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DANILO DE AGUIAR GARCEZ
TECNOLOGIA DO CONCRETO DE ALTO
DESEMPENHO (CAD)
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como ...
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DANILO DE AGUIAR GARCEZ
TECNOLOGIA DO CONCRETO DE ALTO
DESEMPENHO (CAD)
Trabalho de Conclusão de Curso
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RESUMO
O concreto de alto desempenho já é uma realidade no Brasil e o emprego de
concretos com resistências maiores qu...
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ABSTRACT
The high-performance concrete is already a reality on Brasil, and the utilization of
concretes with hardness b...
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LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 - Influência da lavagem dos agregados na resistência à compressão do
concreto (Almeida, 1994...
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LISTA DE TABELAS
Tabela 5-1 - Compostos principais do cimento Portland (Neville, 1997)...................17 
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
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LISTA DE SÍMBOLOS
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C3S
C2S
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Hidróxido de cálcio (CA(OH)2)
Silicato de cálcio hidratado
Silicato tricá...
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SUMÁRIO
1  INTRODUÇÃO ....................................................................................................
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6.1.7  Controle da qualidade............................................................................49 
7  ANÁLISE O...
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1 INTRODUÇÃO
Atualmente, poucos materiais têm uso tão difundido na engenharia quanto o
concreto de cimento Portland. De...
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2 OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivo demonstrar a utilização do concreto de alto
desempenho em edifícios.
2.1 Ob...
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3 MÉTODO DE TRABALHO
Este trabalho foi elaborado a partir de pesquisas feitas em livros, sites da Internet,
revistas té...
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4 JUSTIFICATIVA
O concreto convencional é um dos produtos mais consumidos do mundo, só perde
para a água, por isso ele ...
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5 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
Segundo Amaral Filho (1992), por mais de um século, o concreto estrutural tem sido
rotine...
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desejáveis em determinadas circunstâncias. Estas são: elevado módulo de
elasticidade , elevada densidade, baixa permeab...
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clínquer é resfriado e moído, em um moinho de bolas ou de rolo, até formar um pó
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De acordo com Mehta e Monteiro (1994), o C3S apresenta rápida hidratação,
desprendendo uma quantidade média de calor, g...
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Tabela 5-2 – Classificação dos cimentos Portland comercializados no Brasil. (NBR 11578).
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De acordo com Vieira et al. (1997) a escolha do tipo de cimento vai ser função não
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Gonçalves et al. (1994), verificaram em um estudo realizado com agregados
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Segundo Neville (1997) um agregado inadequado quanto a sua forma pode
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Figura 5.1 - Influência da lavagem dos agregados na resistência à compressão do
concreto (Almeida, 1994)
5.2.4 Aditivos...
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idades.
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5.2.6 Água
Segundo Cordeiro (2001), a água introduzida no concreto como um de seus
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cinza volante e sílica ativa é benefício, pois a reatividade da sílica ativa pode
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5.3.3 Cinza volant...
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correspondem basicamente à Classe C e as sulfo-cálcicas, que têm ao mesmo
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Para ser um pouco mais preciso, essas resistências à compressão correspondem a
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um amplo conhecimento das propriedades do concreto. Rougeron e Aïtcin (1994)
apud Cordeiro (2001) compartilham desta op...
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5.6 Processando o concreto de alto desempenho
De acordo com o ACI 363 (1991) apud Cordeiro (2001) os meios normalmente
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as condições climáticas, são alguns fatores que interferem na escolha do método e
equipamento adotado para o transporte...
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5.11 Cura
A cura, um dos procedimentos mais críticos na confecção de um concreto, tem como
função principal manter a um...
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6 ESTUDO DE CASO
6.1 Edifício e-tower
Dados:
Proprietário: Incorporadora Munir Abbub
Construção: Tecnum Construtora
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Figura 6.1 – Concretagem da “super” sapata, concreto com gelo
(Hartmann e Helene, 2005)
No entanto, por especificações ...
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cumprimento do cronograma imposto pela obra. (Hartmann e Helene, 2005).
Nos setores B e C, adotou-se o procedimento de ...
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Figura 6.2 – (a) Pilar de alto desempenho do subsolo, comparado com (b) pilar
com fck 40 MPa também do sub-solo. A redu...
47
Após a seleção dos materiais, o traço foi confeccionado com a dosagem
apresentada na Tabela 6.1.
Tabela 6-1 – Materiais...
48
Fonte: Hartmann e Helene.
(a) (b)
Figura 6.3 – (a) colocação do aditivo superplastificante (b) Colocação do gelo.
(Hart...
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Fonte: Hartmann e Helene.
Figura 6.4 – Lançamento do concreto com a
caçamba e grua.
6.1.6 Cura
As fôrmas permaneceram p...
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125 MPa e 35 MPa (resistências empregadas na obra e-Tower)
Propriedades
HPCC
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Concreto com
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7 ANÁLISE OU COMPARAÇÃO/CRÍTICA
São muitas as vantagens praticas do uso do CAD: a redução da área da seção dos
pilares ...
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8 CONCLUSÕES
O CAD tem se desenvolvido muito nos últimos anos no Brasil e no exterior. O seu
crescente uso se deve às e...
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aiticin, P. R., (2000) Concreto de Alto Desempenho, Trad. Giammusso, S. E. 1ª ed.,
São Paulo...
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Cordeiro, G. (2001) Concreto de alto desempenho com metacaulinita. Dissertação
(mestrado) M. Sc. Em Ciências de Engenha...
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APÊNDICE
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Concretos com resistência de 100 a 120 Mpa ganham espaço em obras que exigem alta tenacidade e esbelteza.

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Cad concreto de alto desempenho

  1. 1. i DANILO DE AGUIAR GARCEZ TECNOLOGIA DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO (CAD) Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof˚ Msc. Eng˚ Fernando Relvas SÃO PAULO 2008
  2. 2. ii DANILO DE AGUIAR GARCEZ TECNOLOGIA DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO (CAD) Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2008. ______________________________________________ Nome do Orientador ______________________________________________ Nome do professor da banca Comentários:_________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
  3. 3. iii RESUMO O concreto de alto desempenho já é uma realidade no Brasil e o emprego de concretos com resistências maiores que as usuais – de 40 a 50 MPa – tem se difundido muito nos últimos anos. As empresas de concreto pré-misturado, bem como os centros de pesquisa, estão capacitados a obter esses concretos usados principalmente em estruturas de edifícios, pontes e pré-moldados, reduzindo a seção de pilares e cargas nas fundações e aumentando a durabilidade. Neste trabalho procurou-se mostrar a utilização do concreto de alto desempenho em edifícios e mostrar algumas se suas vantagens em relação a redução de custos principalmente quando comparado ao concreto convencional. A conclusão mostrou a significativa redução de custo, em edifícios de maior porte. Palavra-chave: Concreto de alto desempenho, e-tower, sílica ativa.
  4. 4. iv ABSTRACT The high-performance concrete is already a reality on Brasil, and the utilization of concretes with hardness bigger than usual - from 40 to 50 Mpa - have been very utilized on lattest years. The pré-mixed concrete companies, as the research centers, are qualified to obtain these concretes, used mostly on buildings estructures, bridges and pré-molded, reducing the standard section and foundations loads, increasing it's durability. In this work sought to show-use of concrete high performance in buildings and show some advantages in relation to reduce costs mainly when compared to conventional concrete. The conclusion showed a significant reduction of cost, in buildings larger. Keywords: high-performance concrete, e-tower,
  5. 5. v LISTA DE FIGURAS Figura 5.1 - Influência da lavagem dos agregados na resistência à compressão do concreto (Almeida, 1994) ...................................................................................26  Figura 6.1 – Concretagem da “super” sapata, concreto com gelo (Hartmann e Helene, 2005).....................................................................................................44  Figura 6.2 – (a) Pilar de alto desempenho do subsolo, comparado com (b) pilar com fck 40 MPa também do sub-solo. A redução da dimensão permite cumprir as exigências arquitetônicas (Hartmann e Helene, 2005).......................................46  Figura 6.3 – (a) colocação do aditivo superplastificante (b) Colocação do gelo........48  Figura 6.4 – Lançamento do concreto com a caçamba e grua..................................49 
  6. 6. vi LISTA DE TABELAS Tabela 5-1 - Compostos principais do cimento Portland (Neville, 1997)...................17  Tabela 5-2 – Classificação dos cimentos Portland comercializados no Brasil. (NBR 11578)................................................................................................................19  Tabela 5-3 – Limites granulométricos do agregado miúdo (NBR 7211)....................20  Tabela 5-4 – Limites granulométricos do agregado graúdo (NBR 7211) ..................22  Tabela 5-5 – Classificação dos aditivos químicos segundo a NBR 11768 (EB- 1763/1992).........................................................................................................27  Tabela 5-6 – Classes diferentes de concreto de alto desempenho (Aiticin, 200)......37  Tabela 6-1 – Materiais empregados no HPCC..........................................................47  Tabela 6-2 – Comparação dos resultados dos ensaios realizados pela ABCP para os concretos de 125 MPa e 35 MPa (resistências empregadas na obra e-Tower).49 
  7. 7. vii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS A a/c ABCP ABNT ACI ASTM BT CAD CAR CCA CP Dmax Fcm3 Fcm7 Fcm28 Fcm91 Fccm28 Fcd28 fck IPT ISRM JCPDS ma mb mm Coeficiente, usado na dosagem, que expressa a qualidade da brita Relação água/cimento, em massa Associação Brasileira de Cimento Portland Associação Brasileira de Normas Técnicas American Concrete Institute American Society for Testing and Materials Boletim técnico Concreto de alto desempenho Concreto de alta resistência Cinza de casca de arroz Cimento Portland Diâmetro máximo Resistência média à compressão do concreto aos 3 dias de idade Resistência média à compressão do concreto aos 7 dias de idade Resistência média à compressão do concreto aos 28 dias de idade Resistência média à compressão do concreto aos 91 dias de idade Resistência média à compressão do cimento aos 28 dias de idade Resistência desejada do concreto à compressão especificada aos 28 dias de idade Resistência característica do concreto à compressão especificada no projeto estrutural Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A. International Society for Rock Mechanics Joint Committee on Powder Diffraction Standards Massa específica da areia Massa específica da brita Massa específica da brita
  8. 8. viii LISTA DE SÍMBOLOS CH C-S-H C3S C2S C3A C4AF Hidróxido de cálcio (CA(OH)2) Silicato de cálcio hidratado Silicato tricálcio Silicato dicálcio Aluminato tricálcio Ferroaluminato tetracálcio
