CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO – CAD
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CONCRETO USUAL
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FUNDAMENTOS PARA O PROPRIETÁRIO
Objetivo final – obter o maior retorno possível do investimento durante a vida
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FUNDAMENTOS PARA O PROJETISTA
Projetista – palavra final na seleção dos materiais estruturais (?)
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FUNDAMENTOS PARA O EMPREITEIRO
 Papel não muito importante na seleção do material estrutural.
 Propor alternativas de pr...
PRINCÍPIOS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
Ruptura do concreto sob carga de compressão
Do ponto de vista da abordagem mecân...
 Tamanho do grão
➢ em geral, a resistência de uma fase cristalina aumenta com a
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➢ diminuir...
Melhorando a resistência na zona de transição:
 No concreto usual, a zona de transição tem de 0,05 a 0,1 mm de
espessura;...
 Os agregados:
 no concreto usual não é necessária a seleção de agregados mais
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Resistência à compressão:
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Concreto de alto desempenho, CAD

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Conceitos e propriedades do concreto de alto desempenho

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Concreto de alto desempenho, CAD

  1. 1. CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO – CAD Concreto de Resistência Normal/Concreto Comum/Concreto Normal ( ? ) ↕ CONCRETO USUAL Concreto de Alto Desempenho x Concreto de Alta Resistência ( ? ) Concreto de Alta Resistência = Concreto Usual + seleção cuidadosa dos materiais neles empregados; superplastificantes usados como fluidificantes para concretos usuais. Concreto de Alto Desempenho = Relação água/aglomerante muito baixa Fluidez mais elevada Módulo de elasticidade mais alto Resistência à flexão maior Menor permeabilidade Resistência à abrasão melhorada Maior durabilidade Relação água/cimento, água/material cimentício ou água/aglomerante ( ? ) Relação água/cimento – o concreto não contém nenhum outro material cimentício além do cimento Portland. Relação água /material cimentício – cimento Portland com calcário ou fíler de sólica. Relação água/aglomerante – qualquer material finamente moído que é usado na mistura do concreto, tendo finura próxima ou menor do que a cimento Portland. O que é “desempenho” de um concreto? Como pode ser medido? É essencialmente um concreto tendo uma relação água/aglomerante baixa. Quanto? Cerca de 0,40 é a fronteira entre concretos usuais e CAD.
  2. 2. FUNDAMENTOS PARA O PROPRIETÁRIO Objetivo final – obter o maior retorno possível do investimento durante a vida útil da construção. Materiais Estruturais  pouco interesse para o proprietário  satisfaçam as exigências funcionais dentro de custos aceitáveis  acabamentos específicos por razões ligadas à aparência Exemplos:  Aumentar a resistência à compressão de 60 MPa para 75 MPa em uma plataforma submarina projetada para uma lâmina d'água de 300 m resulta uma redução de cerca de 50.000 m3 de concreto e uma economia de 77 milhões de dólares.  Edifícios muito altos com estrutura de aço oscilam demais com ventos fortes e as soluções para contrabalançar essa oscilação tendem a ser caras e apenas parcialmente eficazes.  Two Union Square (1988, Seattle, USA) – todos os inquilinos gozam do mesmo conforto com relação à velocidade do vento.  Cronograma de obra muito apertado – ponte da Île de Ré (1988, França) – acelerar a concretagem das vigas-caixão pré-fabricadas.
