. A análise foi conduzida no software RStudio com os pacotes tidyverse (para a manipulação geral dos dados), janitor (para a limpeza dos nomes das colunas), o lavaan (para a modelagem estatística) e semPlot (para a plotagem dos diagramas). Para tanto, foram aplicadas técnicas de Modelagem de Equações Estruturais (MEE), comparando-se dois modelos: um Modelo A, de Análise de Caminho, para investigar uma estrutura de influência hierárquica, e um Modelo B, de Regressão Múltipla Direta, para avaliar o poder preditivo direto das variáveis. A análise dos modelos revelou que a idade do concreto foi o preditor mais influente e positivo da resistência à compressão (β = 0,546; p < 0,001), enquanto o percentual de cinza apresentou uma forte e significativa relação negativa com a velocidade do ultrassom (β = −0,573; p < 0,001), mas não demonstrou um efeito direto e significativo sobre a resistência. A velocidade do ultrassom, por sua vez, exibiu uma tendência de relação negativa com a resistência, com significância marginal (β = −0,249; p = 0,078). O conjunto de variáveis preditoras no modelo de regressão para a resistência à compressão explicou 36,0% de sua variância total (R2 = 0,360). Conclui-se, portanto, que a Análise de Caminho se mostrou uma ferramenta estatística eficaz e robusta para quantificar as relações diretas e indiretas em compósitos cimentícios complexos. Os resultados sugerem que o efeito da cinza no desempenho mecânico é indireto, possivelmente mediado por alterações microestruturais que o ensaio de VPU é capaz de detectar, evidenciando a necessidade de modelos específicos para estes materiais alternativos e validando a abordagem estatística como uma base sólida para a otimização de misturas e a validação de ensaios não destrutivos em futuros trabalhos.