  9. 9. ix SUMÁRIO 1  INTRODUÇÃO ...................................................................................................11  2  OBJETIVOS.......................................................................................................12  2.1  Objetivo Geral ..............................................................................................12  2.2  Objetivo Específico.......................................................................................12  3  MÉTODO DE TRABALHO .................................................................................13  4  JUSTIFICATIVA .................................................................................................14  5  CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO............................................................15  5.1  Princípios do concreto de alto desempenho ................................................15  5.2  Materiais constituintes..................................................................................16  5.2.1  Cimento portland ...................................................................................16  5.2.2  Agregado miúdo ....................................................................................20  5.2.3  Agregado graúdo...................................................................................22  5.2.4  Aditivos químicos...................................................................................26  5.2.5  Aditivos superplastificantes ...................................................................27  5.2.6  Água ......................................................................................................31  5.3  Materiais cimentícios suplementares ...........................................................31  5.3.1  Sílica ativa .............................................................................................32  5.3.2  Escória de alto-forno..............................................................................33  5.3.3  Cinza volante.........................................................................................36  5.4  Classes do concreto de alto desempenho ...................................................37  5.5  Métodos de dosagem do cad.......................................................................38  5.5.1  Dosagem de concreto de alto desempenho ..........................................38  5.6  Processando o concreto de alto desempenho .............................................40  5.7  Mistura .........................................................................................................40  5.8  Transporte....................................................................................................40  5.9  Lançamento .................................................................................................41  5.10  Adensamento............................................................................................41  5.11  Cura ..........................................................................................................42  6  ESTUDO DE CASO ...........................................................................................43  6.1  Edifício e-tower ............................................................................................43  6.1.1  Fôrmas ..................................................................................................44  6.1.2  Concreto ................................................................................................45  6.1.3  Mistura...................................................................................................47  6.1.4  Transporte do concreto..........................................................................48  6.1.5  Lançamento e adensamento .................................................................48  6.1.6  Cura.......................................................................................................49 
  10. 10. x 6.1.7  Controle da qualidade............................................................................49  7  ANÁLISE OU COMPARAÇÃO/CRÍTICA............................................................51  8  CONCLUSÕES ..................................................................................................52  REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................53  APÊNDICE................................................................................................................55  ANEXO......................................................................................................................56 
  11. 11. 11 1 INTRODUÇÃO Atualmente, poucos materiais têm uso tão difundido na engenharia quanto o concreto de cimento Portland. Devido às suas excepcionais qualidades, o concreto possibilitou ao homem moderno mudanças expressivas, tanto na arquitetura quanto na engenharia, além de seu próprio modo de vida. Os resultados são novos desafios à pesquisa do concreto, particularmente o que diz respeito ao concreto de alto desempenho, um material com melhores índices de resistência e durabilidade, alcançadas a partir de adições químicas e minerais. A presente dissertação está estruturada em seis capítulos. O capítulo 1 e 2 compreende a introdução e o objetivo do trabalho de pesquisa respectivamente. No capítulo 5 é apresentada a revisão bibliográfica referente ao concreto de alto desempenho, considerando aspectos de sua aplicação, materiais constituintes e procedimentos de produção. Também são discutidas, neste capítulo, características de dosagem de concreto de alto desempenho. Já no capítulo 4, o estudo de caso é descrito através do detalhamento do concreto de alto desempenho utilizado no edifício e-tower.
  12. 12. 12 2 OBJETIVOS Este trabalho tem como objetivo demonstrar a utilização do concreto de alto desempenho em edifícios. 2.1 Objetivo Geral O concreto de alto desempenho (CAD) é um material diferente do concreto convencional, o objetivo é mostrar sua tecnologia do CAD, os tipos de materiais usados e o estudo para elaboração dos traços. 2.2 Objetivo Específico O CAD é um produto pouco difundido na construção civil, e a sua aplicação se resume hoje, quase que somente a grandes prédios de escritórios. O objetivo é mostrar mais este material para poder assim contribuir para a ampliação de sua utilização.
  13. 13. 13 3 MÉTODO DE TRABALHO Este trabalho foi elaborado a partir de pesquisas feitas em livros, sites da Internet, revistas técnicas e artigos publicados por profissionais da área, Instituto Brasileiro de Concreto (IBRACON) e Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP).
  14. 14. 14 4 JUSTIFICATIVA O concreto convencional é um dos produtos mais consumidos do mundo, só perde para a água, por isso ele vem sendo fruto de muitos estudos pelo mundo a fora, já o CAD vem sendo usado a muito tempo no exterior mas no Brasil não faz muito tempo, então é necessário por menor que seja a contribuição um estudo feito sobre o CAD para os profissionais da área e até para os futuros alunos da Anhembi Morumbi como fonte de pesquisa para seus trabalhos.
  15. 15. 15 5 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO Segundo Amaral Filho (1992), por mais de um século, o concreto estrutural tem sido rotineiramente produzido para a obtenção de resistência aos 28 dias de idade na faixa de 20 MPa a 30 MPa, ou até para níveis acima de 35 MPa. Ocasionalmente, em circunstâncias especiais, obtinham-se resistências mais altas, produzindo-se o chamado concreto de alta resistência. Há 30 anos, o termo alta resistência era aplicado para concretos com resistências próximas ou maiores que 40 MPa. Mais recentemente, têm-se alcançado resistências de 50 a 60 MPa e nos últimos 15 anos concretos com resistências maiores têm sido empregados na construção de edifícios muito altos e pontes. Resistência de 90 MPa, 100 Mpa e 110 MPa e de até 120 MPa têm sido obtidas de maneira quase rotineira. Conforme Amaral Filho (1992), o concreto de alto desempenho é uma evolução dos concretos produzidos ao longo dos anos, uma das grandes diferenças de um concreto convencional para o de alto desempenho é maior controle na seleção dos materiais e nas etapas de dosagem, mistura, adensamento, transporte e cura, junta- se a isso o uso preciso de aditivos químicos e minerais isso nos permite a produção de concretos com propriedades melhoradas. Amaral Filho (1992), define a durabilidade de um concreto como sua habilidade para resistir às ações atmosféricas, ataques químicos, abrasão e outros processos de deterioração. As ações atmosféricas referem-se aos efeitos ambientais, tais como exposição a ciclos de molhagem secagem e congelamento e descongelamento. Os processos de deterioração química incluem ataque de substâncias ácidas e reações de expansão, tais como reações de sulfatos, reações álcali-agregados e corrosão de armaduras de aço no concreto. 5.1 Princípios do concreto de alto desempenho Hoje em dia, podem-se produzir rotineiramente concretos com 140 MPa, mas concreto de alto desempenho não é a mesma coisa que concreto de alta resistência. O enfoque se deslocou da resistência muito alta para outras propriedades
  16. 16. 16 desejáveis em determinadas circunstâncias. Estas são: elevado módulo de elasticidade , elevada densidade, baixa permeabilidade e resistência a certos tipos de ataque. (Evangelista, 1996) O concreto de alto desempenho contém sempre fumo de sílica ao passo que o concreto comum normalmente não, o concreto de alto desempenho, geralmente, embora não sempre, contém cinza volante ou escória granulada de alto forno ou ambos os materiais. O agregado deve ser escolhido com muito cuidado e tem um tamanho máximo menor do que o dos concretos comuns, no máximo, geralmente, 10 mm a 14 mm, para se evitarem as tensões diferenciais na interface agregado- pasta de cimento, que poderia resultar microfissuração. (Evangelista, 1996) Outro ponto a propósito dos ingredientes é este: a inclusão do fumo de sílica na mistura necessita de um superplastificante. Não é recomendável o uso de qualquer superplastificante com qualquer cimento Portland; o superplastificante deve ser compatível com o cimento a ser efetivamente usado. (Evangelista, 1996) 5.2 Materiais constituintes 5.2.1 Cimento portland O cimento Portland é um material pulverulento, aglomerante hidráulico, composto basicamente de silicatos de cálcio e aluminatos de cálcio que misturados à água se hidratam e, depois de endurecidos, mesmo que sejam submetidos novamente à ação da água não se decompõem mais. Para a fabricação do cimento são empregados materiais calcáreos, como rocha calcárea e gesso, e alumina e sílica, encontradas facilmente em argilas e xistos. O processo de fabricação do cimento Portland consiste essencialmente em moer a matéria-prima, misturá-la nas proporções adequadas e queimar essa mistura em um forno rotativo até uma temperatura de cerca de 1450ºC. Nessa temperatura, o material sofre uma fusão incipiente formando pelotas, conhecidas como clínquer. O
  17. 17. 17 clínquer é resfriado e moído, em um moinho de bolas ou de rolo, até formar um pó bem fino (geralmente menor que 75 µm), com adição de um pouco de gesso, resultando o cimento Portland largamente usado em todo mundo (Neville, 1997). A mistura e moagem das matérias-primas podem ser feitas tanto em água quanto a seco, daí a denominação dos processos de via úmida e de via seca. Alguns materiais como areia, bauxita e minério de ferro, são adicionados como corretivos, cuja função é suprir de elementos que não se encontrem disponíveis nas matérias- primas principais. Durante a queima ocorrem inúmeras reações de estado sólido entre as fases constituintes, reações envolvendo essas fases e a parte fundida do material e, ainda, a ocorrência de transformações mineralógicas em função do resfriamento, gerando os principais componentes do cimento (Tabela 5.1), que quando hidratados fornecem as principais propriedades deste material (Neville, 1997). A última etapa de fabricação do cimento Portland constitui-se no resfriamento imposto aos nódulos produzidos, sendo de grande importância para a definição da reatividade e estabilidade das fases do clínquer. Tabela 5-1 - Compostos principais do cimento Portland (Neville, 1997). Nome do composto Composição em óxidos Abreviação Silicato tricálcio 3CaO.SiO2 C3S Silicato dicálcio 2CaO.SiO2 C2S Aluminato tricálcio 3CaO.Al2O3 C3A Ferroaluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF As reações químicas entre os silicatos e aluminatos relacionados na Tabela 5.1 com a água são denominados de reações de hidratação do cimento e geram uma massa firme e resistente. Essas reações de dissolução e formação de novas fases ocorrem quase que instantaneamente, na medida em que se adiciona água ao cimento Portland.