  3. 3. FUNDAMENTOS PARA O PROJETISTA Projetista – palavra final na seleção dos materiais estruturais (?) Decisão deve satisfazer:  as exigências funcionais do proprietário  as exigências estéticas do arquiteto  os condicionantes técnicos impostos pelas normas de construção Escolha:  Um projetista em Pittsburg, a capital do aço dos Estados Unidos, selecionar qualquer outra solução que não uma estrutura de aço para os escritórios da sede de uma companhia siderúrgica.  Uma companhia cimenteira abrigaria a sua sede num edifício com estrutura de aço?  Regiões sujeitas a terremotos podem favorecer escolha de materiais dúcteis como o aço, no lugar do concreto. Determinação final do projetista:  percepção técnica e econômica do mercado de construção no qual a estrutura está para ser construída.  Preferência pessoal por um material estrutural – projeto mais eficiente se o projetista usar um material que ele conhece. Exemplos:  Water Tower Place (Chicago,1960) – diminuição da seção dos pilares dos andares inferiores, diminuindo o peso próprio da edificação e aumentando o espaço útil. A resistência à compressão do concreto diminuiu progressivamente de 60 MPa, ao nível do solo, para 30 MPa, no topo do edifício. Essa redução permitiu que as fôrmas metálicas pré- fabricadas dos pilares pudessem ser usadas em todo o edifício.  Two Union Square (Seattle, 1988) – elevado módulo de elasticidade aumentou a rigidez do edifício, visando amortecer a oscilação nos ventos mais intensos.
  4. 4. FUNDAMENTOS PARA O EMPREITEIRO  Papel não muito importante na seleção do material estrutural.  Propor alternativas de projeto mais econômicas baseadas na sua experiência.  Convencer o proprietário a usar um concreto de alta resistência – determinar quanto o seu uso reduziria o custo final da estrutura. FUNDAMENTOS PARA O FORNECEDOR DE CONCRETO Concreto usual:  Produzir e entregar concreto de 30 MPa não requer habilidade especial ou medidas de alta tecnologia para o controle de qualidade  No concreto usual não requer técnicas inovadoras e agressivas de venda.  Uso estritamente normalizado, literatura abundante sobre como e quando usá-lo.  A concorrência é quase exclusivamente baseada no preço unitário e não na qualidade. CAD:  Material de alta tecnologia, com o qual não se pode trabalhar de forma expedita.  Demanda pesquisa para determinar os constituintesmais adequados disponíveis na região.  Controle de qualidade é imperativo  Promoção bem fundamenta dirigida aos clientes, arquitetos e projetistas  Uso eficiente com o objetivo de criai estruturas mais elegantes e econômicas.  Boa equipe de controle da qualidade, um forte departamento técnico e uma estratégia de venda bem focada.  Investimentos em materiais, equipamentos e pessoal. FUNDAMENTOS PARA O MEIO AMBIENTE  No CAD o poder aglomerante do cimento Portland é usado mais eficientemente.  No concreto usual o consumo de água mais elevado resulta uma microestrutura fraca e porosa  Para uma mesma carga em um determinado elemento estrutural o CAD usa menos cimento e menos agregado.
  5. 5. PRINCÍPIOS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO Ruptura do concreto sob carga de compressão Do ponto de vista da abordagem mecânica da fratura, o concreto pode ser considerado como um material não homogêneo composto de três fases separadas:  A pasta de cimento hidratada;  A zona de transição entre a pasta de cimento hidratada e o agregado;  Os agregados. Melhorando a resistência da pasta de cimento hidratada:  Porosidade ➢ um grande número de poros grandes ou vazios concentrados em um local, reduz a resistência; ➢ quando a relação água/cimento da pasta de cimento hidratada é reduzida, as partículas de cimento ficam mais próximas umas das outras; ➢ para a reduzir a porosidade de uma pasta de cimento hidratada, é necessário reduzir, tanto quanto possível, a quantidade de ar incorporado e a relação água/cimento na pasta fresca de cimento (figura 2). Figura 2: Representação esquemática de duas pastas frescas de cimento tendo uma relação água/cimento de 0,65 e 0,25. Grãos de cimento anidro Água Pasta de cimento fresca 0,65 0,25
  6. 6.  Tamanho do grão ➢ em geral, a resistência de uma fase cristalina aumenta com a diminuição do tamanho do grão; ➢ diminuir a relação/aglomerante favorece a formação dos produtos internos caracterizados por uma textura fina; ➢ o C-S-H de tais produtos internos parece uma fase vítrea altamente compacta quando observado num microscópio eletrônico de varredura (figura 3). Figura 3: Produtos internos da hidratação  Heterogeneidades ➢ com materiais multifase, as heterogeneidades são a origem da perda de resistência; ➢ bolhas de ar incorporadas podem ser consideradas como heterogeneidades microestruturais que poderiam ser minimizadas no CAD quando a resitência é o objetivo final; ➢ os superplastificantes necessários para reduzir a relação água/aglomerante desempenham um papel-chave para melhorar a dispersão das partículas de cimento nas pastas recém-misturadas.
