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FMU
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
Discente:
Leandro Domingues Moreno
Docente:
Professor Wander Nassif
São Paulo-SP
Outubro,2013
1. Introdução
Após várias pesquisas chegou-se a um material de alta resistência mecânica,
maiores durabilidade, trabalhabilidade e resistência aos agentes agressivos
o que proporcionaria uma menor despesa com manutenção e reparos. Surge
então o chamado Concreto de Alto Desempenho – CAD.
Os estudos sobre o Concreto de Alto Desempenho produziram resultados
eficientes possibilitando sua aplicação há pouco mais de vinte anos. Com o
desenvolvimento dos aditivos químicos, capazes de modificar algumas de suas
propriedades, aperfeiçoando-o como material de construção, incentivou-se a
pesquisa sobre materiais pozolânicos, pois a ação combinada desses dois
produtos resultou num aperfeiçoamento do concreto.
Hoje em algumas regiões brasileiras o CAD é empregado em pilares de
edificações, em pontes e obras de arte especiais, peças pré- fabricadas,
pisos e pavimentos ou em recuperações estruturais entre outras.
Uma das maiores vantagens desse material é sua reduzida capacidade de carga
por unidade de custos maior do que a obtida em concretos convencionais,
compensando os custos envolvidos na sua produção.
Em estruturas pré-fabricadas as fôrmas, moldes e mesas de moldagens, podem
ser reutilizados mais rapidamente. Já em peças protendidas podem receber a
protensão mais cedo, trazendo benefícios para a velocidade e economia da
obra.
2. Definições
Concreto de Alta Resistência e Concreto de Alto Desempenho
Alguns estudiosos consideram o termo concreto de Alto Desempenho muito
vago. O que é desempenho de um concreto? Como pode ser medido? Já a
definição Concreto de Alta Resistência é bastante específica a não ser
quanto ao limite a partir do qual o concreto usual torna-se de alta
resistência.
Para Pierre-Claude Aiticin, autor do livro High-Peformace Concrete (1998),
um concreto de alto desempenho é essencialmente um concreto tendo uma
relação água/ aglomerante baixa, cerca de 0,40, esse é o valor sugerido
como fronteira entre concretos usuais e concreto de alto desempenho. Quando
relação água/ aglomerante se afasta desse valor as características como
resistência à compressão e retração desses concretos se tornam bem
diferentes.
Uma das definições mais simples, divulgada em 1999 pela então presidente do
American Concrete Institute, Jo Coke: "CAD é o concreto otimizado para uma
determinada utilização".
No Brasil, na ausência de normatização a respeito, o IBRACON, define o CAD
em função da resistência à compressão, que pode ser a classe superior à
C50, ou seja, concretos com resistência característica à compressão (fck),
superior a 50MPa.
3. Materiais e Aditivos
Os concretos são compostos heterogêneos que possuem duas fases; a matriz
aglomerante e os agregados (cargas). É a qualidade intrínseca das fases
pasta e agregados, bem como sua interação a responsável pelo comportamento
dos concretos.
A seleção criteriosa dos materiais é de fundamental importância na
preparação do Concreto de Alto Desempenho, pois é muito difícil conquistar
à uma hora de trabalhabilidade necessária para lançá-lo com segurança e
uniformidade no canteiro, ou alcançar o último MPa de resistência a
compressão.
3.1. Água
A água potável é internacionalmente convencionada como adequada para a
produção do concreto e o seu aspecto quantitativo é fator fundamental para
a produção do CAD.
A dosagem da água depende de diversos fatores, como, a natureza e a dosagem
do cimento, características quanto à forma, tamanho densidade e absorção
dos agregados além de temperatura e a trabalhabilidade do concreto.
3.2. Cimento Portland
Para atingir um concreto com resistência a compressão de 50 a 75 MPa pode
se usar a maioria dos cimentos disponíveis atualmente, porém o desempenho
do cimento em termos de reologia ou seja das propriedades físicas que
influenciam o transporte de quantidade de movimento do fluido, e de
resistência torna-se um fator crítico a medida que a resistência a
compressão almejada aumenta.
Alguns tipos de cimentos não podem ser usados para fazer um concreto de
alto desempenho com resistência entre 75 e 100 MPa. Poucos tipos de
cimentos podem ser usados quando se deseja atingir resistências superiores
a 100 MPa.