  18. 18. 18 De acordo com Mehta e Monteiro (1994), o C3S apresenta rápida hidratação, desprendendo uma quantidade média de calor, gera um gel de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) e cristais de hidróxido de cálcio Ca(OH)2 (C-H). Este composto contribui para elevar a resistência inicial da pasta endurecida e aumentar sua resistência final. Já o C2S, que desprende uma quantidade pequena de calor durante sua lenta hidratação, também é responsável pelo aumento de resistência nas idades avançadas e produz um volume menor de Ca(OH)2, em comparação com o C3S. Responsável pelas primeiras reações de hidratação, o C3A libera uma grande quantidade de calor para formar aluminatos hidratados. O C4AF também se hidrata rapidamente (semelhante ao C3A), mas exerce pouca influência sobre a resistência mecânica da pasta. Ressalta-se que um dos primeiros avanços no sentido de melhor compreender o processo de hidratação do cimento Portland foi, inegavelmente, a análise em separado do comportamento exibido pelas diversas fases do clínquer em pastas hidratadas. A princípio o cimento Portland pode ser constituído unicamente de clínquer e de uma substância reguladora de pega, caracterizando o que se convencionou denominar “cimento Portland comum”. Entretanto, ao longo do tempo, outros materiais começaram a ser utilizados em conjunto com o clínquer, constituindo os “cimentos com adições”. Desta forma, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) define o cimento Portland em tipos e classes de acordo com os seus componentes e propriedades. A classe do cimento caracteriza sua resistência mínima potencial aos 28 dias, sendo dividida em três níveis: 25 MPa, 32 MPa e 40 Mpa. A Tabela 5.2 apresenta a classificação dos principais tipos de cimentos comercializados no Brasil.
  19. 19. 19 Tabela 5-2 – Classificação dos cimentos Portland comercializados no Brasil. (NBR 11578). Tipo de cimento Sigla Composição (percentual em massa) Clínquer + gesso Escória granulada de alto-forno Material pozolânico Material carbonático Comum CP I CP I – S 100 95 – 99 – 1 – 5 Composto CP II – E CP II – Z CP II – F 56 – 94 76 – 94 90 – 94 6 – 34 – – – 6 – 14 – 0 – 10 0 – 10 6 – 10 Alto-forno CP III 25 – 95 35 – 70 – 0 – 5 Pozolânico CP IV 45 – 85 – – 0 – 5 Alta res. Inicial CP V – ARI 95 – 100 – – 0 – 5 Branco estrutural CPB 75 – 100* – – 0 – 25 * No cimento branco é utilizado um clínquer com baixos teores de óxidos de ferro e manganês. Obs.: Se a sigla do cimento estiver acrescida do sufixo RS significa que o cimento Portland é resistente aos sulfatos (por exemplo: CP II – 40 RS). Para aplicação em concreto de alto desempenho, Mehta e Aiticin (1990) apud Cordeiro (2001) comentam que é possível a utilização de qualquer tipo de cimento, sendo preferível, no entanto, o cimento Portland comum e aqueles com elevado teor de C3S e C2S. De acordo com Neville (1997), os dois silicatos necessitam praticamente da mesma quantidade de água para hidratação, mas o C3S produz mais que o dobro da quantidade de hidróxido de cálcio, quando comparado com o C2S. Isto proporciona uma menor durabilidade quanto ao ataque de águas ácidas e/ou sulfatadas. O hidróxido de cálcio no concreto pode reagir com um agregado ácido (calcedônia, por exemplo) dando origem a um silicato de cálcio hidratado. Esta reação, contudo, causa um aumento de volume indesejável. Na opinião de Mehta e Aiticin (1990) apud Cordeiro (2001), não há critérios científicos fixos que especifiquem o cimento mais adequado para o concreto de alta resistência, só é necessária uma seleção criteriosa do cimento, quanto ao tipo, para concretos com uma resistência acima de 90 MPa. O melhor cimento para concreto de alto desempenho é o que apresenta menor variabilidade nas sua propriedades e principalmente na resistência.
  20. 20. 20 De acordo com Vieira et al. (1997) a escolha do tipo de cimento vai ser função não só da disponibilidade de mercado, mas, sobretudo, das propriedades que o concreto a ser produzido deverá possuir. Os autores enfatizam que, para cada situação específica de projeto, todas as condições deverão ser avaliadas detalhadamente, desde as especificações de projeto, condições de cura e aplicação, cronograma de execução, e o que mais se fizer necessário para que o cimento escolhido seja o mais adequado, contribuindo, desta forma, para o aumento da vida útil da estrutura de concreto. Enfim, para a escolha satisfatória do cimento Portland utilizado na produção do concreto de alto desempenho, exigi-se conhecimento técnico e científico deste material. 5.2.2 Agregado miúdo A ABNT (1983), classifica os agregados miúdos em zonas (muito fina, fina, média e grossa), de acordo com sua composição granulométrica. A tabela 5.3 mostra a classificação, de acordo com a NBR 7211. Tabela 5-3 – Limites granulométricos do agregado miúdo (NBR 7211). Abertura da peneira (mm) Porcentagem, em massa, retida acumulada na peneira ABNT Zona 1 (muito fina) Zona 2 (fina) Zona 3 (média) Zona 4 (grossa) 9,50 0 0 0 0 6,30 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 7 4,80 0 a 5* 0 a 10 0 a 11 0 a 12 2,40 0 a 5* 0 a 15* 0 a 25* 5* a 40 1,20 0 a 10* 0 a 25* 10* a 45* 30* a 70 0,60 0 a 20 21 a 40 41 a 65 66 a 85 0,30 50 a 85* 60* a 88* 70* a 92* 80* a 95 0,15 85* a 10 90* a 100 90* a 100 90* a 100
  21. 21. 21 * Pode haver tolerância de, no máximo, 5 pontos percentuais em um só dos limites marcados com o símbolo “*” ou distribuídos em vários deles; * Para agregado miúdo resultante de britamento este limite poderá ser de 80. Segundo Cordeiro (2001), os principais requisitos para a escolha do agregado miúdo baseia-se na quantidade de água de mistura. Segundo o ACI 363 (1991) apud Cordeiro (2001), um agregado miúdo de partículas arredondadas e textura lisa precisa de menor quantidade de água e, por este motivo, é indicado para o concreto de alto desempenho. Como este concreto apresenta uma grande quantidade de material fino, recomenda-se agregado miúdo de forma angular, módulo de finura acima de 3,0 e diâmetro máximo de 4,8 mm (ACI 363, 1991; Canovas, 1988 apud Cordeiro, 2001). Dal Molin (1995) apud Cordeiro (2001) comenta que a seleção do agregado miúdo está condicionada ao consumo de água, fator essencial para garantir uma relação água/aglomerante baixa. Segundo Amaral Filho (1989), com areia natural quartzosa, bem graduada e dentro das especificações, é possível a obtenção de concretos com resistências de até 170 MPa. Conforme Vieira et al. (1997), afirmam que os agregados miúdos exercem maior influência na mistura que os agregados graúdos. Isto se deve ao fato de que a superfície específica dos agregados finos é bem maior e, portanto, necessitam de mais pasta para envolver seus grãos. Teores elevados de agregados miúdos produzirão concretos mais plásticos. Por outro lado, a diminuição da quantidade de agregado miúdo acarreta um decréscimo no teor de pasta necessário, reduzindo o custo final do concreto. Segundo Cordeiro (2001), é imprescindível após a escolha adequada do agregado miúdo, que haja um rigoroso controle de qualidade, pois pequenas variações no teor de umidade e/ou granulometria podem ocasionar mudanças significativas nas propriedades do concreto fresco e endurecido. Neville (1997) sugere que o teor de umidade seja verificado freqüentemente numa obra de concreto, pois seu valor varia conforme o clima e posição de uma amostra no monte de agregado em estoque.
  22. 22. 22 Ainda de acordo com Neville (1997), quando não for possível a utilização de agregados naturais, deve-se atentar para a granulometria do material britado. Neste caso, obtém-se mais material menor de 75 μm, que gera perda de trabalhabilidade e um pequeno decréscimo na resistência à compressão do concreto. Segundo Cordeiro (2001), deve-se procurar uma proporção ótima de agregados miúdos e graúdos, de acordo com suas características de granulometria e forma, a fim de que uma mistura mais compacta seja obtida, ao menor consumo de pasta possível, e como resultado um menor custo. 5.2.3 Agregado graúdo Segundo Cordeiro (2001), o termo agregado graúdo descreve partículas maiores que 4,8 mm, responsáveis por uma fração considerável do volume do concreto. Desta forma, os efeitos que este material pode gerar no concreto fresco e endurecido devem ser estudados com atenção. A tabela 2 apresenta os limites granulométricos estabelecidos pela NBR 7211, com as respectivas graduações dos agregados graúdos. Tabela 5-4 – Limites granulométricos do agregado graúdo (NBR 7211) Nº Porcentagem retida acumulada, em massa, nas peneiras de abertura nominal (mm) 76 64 50 38 32 25 19 12,5 9,5 6,3 4,8 2,4 0 - - - - - - - 0 0-10 - 80-100 95-100 1 - - - - - 0 0-10 - 80-100 92-100 95-100 - 2 - - - - 0 0-25 75-100 90-100 95-100 - - - 3 - - 0 0-30 75-100 87-100 95-100 - - - - - 4 0 0-30 75-100 90-100 95-100 - - - - - - - Ainda conforme Cordeiro (2001), em geral estes agregados são procedentes de jazidas naturais, seja na forma de pedregulhos, seixos ou pedra britada. Rochas ígneas, como o granito e basalto, metamórficas como gnaisse e leptinito e sedimentares, como arenitos e calcáreos, são utilizadas em todo mundo. Também podem ser empregados em concreto agregados de escória de alto-forno, de cinza
  23. 23. 23 volante e agregados reciclados (rejeitos de construção e resíduos cerâmicos, por exemplo). De acordo com Mehta e Monteiro (1994) e as características mais significativas dos agregados graúdos são: • Resistência à compressão; • Resistência a abrasão; • Módulo de elasticidade; • Massa específica e massa unitária compactada; • Absorção; • Porosidade; • Composição granulométrica, módulo de finura e dimensão máxima; • Forma e textura superficial; • Presença de substâncias deletérias. Segundo Cordeiro (2001), a escolha do agregado graúdo é mais complexa que a do agregado miúdo, pois suas propriedades físicas, químicas e mineralógicas afetam consideravelmente a obtenção das propriedades de resistência e durabilidade no concreto. Estudos realizados por Helland (1988) apud Cordeiro (2001), com concretos de várias classes de resistência, utilizando um agregado graúdo de boa qualidade (seixo britado), verificaram que para resistências menores que 80 MPa o concreto se comporta como um material composto. Isto porque as fissuras se desenvolvem na pasta e na interface agregado-pasta. Para resistências entre 80 MPa e 100 MPa a capacidade de carga do agregado e da pasta tem a mesma ordem de grandeza. Desta forma, as fissuras “penetram” também nos agregados e o material tem um comportamento homogêneo. Com valores de resistência acima de 100 MPa, o concreto adquire novamente um comportamento típico de compósitos, sendo o agregado o componente mais frágil.