  7. 7. Melhorando a resistência na zona de transição:  No concreto usual, a zona de transição tem de 0,05 a 0,1 mm de espessura;  comparada com a pasta de cimento como um todo, a microestrutura da zona de transição é caracterizada pela presença de grandes poros e grandes produtos cristalinos da hidratação (figura 4); ➢ a redução da relação água/aglomerante e o uso da sílica ativa tendem a reduzir a espessura e a fraqueza da zona de transição (figura 5). Figura 4: zona de transição num concreto de baixa resistência (17,5 MPa) AG: agregado, CH: óxido de cálcio hidratado Figura 5: C – S – H denso num concreto com sílica ativa em torno do agregado. Pode ser notada a ausência da zona de transição
  8. 8.  Os agregados:  no concreto usual não é necessária a seleção de agregados mais resistentes;  no CAD, os agregados devem ser mais resistentes do que a pasta hidratada de cimento e a zona de transição;  a resistência do agregado pode constituir o elo mais fraco no CAD; ➢ controle mais rigoroso da qualidade do agregado com relação à granulometria e ao tamanho máximo ➢ agregado miúdo: areia grossa ➢ agregado graúdo: ➢ rochas duras e densas (calcário e dolomita) ➢ rochas plutônicas (granito, sienito,diorito, gabro e diabase) ➢ partículas equidimensionais (cúbicas) ➢ tamanho máximo do agregado (TMA) de 20 a 25 mm (?) Figura 6: Superfície de ruptura de um concreto usual Figura 7: Superfície de ruptura de um concreto contendo um agregado graúdo fraco
  9. 9. PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO Resistência à compressão:  A “lei” da relação água/aglomerante é apenas válida até a “resistência de ruptura” do agregado graúdo tornar-se o elo mais fraco dentro do CAD.  Quando o agregado graúdo é suficientemente resistente, é impossível formular uma relação geral entre relação água/aglomerante e a resistência à compressão do CAD que pode ser obtida.  Os valores da tabela 1 parecem pertencer a faixas amplas demais.  Somente misturas experimentais podem fornecer os reais valores que podem ser conseguidos. Tabela 1: Resistência à compressão do concreto de alto desempenho em função da relação água/aglomerante Relação a/a Faixa de resistência à compressão máxima MPa 0,40 – 0,35 0,35 – 0,30 0,30 – 0,25 0,25 – 0,20 50 – 75 75 – 100 100 – 125 > 125 Outros temas relacionados com a resistência à compressão:  Resistência inicial à compressão ➢ concreto ideal ➢ permanecer plástico tanto quanto o necessário para ser lançado nas fôrmas facilmente; ➢ tão logo seja lançado, endurecer em poucas horas, sem desenvolver calor excessivo, retração ou fluência; ➢ Não precisar de qualquer tipo de cura. ➢ Fatores que influenciam na pega e endurecimento ➢ temperatura inicial do concreto; ➢ temperatura ambiente: baixa temperatura ambiente pode atrasar o endurecimento do concreto; ➢ aditivos incorporados: quantidade de superplastificantes e retardadores de pega.  Temperatura máxima atingida nas idades iniciais ➢ é função da quantidade de cimento que está realmente se hidratando, e não da quantidade total de cimento presente no traço  Resistência à compressão a longo prazo  Resistência dos testemunhos comparada à dos corpos-de-prova

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