Os fatores mais importantes relacionados a esse material são: a natureza, a
uniformidade e a dosagem.
Alguns têm bom desempenho quanto á resistência final, mas é muito difícil
manter a trabalhabilidade desses concretos por tempo suficiente para lançá-
los na obra de forma econômica, com alto grau de uniformidade e
confiabilidade. Para outros a perda de abatimento nas duas primeiras horas
é mínima, ou pode ser facilmente resolvida com o uso de superplastificantes
na obra.
3.3. Superplastificantes
Os superplastificantes são aditivos que têm fundamental importância para
fazer a dispersão das partículas de cimento na mistura, no controle de um
traço com relação água/aglomerante muito baixa e para reduzir a quantidade
de água na mistura.
3.4. Sílica Ativa
A Sílica Ativa é um subproduto da fabricação do silício metálico, das ligas
de ferro-silício e de outras ligas de silício.
Os efeitos benéficos da sílica ativa na microestrutura nas propriedades
mecânicas do concreto são devidos à rápida reação pozolãnica, mas também ao
efeito físico das partículas da sílica ativa, o qual é conhecido como
"efeito fíler"(Sellevold,1987; Rosembergg and Gaids, 1989; Khayat, 1996
apud Aitcin,1998).
As finas partículas de sílica preenchem os vazios entre as partículas
maiores de cimento e também reduzem a exsudação. O efeito fíler é
responsável pelo aumento da fluidez dos concretos com relação água
aglomerante muito baixa
3.5. Escória de Alto-forno
Como próprio nome diz a escória de alto-forno é o subproduto da manufatura
do ferro-gusa num alto-forno. Se resfriada rapidamente quando sai do alto-
forno, ela se solidifica numa forma vítrea e pode então desenvolver
propriedades cimentícias .
3.6.Agregados
É necessário um controle mais rigoroso
da qualidade do agregado com relação à granulometria e ao tamanho máximo,
pois à medida que a resistência do concreto aumenta os agregados podem
sofrer ruptura sob alta tensão.
O uso de uma areia grossa leva a pequeno decréscimo na quantidade da água
de mistura necessária para uma dada trabalhabilidade, o que é importante
para a resistência e vantajoso economicamente.
A seleção do agregado graúdo torna-se mais importante à medida que a
resistência á compressão do concreto aumenta, as rochas duras como o
calcário e a dolomita e as ígneas como granito, gabro e diabase tem sido
usadas com sucesso.
O tamanho máximo do agregado tem efeitos consideráveis em relação à perda
de resistência. As partículas menores do agregado graúdos são geralmente
mais resistentes do que as partículas grandes. Isso porque o processo de
redução do tamanho freqüentemente elimina os defeitos internos do agregado,
tais como poros grandes, microfissuras e inclusões de minerais moles
(Aitcin, 1998). Na ausência de qualquer ensaio de otimização é mais seguro
usar o agregado graúdo de tamanho máximo de 10 a 12 mm, porém não significa
que um agregado de 20 ou 25 mm não possa ser usado ou afete a
trabalhabilidade e a resistência do concreto.
4. Principais Propriedades
4.1. Pasta de Cimento
A pasta de cimento é a mistura de cimento e água, cuja função é promover
trabalhabilidade da mistura e hidratação das partículas de cimento que
consiste principalmente de dois componentes; o silicato de cálcio hidratado
(C-S-H), que é a parte útil, e a fase hidróxido de cálcio (C-H) que
constitui a parte neutra ou prejudicial.
A resistência da pasta de cimento é influenciada por vários fatores, como
natureza e a dosagem do cimento, a idade do material, o grau de hidratação
do cimento a porosidade da pasta e a relação água cimento.
Em comparação com os concretos de relação água/ cimento (A/C) elevada, os
concretos de alto desempenho, com relação A/C baixa, possui uma estrutura
onde as partículas de cimento estão mais próximas permitindo uma hidratação
mais rápida nas menores idades.
Apenas o aumento da dosagem de cimento associada à redução da dosagem de
água, não basta para a obtenção do CAD, pois o próprio aumento do consumo
de cimento acima de certo nível impõe o aumento da dosagem de água para um
concreto com igual trabalhabilidade. Por isso começaram a serem utilizados
os aditivos redutores de água e as adições minerais.