  24. 24. 24 Gonçalves et al. (1994), verificaram em um estudo realizado com agregados rochosos da cidade do Rio de Janeiro que o agregado graúdo pode vir até mesmo a restringir as propriedades do concreto. Constataram, usando gnaisse e granito, que a existência de concretos de resistências menores que as da argamassa e a ocorrência exclusiva de fraturas intergranulares eram indicativos de que os agregados graúdos foram os limitadores das resistências do concreto. Segundo Aϊtcin e Neville (1993) apud Cordeiro (2001) os agregados graúdos menores são geralmente mais resistentes que os agregados maiores. Isto se deve ao processo de britagem, que ocorre preferencialmente em zonas potencialmente fracas na rocha matriz. Assim, quanto menor o agregado utilizado, menor a superfície capaz de reter água durante a exsudação do concreto fresco, o que propicia uma zona de transição de menor espessura e, conseqüentemente, mais resistente. Almeida (1994) comenta que a alta resistência do agregado é uma condição necessária, mas não suficiente, para a produção de concreto de alto desempenho e ressalta a fragilidade da interface agregado-pasta. Mesmo com agregados de grande resistência à compressão, atingi-se um limite acima do qual não é possível elevar a resistência do concreto com o fortalecimento da pasta: o concreto rompe na ligação agregado-pasta. Nos concretos de alto desempenho, comenta Nuñez (1992) apud Cordeiro (2001), há uma transferência direta de tensões entre a pasta e o agregado graúdo a cargas relativamente baixas. Assim, o módulo de elasticidade do concreto é fortemente influenciado pelas propriedades elásticas do agregado graúdo. Segundo Cordeiro (2001) a distribuição granulométrica de um agregado é um fator muito importante pois altera a demanda de água de um concreto. O fator água/aglomerante no concreto de alto desempenho deve ser o menor possível, desta forma a quantidade de água deve ser minimizada, para um determinado abatimento.
  25. 25. 25 Segundo Neville (1997) um agregado inadequado quanto a sua forma pode influenciar a trabalhabilidade da mistura e o acabamento superficial dos elementos do concreto e demonstra que, embora agregados com formas angulares possam produzir concretos com resistências mecânicas superiores, efeitos opostos podem surgir na demanda de água e trabalhabilidade se a angulosidade for muito acentuada. Gomes et al. (1995) sugerem uma relação inversa entre a resistência à compressão do concreto e a abrasão “Los Angeles” do agregado graúdo. Segundo autores, quanto menor for o percentual de abrasão obtido no ensaio, maior será a resistência alcançada pelo concreto. Tal fato evidencia a influência do agregado graúdo na resistência do concreto. Gomes et al. (1995) recomendam uma análise petrográfica do agregado graúdo para identificação dos tipos de minerais, seus estados de alteração, suas granulações e suas quantidades. Isto permite a identificação de minerais que posam vir a comprometer a durabilidade do concreto. Estudos realizados por Almeida (1994), utilizando agregados de granito, calcáreo e seixos rolados, indicam um aumento de 5% a 10% na resistência à compressão de concretos em virtude da lavagem dos agregados antes da confecção do concreto conforme mostra a figura 5.1.
  26. 26. 26 Figura 5.1 - Influência da lavagem dos agregados na resistência à compressão do concreto (Almeida, 1994) 5.2.4 Aditivos químicos A NBR 11768 (EB-1763/1992) define os aditivos como sendo produtos que adicionados ao concreto de cimento Portland em pequenas quantidades modificam algumas de suas propriedades, no sentido de melhor adequá-las a determinadas condições. De acordo com Neville (1997), o motivo do grande uso de aditivos químicos é a capacidade de proporcionar ao concreto consideráveis melhorias em suas propriedades. Essas melhorias incluem o uso do concreto em condições nas quais seria difícil ou até mesmo impossível utilizá-lo sem aditivos. O Comitê ACI 212 (1991) apud Cordeiro (2001) lista algumas finalidades importantes para as quais os aditivos químicos são empregados: • Aumentar a plasticidade do concreto mantendo constante o teor de água; • Reduzir a exsudação e a segregação; • Retardar ou acelerar o tempo de pega do concreto; • Acelerar a velocidade de desenvolvimento da resistência mecânica das primeiras
  27. 27. 27 idades. • Retardar a taxa de evolução de calor durante a hidratação do cimento; • Aumentar a resistência a ciclos de congelamento e descongelamento; • Aumentar a durabilidade do concreto em condições extremas de exposição. Segundo Cordeiro (2001) os aditivos são classificados em virtude das alterações que causam nas propriedades do concreto fresco e/ou endurecido. Segundo Mehta (1996) apud Cordeiro (2001), os aditivos variam amplamente quanto à composição química e muitos desempenham mais de uma função; conseqüentemente, é difícil classificá-los de acordo com as suas funções. A Tabela 3 apresenta a classificação de aditivos químicos empregada no Brasil, segundo a NBR 11768 (EB-1763/1992). Tabela 5-5 – Classificação dos aditivos químicos segundo a NBR 11768 (EB-1763/1992) Segundo Cordeiro (2001), uma vez que a redução da relação água/aglomerante é primordial para obtenção do concreto de alto desempenho a utilização de aditivos redutores de água faz-se imprescindível. O uso de aditivos superplastificantes é preponderante, uma vez que aumenta a fluidez do concreto a níveis muito elevados, sem alterar outras características, permitindo produzir, através da redução da relação água/aglomerante, concretos com alta resistência e maior durabilidade. 5.2.5 Aditivos superplastificantes Tipo Classificação P Plastificante R Retardador PR Plastificante retardador SP Superplastificante SPR Superplastificante retardador Tipo Classificação A Acelerador PA Plastificante acelerador IAR Incorporador de ar SPA Superplastificante acelerador
  28. 28. 28 Os superplastificantes, também chamados de redutores de água de alta eficiência ou superfluidificantes, consistem de tensoativos aniônicos de cadeia longa e massa molecular elevada (20000 a 30000). Quando absorvido pelas partículas de cimento, o tensoativo confere uma forte carga negativa, a qual auxilia a reduzir consideravelmente a tensão superficial da água circundante e aumentar acentuadamente a fluidez do sistema. (Mehta e Monteiro, 1994) Os superplastificantes podem ser agrupados em quatro grandes categorias, de acordo com sua composição química (Aiticin et al, 1994 apud Cordeiro, 2001): • Condensados sulfonados de melamina-formaldeído; • Condensados sulfonados de formaldeído-naftaleno; • Condensados de lignossulfonatos modificados; • Outros, como ésteres de ácido sulfônico e ésteres de carboidratos. Atualmente as duas primeiras categorias mencionadas são mais largamente utilizadas, pois apresentam maior eficiência como redutores de água e menor incidência de efeitos secundários. O principal efeito das cadeias longas do superplastificante, segundo Neville (1997), é o de ficarem absorvidas nas partículas de cimento, conferindo-lhes uma carga altamente negativa de modo que elas passam a se repetir. Isso provoca defloculação e dispersão das partículas de cimento. A melhoria resultante da ação do superplastificante pode ser aproveitada de dois modos distintos. Permite para a mesma relação água/aglomerante e o mesmo teor de água na mistura um aumento considerável da trabalhabilidade do concreto, mantendo a mistura coesiva. Outra forma seria para obter concretos com trabalhabilidade normal, mas com uma resistência extremamente alta, devido a uma substancial redução da relação água/aglomerante. A defloculação se deve à redução das forças de atração entre partículas com cargas opostas. Já a dispersão ocorre pela introdução da força repulsiva entre partículas,
  29. 29. 29 devido à alta carga negativa conferida às partículas de cimento pela absorção do aditivo. Quanto maior a absorção melhor será a dispersão das partículas de cimento e mais homogenia será a microestrutura da pasta. A reologia do concreto de alto desempenho pode ser afetada por parâmetros relativos ao cimento, ao superplastificante e a interação entre eles, dentre os quais os mais significativos são (Aiticin et al, 1994 apud Cordeiro, 2001): • Composição química do cimento, especialmente a quantidade de C3A e álcalis; • Finura do cimento Portland; • Quantidade e tipo de sulfato de cálcio no cimento; • Natureza química e massa molecular do superplastificante; • Grau de sulfonatação do superplastificante; • Dosagem e método de adição à mistura do superplastificante. Os aditivos superplastificantes interagem com o C3A, que é o primeiro componente do cimento a hidratar-se, e sua reação é controlada pelo sulfato de cálcio, produto adicionado ao clínquer para controlar o tempo de pega do cimento. Uma certa quantidade é necessária durante a mistura para obter a trabalhabilidade desejada, no entanto, é imprescindível que o superplastificante não seja totalmente fixado pelo C3A. Se a fixação ocorrer é porque íons sulfatos não foram liberados a tempo de reagirem com o C3A. Quando os íons sulfatos são liberados vagarosamente, o cimento e o aditivo superplastificante são ditos incompatíveis. (Aiticin et al, 1994 apud Cordeiro, 2001) O problema da incompatibilidade entre cimento e superplastificante pode também existir no concreto convencional, mas é muito mais acentuado no concreto de alto desempenho. Isto é devido a menor quantidade de água disponível para receber os íons sulfatos no concreto de alto desempenho e a alta dosagem de cimento, proporcionando mais C3A à mistura. (Aiticin et al, 1994 apud Cordeiro, 2001) A quantidade de superplastificante necessária para obtenção de uma pasta com
  30. 30. 30 fluidez definida aumenta com a área específica do cimento Portland. Quanto mais fino o cimento, mais superplastificante é requerido para obter a trabalhabilidade (Cordeiro, 2001). As moléculas do superplastificantes podem ser absorvidas no C3S. Com um aumento na dosagem do superplastificante, o desenvolvimento do calor de hidratação é retardado. Este fenômeno de absorção foi demonstrado pela observação direta de um superplastificante marcado com enxofre através de estudos. Um estudo realizado por Chan et. al. (1996) apud Cordeiro (2001), mostra a variação no comportamento de quatro superplastificantes em concretos com abatimento entre 150 e 200 mm em função da redução da relação água/cimento. Geralmente, a consistência do concreto diminui com o aumento da dosagem de superplastificante até um valor, além do qual, passa a ser pequeno o efeito. Estudos revelam que o uso de superplastificantes em pastas de cimento sujeitas a diferentes métodos de cura leva a um decréscimo do volume total de poros e ao refinamento da estrutura de poros das pastas hidratadas. O refinamento dos poros, além da redução de seu volume, diminui a permeabilidade e aumenta a resistência, permitindo a obtenção de concretos muito mais duráveis. Vale ressaltar, que o processo denominado refinamento dos poros é a transformação de um sistema contendo grandes vazios capilares em um sistema composto de numerosos poros mais finos. (Neville, 1997) O comportamento reológico em traços com baixa relação água/aglomerante não é definido pelas especificações do superplastificante e do tipo de cimento Portland. Faz-se, portanto, necessário experimentá-los e verificar como se comportam frente aos complexos fenômenos químicos envolvidos. Vários métodos são empregados para avaliar a compatibilidade aditivo-cimento e a dosagem ótima de superplastificante. Dentre os mais utilizados estão: método de Kantro ou miniabatimento e método do cone de Marsh. (Neville, 1997)
  31. 31. 31 5.2.6 Água Segundo Cordeiro (2001), a água introduzida no concreto como um de seus componentes tem duas funções. Uma parte, denominada água de amassamento, contribui para garantir uma trabalhabilidade adequada. A outra permite o desenvolvimento das reações químicas no concreto, tanto de hidratação do cimento Portland, quanto reações pozolânicas com os aditivos minerais e/ou constituintes do cimento empregado. Segundo o ACI 363 (1991) apud Cordeiro (2001), os mesmos requisitos de qualidade exigidos para água de concretos convencionais devem ser cumpridos no concreto de alto desempenho. De acordo com Neville (1997), águas potáveis, ligeiramente ácidas, não são prejudiciais ao concreto. 5.3 Materiais cimentícios suplementares O concreto de alto desempenho pode ser feito usando-se apenas o cimento Portland como material cimentício. Entretanto, uma substituição parcial do cimento Portland por um ou uma combinação de dois ou três materiais cimentícios, quando disponíveis a preços competitivos, pode ser vantajosa, não apenas do ponto de vista econômico, mas também do ponto de vista reológico, e, algumas vezes, do ponto de vista da resistência (Aiticin, 2000). O uso de materiais cimentícios suplementares, quando disponíveis a preços competitivos, é benefício para a produção do concreto de alto desempenho, pois pode trazer diminuição de custo. A sua dosagem no traço final depende da resistência inicial desejada para o concreto de alto desempenho, levando em conta a temperatura ambiente (Aiticin, 2000). O uso de uma combinação de dois materiais cimentícios, escória e sílica ativa, ou
  32. 32. 32 cinza volante e sílica ativa é benefício, pois a reatividade da sílica ativa pode compensar a reatividade mais lenta da escória ou da cinza volante. Dos três materiais a seguir, as cinzas volantes são as mais variáveis e menos reativas. Isso não significa que elas não sejam usadas para fazer o concreto de alto desempenho, mas que elas deveriam ser usadas com cuidado e não com base em qualquer generalização (Aiticin, 2000). 5.3.1 Sílica ativa A sílica ativa é um subproduto da fabricação do silício metálico, das ligas de ferro- silício e de outras ligas de silício. O silício e as sua ligas são produzidos em fornos de arco elétrico imerso onde o quartzo é reduzido na prezença de carvão (e ferro durante a produção das ligas ferro-silício). Durante a redução da sílica, dentro do arco elétrico, um subóxido de silício, SiO, é produzido. Como esse gás escapa para a parte superioe da carga, ele se resfria, condensa e oxida na forma de partículas finíssimas de sílica. Essa partículas são coletadas por um sistema de eliminação de pó (Aiticin, 2000). A sílica ativa é disponível atualmente em quatro diferentes formas: em bruto, como produzida, em forma de nata de sílica ativa, em forma desnsificada e misturada como cimento Portland (Aiticin, 2000). Comparada com outros materiais cimentícios suplementares, as características peculiares que tornam a sílica ativa um material pozolânico muito reativo são o seu teor muito alto de SiO2, o seu estado amorfo e a sua extrema finura (Aïtcin, 2000). Os efeitos benéficos da sílica ativa na microestrutura e nas propriedades mecânicas do concreto são devidos não apenas à rápida reação pozolânica, mas também ao efeito físico das partículas da sílica ativa, o qual é conhecido como “efeito fíler”. Além disso, a sílica ativa tem um efeito químico relacionado com a germinação de cristais de portlandita, Ca(OH)2 (Aiticin, 2000). Devido à sua finura, as partículas de sílica ativa podem preencher os vazios entre as
  33. 33. 33 partículas maiores do cimento, quando elas estão bem desfloculadas na presença de uma dosagem adequada de superplastificante. Diz-se que o efeito fíler é também responsável pelo aumento na fluidez dos concretos com uma relação água/aglomerante muito baixa. Por conseguinte, devido às suas características físicas únicas, a matriz sólida resultante que inclui sílica ativa é densa ainda antes que quaisquer ligações químicas entre as partículas do cimento tenham se desenvolvido (Aiticin, 2000). Devido ao tamanho extremamente reduzido de suas partículas, a adição de sílica ativa reduz drasticamente tanto a exsudação interna como superficial da mistura. Essa exsudação reduzida é muito importante do ponto de vista microestrutural, porque transforma radicalmente as características microestruturais da zona de transição entre a pasta de cimento e os agregados e entre a pasta de cimento e o aço da armadura. Essas zonas de transição são as mais compactas do que a relativamente porosa geralmente obtida quando o concreto não contém qualquer sílica ativa (Aiticin, 2000). 5.3.2 Escória de alto-forno A escória ou a escória de alto-forno finamente granulada, é o subproduto da manufatura do ferro-gusa num alto-forno. Todas as impurezas contidas no minério de ferro e no coque passam para a escória de alto-forno. Como todas essas impurezas poderiam resultar numa mistura com um ponto de fusão muito alto, o que poderia ser antieconômico, agentes fundentes são adicionados à carga do alto-forno de modo que composição química resultante das impurezas fique dentro de uma região muito bem definida do diagrama de fases SiO2 – CaO – Al2O3, correspondendo a uma das duas áreas de temperaturas de fusão mais baixas dentro desse diagrama. Assim, do ponto de vista químico, a escória tem uma composição muito constante que os metalurgistas observam, pois qualquer desvio dela traduz-se em demandas significativas de energia e em custos adicionais (Aiticin, 2000). A escória fundida tem uma massa específica muito mais baixa, cerca 2,8 g/cm³, do
  34. 34. 34 que o ferro-gusa, que está acima dos 7,0 g/cm³, e assim a escória derretida flutua no topo do ferro-gusa derretido e pode ser drenada separadamente (Aiticin, 2000). A escória pode ser resfriada de duas maneiras diferentes. Na primeira, ela pode ser deixada resfriar lentamente de tal maneira que ela se cristaliza principalmente na forma de melilita, uma solução sólida de ackermanita e gelenita. Quando resfriada dessa maneira, a escória de alto-forno é cristalizada e pode ser usada como agregado no concreto, no asfalto e como lastro de cobertura ou para construir estradas e embarcadouros, mas ela não tem praticamente valor hidráulico e não usada como material cimentício suplementar, mesmo que finamente moída (Aiticin, 2000). Contudo, se a escória é resfriada rapidamente quando sai do alto-forno, ela solidifica numa forma vítrea e pode então desenvolver propriedades cimentícias, se adequadamente moída e ativada. O resfriamento da escória pode ser realizado de três diferentes modos. A escória fundente pode ser (Aiticin, 2000): 1. Lançada em um grande recipiente de água onde ela se desintegra em pequenas partículas como uma areia grossa, também denominada “escória granulada”; 2. Resfriada rapidamente por um forte jato de água assim que ela escorre do alto- forno em calhas metálicas. Aqui, ela também é transformada numa areia, que também é chamada de “escória granulada”; 3. Projetada através de ar por uma roda especial, de tal forma que o resfriamento rápido se dá pela combinação da ação da água e do ar. Neste caso, a escória resfriada tem a forma de “pellets” mais ou menos esféricas e porosas, é chamada de “escória peletizada”. Esse “pelletes” podem ser usados como agregado leve na fabricação de blocos de concreto ou podem ser moídos para fazer um pó cimentício. Assim, como um material cimentício suplementar, a escória possui algumas características úteis: ela tem uma composição química que não varia demais porque deve estar dentro de uma área bem definida de composição no diagrama de fases SiO2 – CaO – Al2O3. Podem existir algumas diferenças nos teores químicos do MgO
  35. 35. 35 e do Al2O3 das escórias, dependendo do uso de olivina como um agente de fusão no lugar do calcário, mas isso não muda drasticamente as propriedades hidráulicas da escória quando usada como um material cimentício suplementar (Aiticin, 2000). A característica crítica que deve ser checada cuidadosamente quando se usa escória é sua vitrificação, pois as suas propriedades hidráulicas estão estreitamente ligadas a essa característica. Se a temperatura da escória estiver um pouco baixa, significando que alguns cristais poderiam estar presentes na fase fundente, quando o resfriamento rápido, a escória pode tornar-se menos reativa do que outra mais quente que seria mais vitrificada. Escórias bem resfriadas podem ter uma cor amarela pálida, bege ou cinza, enquanto escórias frias têm uma cor mais escura variando do cinza escuro até o marrom escuro (Aiticin, 2000). Um modo fácil de verificar se a escória foi bem resfriada é obter difratogramas de raios X. Na ausência de quaisquer cristalóides, o diagrama apresenta uma crista centrada no pico principal da melilita (Aiticin, 2000). A escória pode ser misturada com o cimento depois da moagem do clínquer ou junto como o clínquer, ou então ser vendida separadamente aos produtores de concreto, como material cimentício suplementar. Materiais misturados são mais comuns na Europa, enquanto o uso de escória como um ingrediente à parte prevalece na América do Norte (Aiticin, 2000). A adição de escória em misturas de cimento Portland geralmente reduz a demanda de água e melhora a trabalhabilidade do concreto. Os grãos de escória apresentam superfície limpa e lisa, apesar da forma angulosa, com planos de deslizamento que favorecem a trabalhabilidade, auxiliada também pela menor velocidade de hidratação. A exsudação do concreto é reduzida com o emprego de escória com elevada finura. O calor de hidratação diminui com o aumento do teor de escória, sendo significativo o decréscimo para 70% da adição. Para outros teores de adição (85%), o calor aumenta com o aumento da relação água/aglomerante e com a finura da escória. O decréscimo da finura da escória retarda o pico da curva do calor de hidratação, diminuindo também o seu valor, entretanto, relatam que a finura da