5.2. Propriedades no Estado Fresco
São mais coesos e viscosos, com massa específica real superior a dos
concretos convencionais, da ordem de 2,5 Kg/dm³.
Devido a relação A/C ser baixa, geralmente não apresenta exsudação ou esta
é quase nula, o que pode provocar o surgimento de fissuras devido a
retração plástica em ambientes de altas temperaturas, pouca umidade ou
muita aeração, necessitando de uma atenção mais rigorosa em relação à cura.
5.3. Propriedades no Estado Endurecido
Embora possa atingir resistência à compressão característica de 120 MPa, em
utilizações praticas só atingiu em média 80 MPa, e sua resistência à
tração não ocorre de forma proporcional à resistência á compressão,
podendo atingir 10 MPa.O mesmo ocorre com o módulo de
elasticidade,necessitando algumas reformulações de cálculo, e pode chegar a
50 GPa.
A aderência é favorecida pelo fortalecimento e redução de uma região entre
a armadura e a pasta de cimento.
A fluência específica é reduzida chegando a 1/5 das mediadas nos concretos
convencionais.
O coeficiente de Poisson em geral não se altera (0,2).
O CAD possui uma resistência ao desgaste até dez vezes superior à dos
concretos normais, favorecendo sua aplicação em pisos, pavimentos e
estruturas hidráulicas sujeitas à abrasão.
5.4. Durabilidade
A permeabilidade do CAD é bastante reduzida, dificultando a penetração de
agentes agressivos. Em alguns testes de incêndios as estruturas
apresentaram destacamentos antes daquelas em que se usou concreto
convencional. Isto estaria relacionado à baixa permeabilidade que dificulta
a saída dos vapores d'água, provocando aumento de pressão no interior do
material, capazes de provocar pequenas explosões localizadas. Fibras
plásticas adicionadas á massa reduzem esse problema.
A porosidade pode chegar a menos de 10% metade da medida em concretos
convencionais.
Há uma diminuição em relação ao diâmetro dos poros, em alguns casos houve
eliminação total.
Outra característica importante deste concreto é o seu aumento de
resistência em relação à carbonatação, e ao ataque por sulfatos.
6. Conclusões
O concreto é um dos materiais de construção mais utilizados em todo o mundo
possivelmente porque geralmente necessita de instalações, mão de obra e
equipamentos com baixo nível de sofisticação para a sua produção e
aplicação, além de moldagem com baixo consumo de energia, facilidade de
aplicação execução que promovem a agilidade na construção.
Por tantos motivos a sociedade mundial vai continuar consumindo grandes
quantidades de concreto, em infra-estrutura ou para edificações, porém é
necessária a sua utilização de forma eficiente, além de controlar seu
consumo e reduzir o consumo de cimento no concreto e de clínquer no
cimento, pois na produção do concreto, 90% da emissão de carbono ocorre
nos fornos que queimam o clínquer.
Para tanto se faz necessário o desenvolvimento de estudos tecnológicos para
substituição de parte do clínquer por diversos materiais complementares com
propriedades pozolãnicas, que muitas vezes são tóxicos ou nocivos ao meio
ambiente e que podem ser aproveitados na produção do concreto.
Como se relatou, o Concreto de Alto Desempenho é um material que apresenta
vantagens em relação aos concretos convencionais, embora apresente
comportamentos peculiares que demandam cuidado para assegurar seu
desempenho.
É resultado de evolução tecnológica e inovação, tendo grandes chances de
ter sua utilização cada vez mais ampliada, apresentando-se como uma
proposta de material de construção com características condizentes com as
necessidades do Desenvolvimento Sustentável atual.
Por todas estas razões o uso do concreto de alto desempenho é cada vez mais
crescente, bem como o campo de aplicação torna-se cada vez mais amplo.
7. Referências Bibliográficas
CONCRETO: Ensino, Pesquisa e Realizações/ Ed. G.C.Isaia. – São Paulo:
IBRACON, 2005. 2v.
Aitcin, Pierre-Claude, 1938-.Concreto de Alto Desempenho/ Pierre-Claude
Aitcin;tradução de Geraldo G.Serra, -São Paulo: Pini, 2000.
Acessado em 30/09/13
Acessado em 30/09/13
http://www.altodesempenho.faithweb.com/pg4t.html - Acessado em 31/09/13
Acessado em 31/09/13