  36. 36. 36 escória parece não influenciar significativamente na elevação adiabática da temperatura do concreto. 5.3.3 Cinza volante Cinzas volantes são partículas pequenas coletadas pelos sistemas antipó das usinas de energia que queimam carvão. Cinzas volantes podem ter composição química e de fases diferentes, pois estão relacionadas exclusivamente com a quantidade de impurezas contidas na queima do carvão na usina de energia. O carvão da mesma jazida usado na mesma usina produzirá quase a mesma cinza volante. Todavia, a composição química das cinzas volantes de diferentes usinas pode variar (Aiticin, 2000). Do ponto de vista físico, as cinzas volantes podem também ser muito diferentes umas das outras. Elas podem aparecer como partículas esféricas simples, com uma distribuição granulométrica similar à do cimento Portland, ou podem conter algumas cenosferas, isto é, esferas ocas. Em alguns casos, elas podem também conter partículas angulosas (Aiticin, 2000). Do ponto de vista químico, as diferentes cinzas volantes disponíveis podem ser classificadas em grandes famílias; por exemplo, a ASTM reconhece dois tipos de cinzas volantes na sua Especificação C618-94a para Cinzas Volantes de Carvão e Pozolana Crua ou Calcinada para Uso como Adições Minerais em Concreto de Cimento Portland: Cinza Volante Classe F e Classe C. A cinza volante Classe F é usualmente produzida em usinas de energia queimando antracito ou carvão sub- betuminoso extraído, por exemplo, da parte leste dos EUA. De outro lado, a cinza volante Classe C é produzida pela queima da lignita ou de carvão betuminoso, por exemplo, das regiões sul e oeste dos EUA. Essas cinzas volantes são caracterizadas por um teor elevado de cálcio (Aiticin, 2000). Na frança, as cinzas volantes são classificadas em três grupos: as sílico-aluminosas, que correspondem basicamente à classe F da ASTM, as sílico-cálcicas, que
  37. 37. 37 correspondem basicamente à Classe C e as sulfo-cálcicas, que têm ao mesmo tempo um alto teor de cálcio e um alto teor de enxofre (Aiticin, 2000). A despeito dos méritos dessas diferentes classificações, não é sempre fácil classificar uma dada cinza volante numa particular categoria e predizer o seu comportamento pozolânico. Descobriu-se que a maioria das cinzas volantes são materiais pozolânicos, mas que algumas podem não ser, enquanto outras são autocimentícias (Aiticin, 2000). Em todo caso, para participar em qualquer reação pozolânica, uma determinada cinza volante deve conter uma quantidade significativa de material vítreo e a melhor maneira de verificar isso é fazer um difratograma de raios X (Aiticin, 2000). 5.4 Classes do concreto de alto desempenho A divisão dos concretos de alto desempenho em cinco classes não é tão arbitrária como parece à primeira vista, mas deriva de uma combinação da experiência com o atual estado da arte. Essa classificação pode converter-se em norma em futuro próximo, à medida que se desenvolve a nossa compreensão dos diferentes fenômenos envolvidos na produção do concreto de alto desempenho. A faixa de alta resistência tem sido dividida em cinco classes correspondendo a incrementos de 25 Mpa (Aiticin, 2000). Tabela 5-6 – Classes diferentes de concreto de alto desempenho (Aiticin, 2000). Resistência à compressão (Mpa) 50 75 100 125 150 Classe de concreto de alto desempenho I II III IV V A classe I representa um concreto de alto desempenho tendo a resistência à compressão entre 50 e 75 Mpa, a classe II entre 75 e 100 Mpa, a classe III entre 100 e 125 Mpa, a classe IV entre 125 e 150 Mpa e a classe V acima de 150 Mpa (Aiticin, 2000).
  38. 38. 38 Para ser um pouco mais preciso, essas resistências à compressão correspondem a valores médios obtidos aos 28 dias, com corpos-de-prova cilíndricos de 100x200 mm, curados sob as condições de norma usadas para concretos usuais. Essas não são resistências especificadas ou de projeto, pois o desvio padrão da produção concreto tem que ser levado em consideração (Aiticin, 2000). 5.5 Métodos de dosagem do cad De acordo com Aiticin (2000), diversos métodos têm sido propostos para calcular as proporções de uma mistura de concreto de alto desempenho. Os três abordados são o proposto pela Comissão ACI 363 para concretos de alta resistência, o proposto por de Larrard em 1990 e o método simplificado apresentado por Mehta and Aїtcin (1990). 5.5.1 Dosagem de concreto de alto desempenho A dosagem é a forma utilizada para se determinar as proporções dos materiais constituintes necessários para a produção de um concreto que atenda a determinadas propriedades pré-fixadas. Estas propriedades são, em geral, resistência mecânica, durabilidade e trabalhabilidade (Cordeiro, 2001). Segundo Helene e Terzian (1992) a dosagem pode ser entendida como o proporcionamento adequado dos materiais constituintes, como o atendimento das seguintes condições principais: • Exigências de projeto; • Condições de exposição e operação; • Tipo de agregado disponível economicamente; • Técnicas de execução; • Custo. Para Mehta e Monteiro (1994) o proporcionamento de materiais é mais uma arte que uma ciência, tendo em vista a complexidade de fatores envolvidos, os quais exigem
  39. 39. 39 um amplo conhecimento das propriedades do concreto. Rougeron e Aïtcin (1994) apud Cordeiro (2001) compartilham desta opinião, porém destacam que os princípios básicos para o proporcionamento do concreto devem ser bem conhecidos, e a tecnologia atual oferece muitos meios para a sua obtenção. Segundo Cordeiro (2001), diversos métodos têm sido propostos e utilizados na dosagem e na quantificação do concreto de alto desempenho, dentre os quais destacam-se os sugeridos por: de Larrard (1990); Mehta e Aïtcin (1990); ACI 363 (1993); Rougeron e Aïtcin (1994); Domone e Soutsos (1994); Day (1996); O´Reilly (1998); Bharatkumar et al. (2001). Aïtcin (1998) apud Cordeiro (2001) comenta que a diversidade de trabalhos sobre dosagem resulta do fato do concreto estar se tornando um material mais complexo do que uma simples mistura de cimento, agregados e água, e é cada vez mais difícil predizer suas propriedades teoricamente. Carino e Clifton (1991) apud Cordeiro (2001) enfatizam a maior complexidade no proporcionamento de materiais para o concreto de alto desempenho, quando comparado com métodos tradicionais de dosagem de concretos convencionais (20 MPa a 40 Mpa). Conforme Cordeiro (2001), o uso de materiais pozolânicos em combinação com o cimento Portland é freqüente. Os agregados devem ser cuidadosamente selecionados para a obtenção de alta resistência e/ou alto módulo de elasticidade. Aditivos químicos são necessários para garantir a trabalhabilidade do concreto e elevar sua durabilidade. O´Reilly (1998) apud Cordeiro (2001), comenta que um dos objetivos fundamentais de um processo de dosagem é criar uma metodologia que considere as condições próprias de cada lugar e os recursos materiais disponíveis, para atingir características pré-definidas, sem, obviamente, elaborar regras gerais de aplicação do concreto.
  40. 40. 40 5.6 Processando o concreto de alto desempenho De acordo com o ACI 363 (1991) apud Cordeiro (2001) os meios normalmente utilizados para a produção do concreto de alto desempenho são semelhantes aos utilizados nos concretos usuais. Entretanto, a escolha e o controle dos materiais são mais críticos para o concreto de alto desempenho, na medida em que a relação água/aglomerante é baixa. Aïtcin (1998) apud Cordeiro (2001) comenta que a participação do concreto de alto desempenho no mercado ainda é muito pequena, razão pela qual não se justifica o uso de técnicas diferenciadas para a produção, o transporte e o seu lançamento, exceto em aplicações especiais. 5.7 Mistura O concreto de alto desempenho pode ser produzido tanto na obra quanto em usinas concreteiras. Devem ser observados, no entanto: o tipo de balança utilizada para cada material, a umidade dos agregados, as condições climáticas do local de concretagem, o tipo de misturador e o tempo de mistura (ACI 363, 1991 apud Cordeiro, 2001). De acordo com Aïtcin (1998) apud Cordeiro (2001), o tempo de mistura é usualmente maior para o concreto de alto desempenho do que para concretos usuais. Devido a diversidade dos materiais empregados na confecção de um concreto é difícil formular regras específicas para a mistura. A introdução do superplastificante na mistura deve ser também avaliada para obter a maior eficiência. 5.8 Transporte O transporte do concreto deve ser efetuado o mais rápido possível a fim de minimizar os efeitos de enrijecimento e perda de trabalhabilidade. O método e equipamento utilizados devem levar em conta aspectos econômicos e técnicos de forma a assegurar que o concreto não irá segregar-se. As condições de uso, os materiais utilizados, o acesso a obra, a capacidade requerida, o tempo de entrega e
  41. 41. 41 as condições climáticas, são alguns fatores que interferem na escolha do método e equipamento adotado para o transporte (Cordeiro, 2001). Segundo Mehta e Monteiro (1994) o principal problema enfrentado durante o transporte do concreto de alto desempenho é a perda de consistência ou fluidez com o tempo. Isto é resolvido com dosagens repetidas de aditivos superplastificantes ou com o uso de aditivo retardador de pega. A utilização de dosagens sucessivas de superplastificantes deve ser utilizada com cautela com relação a segregação do concreto. Testes de compatibilidade entre o aditivo retardador e o superplastificante devem ser efetuados para assegurar o máximo tempo possível da trabalhabilidade requerida em projeto. 5.9 Lançamento O lançamento do concreto de alto desempenho pode ser realizado segundo os métodos tradicionalmente usados, como linhas de bombeamento, guindastes, caçambas e correias transportadoras. O lançamento, em geral, é mais simples quando comparado com concretos usuais, devido a maior trabalhabilidade do concreto de alto desempenho, promovida pelo uso de superplastificantes e aditivos minerais (Cordeiro, 2001). 5.10 Adensamento Segundo Cordeiro (2001) a finalidade do adensamento é alcançar a maior compacidade possível da massa de concreto. O ACI 363 (1991) apud Cordeiro (2001) recomenda que a vibração mecânica interna seja utilizada para concreto de alto desempenho. Usualmente o concreto de alto desempenho apresenta um abatimento alto. Acredita-se então que não há necessidade de vibração intensa. Porém devido à sua consistência viscosa e alta coesão, grandes bolsas de ar e bolhas ficam aprisionadas e devem ser eliminadas pelo adensamento (Aitcin, 1998 apud Cordeiro, 2001). Mehta (1996) apud Cordeiro (2001) destaca que a vibração adequada faz com que o excesso de água na mistura seja levado para a superfície onde é perdido por evaporação.
  42. 42. 42 5.11 Cura A cura, um dos procedimentos mais críticos na confecção de um concreto, tem como função principal manter a umidade da mistura durante o período de hidratação dos materiais cimentícios, além de minimizar a retração. A cura em concreto de alto desempenho é altamente recomendada em função da baixa relação água/aglomerante e alto teor de materiais cimentícios, sendo essencial para garantir a durabilidade adequada de superfícies expostas, desenvolvimento das resistências mecânicas e controle da fluência e retração. Sabe-se que a falta de uma cura adequada pode influenciar negativamente na qualidade final do concreto, independente dos cuidados com preparo, transporte, lançamento e adensamento (Cordeiro, 2001). As adições minerais trazem como conseqüência o refinamento dos poros da pasta de cimento e da zona de transição por meio de suas ações de densificação e de atividade pozolânica (Mehta e Monteiro, 1994). Desta forma, o concreto de alto desempenho pode alcançar uma estrutura porosa descontínua e de baixa permeabilidade com poucos dias de hidratação, reduzindo o tempo de cura quando comparado com o concreto convencional (Cordeiro, 2001). Aïtcin (1998) apud Cordeiro (2001) considera 7 dias como um período longo para reduzir drasticamente a retração do concreto. Em todo caso Cordeiro (2001) conclui que a cura com água nunca deve ser inferior a 3 dias. Ramezanianpour e Malhotra (1995) apud Cordeiro (2001) estudaram o comportamento de diferentes concretos com adições minerais (escória de alto-forno, cinza volante e sílica ativa), com relação água/aglomerante de 0,50, em diferentes tipos de cura: cura úmida após desmoldagem; cura a temperatura ambiente; cura a temperatura ambiente após 2 dias de cura úmida; e cura a temperatura de 38º C com umidade relativa do ar de 65%. Os concretos com cura úmida apresentam, após 180 dias, melhores resultados de resistência à compressão, permeabilidade e penetração de cloretos. Já os concretos que não receberam cura após desmoldagem foram os que mostraram piores desempenhos nas propriedades.
  43. 43. 43 6 ESTUDO DE CASO 6.1 Edifício e-tower Dados: Proprietário: Incorporadora Munir Abbub Construção: Tecnum Construtora Tecnologia do Concreto: Eng. Paulo Helene e Concreto Engemix Projeto Estrutural: França & Associados Arquitetura: Aflalo & Gasperine O E-tower possuí 162 m de altura (do piso do 4° subsolo à cobertura) com 42 pavimentos onde serão instalados escritórios de altíssimo padrão, 800 vagas de garagem, auditório, heliponto, dois restaurantes, academia de ginástica, piscina semi-olímpica aquecida na cobertura, 15 elevadores, 2 escadas rolantes, geradores para suprimento de 100% de energia do prédio, ar condicionado central com volume de ar variável (VAV), piso elevado nas áreas de escritório, sistemas inteligentes de automação e supervisão predial, totalizando 52.000 m² de área construída (Hartmann e Helene, 2005). As dimensões deste projeto oferecem uma idéia dos esforços que os pilares e fundação estariam submetidos: a sapata principal do edifício possui área de 392 m², consumindo um volume de concreto de 805 m³, suficiente para executar um edifício de 4.000 m². Os pilares que se apóiam nesta sapata gigante possuem carga total de 27.000 toneladas. Na fachada norte, o arquiteto criou uma malha em que os pilares aparecem a cada 5 m, tomando esta medida como múltiplo de 1,25 m, a cada quatro módulos. Estes pilares suportam cargas bastante altas, que oscilam entre 1380 e 1820 toneladas, as quais exigem seções resistentes próximas a 0,9 m x 0,9 m, para concreto de fck 40 MPa, valor que foi empregado para todo edifício (Hartmann e Helene, 2005).
  44. 44. 44 Figura 6.1 – Concretagem da “super” sapata, concreto com gelo (Hartmann e Helene, 2005) No entanto, por especificações de projeto, nas vagas de estacionamento era indispensável que as dimensões máximas destes elementos estruturais não ultrapassem a 0,7 m x 0,6 m, devido a uma grande razão: As distâncias entre pilares não podiam ser inferiores a 4,2 m, para permitir a existência de 2 espaços de estacionamento entre eles, sendo a distância de 4,40 m o mais aconselhável. Cabe lembrar que nessa região da cidade (Vila Olímpia) a questão estacionamento é essencial (Hartmann e Helene, 2005). 6.1.1 Fôrmas A obra foi subdividida nos setores A, B e C o setor B primeiro a ser executado, composto de 3 lajes de Sub-Solos, Térreo, Mezanino, 1° e 2° Pavimento com fornecimento de aproximadamente 3.500 m² de painéis para formas. O estudo e detalhamento dos projetos específicos foram realizados visando não apenas o aproveitamento vertical das fôrmas no setor B, como também o aproveitamento futuro no setor C, bloco com características estruturais, semelhantes ao setor B e em fase de execução. Além de todo detalhamento dos projetos, a obra teve acompanhamento permanente de técnicos, durante as montagens, concretagens e desformas, buscando garantir além do correto aproveitamento dos painéis, o
  45. 45. 45 cumprimento do cronograma imposto pela obra. (Hartmann e Helene, 2005). Nos setores B e C, adotou-se o procedimento de montagem total das fôrmas, para concretagem inicialmente dos pilares e numa segunda etapa das vigas e lajes (Hartmann e Helene, 2005). Apesar da existência de grua, os painéis foram dimensionados de modo a permitir o manuseio sem dificuldades (Hartmann e Helene, 2005). No setor A, bloco principal composto de torre com 42 pavimentos, da mesma maneira que nos 2 outros setores, houve a preocupação de um estudo de fôrmas, visando o maior número possível de utilizações, tendo sido fornecidos aproximadamente 7.500 m² (Hartmann e Helene, 2005). Em função das características estruturais e, particularmente, às dimensões dos pilares, principalmente daqueles do núcleo, optou-se pela concretagem dos pilares "solteiros" e posterior montagem e concretagem das vigas e lajes. Os painéis foram dimensionados e estruturados de tal forma a permitir sua fácil montagem e desforma com a utilização da grua (Hartmann e Helene, 2005). 6.1.2 Concreto O concreto de mais alta resistência já empregada em obra no Brasil foi empregado na concretagem de 5 (cinco) pilares de 7 pavimentos com uma resistência média a compressão de 125 MPa. 0 concreto de altíssimo desempenho empregado foi pigmentado na cor terracota. Na Figura 6.2 esta apresentado um pilar de 125 MPa do subsolo comparado ao pilar de 40 MPa também do subsolo. Adotar uma resistência maior permitiu a redução da seção dos pilares contribuindo para o cumprimento das exigências arquitetônicas (Hartmann e Helene, 2005).
  46. 46. 46 Figura 6.2 – (a) Pilar de alto desempenho do subsolo, comparado com (b) pilar com fck 40 MPa também do sub-solo. A redução da dimensão permite cumprir as exigências arquitetônicas (Hartmann e Helene, 2005) Para a obtenção de uma resistência tão alta como a alcançada, é necessário um controle rigoroso desde a seleção dos materiais a serem empregados, passando pela cuidadosa proporção dos materiais (dosagem de cimento, areia, pedra, água e aditivos), até a chegada do concreto na obra e seu lançamento e adensamento nas formas. No que diz respeito aos materiais empregados deve-se verificar a compatibilidade entre o tipo de cimento e os aditivos empregados e a qualidade dos agregados. Na obra, os cuidados são referentes aos processos de lançamento, de adensamento (vibração do concreto), de cura e de desforma. No caso da obra do edifício e-Tower, toda a água da mistura foi substituída por gelo para garantir a temperatura ideal de lançamento e evitar superaquecimento e fissuração posterior devido ao calor liberado pela reação química entre o cimento e a água. Para viabilizar técnica e economicamente a execução de tal concreto, foram empregados aditivos superplastificantes de ultima geração que garantiram a plasticidade do concreto com baixos consumos de água (relação água/cimento torno de 0,20) (Hartmann e Helene, 2005).
  47. 47. 47 Após a seleção dos materiais, o traço foi confeccionado com a dosagem apresentada na Tabela 6.1. Tabela 6-1 – Materiais empregados no HPCC. Cimento CP V – ARI 1,0 Agregado graúdo Brita 1 - Basalto 1,65 Agregado miúdo Areia quartzosa itaporanga 0,88 Pigmento Óxido de ferro Bayer 4% Sílica ativa ou metacaulim Silmix ou Metacaulim 15% Aditivos Superplastificante com base de policarboxilatos 1% Estabilizador de hidratação 0,5% Fonte: Hartmann e Helene. 6.1.3 Mistura A mistura do concreto era realizada na Engemix de Taboão da Serra (SP), por ser um local de menor movimento de caminhões betoneira o que possibilitava um controle mais rigoroso dos materiais empregados. Eram controladas as temperaturas dos materiais e a umidade dos agregados em todas as concretagens. O aditivo superplastificante e o aditivo estabilizador de hidratação eram dosados na central de concreto e toda a água do traço foi substituída por gelo, o que permitiu que a temperatura do concreto permanecesse em torno dos 21° C na obra, onde a temperatura ambiente estava entre 25° C e 31°C (a maioria das concretagens foi executada no verão). A Figura 6.3 apresenta a colocação destes materiais no caminhão betoneira (Hartmann e Helene, 2005).
  48. 48. 48 Fonte: Hartmann e Helene. (a) (b) Figura 6.3 – (a) colocação do aditivo superplastificante (b) Colocação do gelo. (Hartmann e Helene, 2005) 6.1.4 Transporte do concreto O transporte da central até a obra durava em torno de 50 minutos. Na maioria das concretagens foram empregados dois caminhões betoneira, cada um com 4 metros cúbicos de concreto, o que possibilitava a concretagem dos cinco pilares (Hartmann e Helene, 2005). 6.1.5 Lançamento e adensamento A concretagem dos pilares foi realizada com caçambas e gruas, o adensamento feito com vibrador mecânico de imersão e com martelos de borracha nas faces das formas. Devido ao alto consumo de cimento, uso de sílica ativa, pigmento e aditivo superplastificante e ainda de uma baixíssima relação água/cimento este concreto apresentou alto grau de coesão e em nenhum momento foi observada a segregação da mistura, permitindo assim, a descarga do concreto sem interrupções. A Figura 6.4 apresenta o lançamento do concreto com caçamba e grua. (Hartmann e Helene, 2005)
  49. 49. 49 Fonte: Hartmann e Helene. Figura 6.4 – Lançamento do concreto com a caçamba e grua. 6.1.6 Cura As fôrmas permaneceram por aproximadamente 72 horas, e quando foram retiradas observou-se que nenhum pilar apresentou falhas de concretagem tais como "bicheiras" ou ninhos. (Hartmann e Helene, 2005). 6.1.7 Controle da qualidade Um controle tecnológico rigoroso foi conduzido em obra e em laboratório para garantir que as exigências de projeto fossem atingidas. O controle de qualidade foi realizado pela Testin e confirmado esporadicamente pela ABCP e pelo IPT. Para o controle da qualidade realizado pela ABCP foram moldados corpos-de-prova para a realização de ensaios nos concretos de alta resistência (fck 125 MPa) e nos concretos de fck igual a 35 MPa (também empregados na obra e-Tower), cujos resultados encontram-se na Tabela 6.2. Tabela 6-2 – Comparação dos resultados dos ensaios realizados pela ABCP para os concretos de
  50. 50. 50 125 MPa e 35 MPa (resistências empregadas na obra e-Tower) Propriedades HPCC 125 MPa (fck = 115 MPa) Concreto com 33 MPa (fck = 25 MPa) Resistência à Compressão axial NBR 5739 7 dias 111 MPa 18 MPa 28 dias 125 MPa 33 MPa 63 dias 141 MPa 37 MPa 91 dias 155 MPa 40 MPa Módulo de Deformação NBR 7583 28 dias 47 GPa 33 GPa Resistência à Compressão diametral NBR 7222 28 dias 10 MPa 3,3 MPa Profundidade de Carbonatação 25 ºC, UR 65%, CO2 5% 91 dias zero 28 mm Determinação da absorção de água, massa específica e índice de vazios NBR 9778 Absorção após imersão (%) 0,35 % 5,1 % Absorção após imersão e fervura (%) 0,41 % 5,8 % Índice de vazios após saturação (%) 1,00 % 13,2 % Índice de vazios após saturação e fervura (%) 1,10 % 15,1 % Massa específica da amostra seca (g/cm³) 2.500 kg/m³ 2.320 kg/m³ Absorção de água por capilaridade NBR 9779 Absorção de água por capilaridade, após 72 h (g/cm²) 1,20 kg/m² 12,0 kg/m² Ascensão capilar máxima interna, após 72 h (mm) 0 mm 99 mm Penetração de íons cloretos (ASTM C 1202) – Carga passante (C) 43 C 8.000 C Determinação da velocidade de propagação de onda ultra-sônica NBR 8802 (m/s) 4.950 m/s 3.250 m/s Índice Esclerométrico ASTM C 85 52 % 27 %
  51. 51. 51 7 ANÁLISE OU COMPARAÇÃO/CRÍTICA São muitas as vantagens praticas do uso do CAD: a redução da área da seção dos pilares e conseqüente ganho de área útil nos pavimentos (no caso do CAD do e- tower, uma vaga de estacionamento tem um custo aproximado de U$ 5.000. Com o emprego do CAD nesta obra foi possível um ganho de 16 vagas a mais, o que equivale a quase U$ 80.000, de acordo com os dados fornecidos pela Tecnum). Com as peças estruturais de menores dimensões, economiza-se no volume do concreto, na área de fôrma e na mão-de-obra de execução (redução de 52% do volume de concreto a ser empregado nos pilares, representando uma economia de aproximadamente 7%, quando comparado ao uso de um concreto de fck 40 MPa). Concretos de alto desempenho apresentam reduzida relação água/cimento (relação entre a massa de água e a massa de cimento do concreto), proporcionando a obtenção de concretos mais duráveis, menos permeáveis e menos porosos. Com a redução da relação água/cimento, as resistências são maiores e o prazo de desforma da estrutura pode ser menor. O CAD empregado no e-Tower além de todas as características acima citadas ainda garantiu a facilidade de execução apesar da reduzida relação água/cimento, o uso de aditivos superplastificantes de ultima geração permitiu ao concreto elevada trabalhabilidade, e o uso de aditivo estabilizador de hidratação e de gelo contribuíram para a manutenção desta trabalhabilidade, facilitando a descarga em obra, o lançamento do concreto nos pilares (com caçamba) e resultando em um perfeito acabamento (não foram observados ninhos de concretagem nos pés dos pilares decorrente da má compactação).
  52. 52. 52 8 CONCLUSÕES O CAD tem se desenvolvido muito nos últimos anos no Brasil e no exterior. O seu crescente uso se deve às excelentes características que superam as dos concretos convencionais, entre as quais podem ser citadas no concreto no estado endurecido: resistências elevadas (inicial e final), elevada durabilidade devido a redução da permeabilidade e ainda excelentes características apresentadas no concreto no seu estado fresco tais como baixa segregação e exsudação, trabalhabilidade elevada e manutenção da trabalhabilidade. No estudo de caso foi concluído que a utilização do CAD foi de muita importância para o aumento da área útil do estacionamento e consequentemente com o ganho de vagas, vale concluir que o CAD tem um valor muito elevado em relação a concretos convencionais sendo que seu uso só terá vantagens em obras que a relação custo x beneficio valera a pena.
  53. 53. 53 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aiticin, P. R., (2000) Concreto de Alto Desempenho, Trad. Giammusso, S. E. 1ª ed., São Paulo: Editora Pini. Almeida, l. R., (1994) A influência dos agregados na qualidade dos concretos de alto desempenho. Revista do Ibracon, N. 9, Agosto, pp. 36 – 41. Amaral Filho, E. M. – Concreto de alta resistência. Revista IBRACON, n.4, Ano 2, Abril/Maio/Junho/1992, pp. 40 – 49. Amaral Filho, E. M. (1989) Concretos de alta resistência: o futuro das estruturas. 11º Simpósio de Aplicação da Tecnologia do concreto, São Paulo, 50 p. Associação Brasileira de Cimento Portland (1999) Guia básico de utilização do cimento Portland – BT-106. 5ª ed., São Paulo, 28 p. Associação Brasileira de Normas Técnicas (1991) Cimento Portland composto: NBR 11578. Rio de Janeiro. Associação Brasileira de Normas Técnicas (1983) Agregado para concreto: NBR 7211. Rio de Janeiro. Associação Brasileira de Normas Técnicas (1992) Aditivos para concreto de cimento Portland: NBR 11768 – EB-1763. Rio de Janeiro. Associação Brasileira de Normas Técnicas (1996) Concreto – Preparo, controle e recebimento: NBR 12655. Rio de Janeiro. Bucher, H. R. E. (1988) Desempenho de aditivos redutores de água de alta eficiência em pastas, argamassas ou concretos. In: Anais da 30ª Reunião do Instituto Brasileiro de Concreto – REIBRAC, Rio de Janeiro, pp. 609 – 625.
  54. 54. 54 Cordeiro, G. (2001) Concreto de alto desempenho com metacaulinita. Dissertação (mestrado) M. Sc. Em Ciências de Engenharia. Universidade Estadual do Norte Fluminense. Campos dos Goytacazes, RJ, 2001. Evangelista, A. C. J. (1996) Produção e propriedades de concretos leves de alta resistência, Tese de Mestrado, COPPE-UFRJ. Gomes, P. C. C., Shehata, L. C. D., Almeida, I. R. (1995) Estudo cpmparativo de materiais para produção de concreto de alta resistência. In: Anais da 37ª Reunião do Instituto Brasileiro de Concreto – REIBRAC, Goiânia, pp. 401 – 413. Gonçalves, J. R. A., Almeida, I. R., Shehata, L. C. D. (1994) Influência do tipo de agregado graúdo nas propriedades do concreto de alta resistência. In: Anais da 36ª Reunião do Instituto Brasileiro de Concreto – REIBRAC, Porto Alegre, pp. 339 – 352. Hartmann, C. T., Helene, P., (2005) Estudo de caso concreto de Alto desempenho do edificio E-Tower. Helene, P. R. L., Terzian, P. (1992) Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo: Editora Pini, 349 p. Mehta, P. K., Monteiro, P. J. M. (1994) Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 1ª ed., São Paulo: Editora Pini, 616 p. Neville, A. M. (1997) Propriedades do concreto. Trad. Giammusso, S. E. 2ª ed., São Paulo: Editora Pini, 828 p. Vieira, S. R. S. S., Regattieri, C. E., Baalbaki, M. (1997) Estudo sobre concreto de alto desempenho com cimento CP II – 40 Votoran, São Paulo: Associação Brasileira de Cimento Portland, 72 p.
  55. 55. 55 APÊNDICE
  56. 56. 56 ANEXO

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