UTILIZAÇÃO DE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL EM ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS COM CUSTOS INFERIORES AO CONCRETO CONVENCIONAL

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1 UTILIZAÇÃO DE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL EM ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS COM CUSTOS INFERIORES AO CONCRETO CONVENCIONAL 1 OBJETIVOS O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova técnica para execução de estruturas de concreto armado, através da utilização de Concreto Auto- Adensável. O emprego dessa nova técnica permite reduzir os custos, melhorar a qualidade das estruturas de concreto, facilitar as atividades de lançamento e adensamento, diminuir desperdícios e melhorar as condições de trabalho no canteiro de obras quando comparadas à execução de estruturas com concreto convencional. Cabe ressaltar ainda a característica inovadora da técnica: além deste trabalho, não existe qualquer outro registro de utilização de Concreto Auto- Adensável em estruturas de edifícios residenciais. Primeiramente será apresentada uma breve explicação sobre o Concreto Auto-Adensável e em seguida um detalhamento das vantagens de sua aplicação. 2 DEFINIÇÃO E BREVE HISTÓRICO DO CONCRETO AUTO- ADENSÁVEL O Concreto Auto-Adensável (CAA) tem como principal característica uma grande fluidez, ou seja, uma alta trabalhabilidade, podendo ser moldado em fôrmas preenchendo cada espaço vazio através de seu peso próprio, não necessitando de qualquer tipo de vibração ou compactação externa. O CAA foi desenvolvido no Japão, por volta de 1983, sendo que sua maior aplicação em obras civis ocorreu em 1997, naquele país, com a concretagem das ancoragens de concreto da ponte metálica de maior vão livre do mundo. A ponte 1

2 Akashi-Kaikyo, inaugurada em 1998, com metros de vão livre, consumiu nas ancoragens m³ de concreto Auto-Adensável. Os motivos da utilização de CAA nesta obra foram a velocidade de execução, a dispensa de adensamento (o qual seria muito difícil para este volume) e a qualidade final do concreto. 3 CARACTERÍSTICAS QUE DIFERENCIAM O CONCRETO AUTO- ADENSÁVEL DE UM CONCRETO CONVENCIONAL Tal qual outros concretos especiais, como, por exemplo, o Concreto de Alto Desempenho, o Concreto Auto-Adensável é um material referenciado como uma evolução tecnológica dos concretos tradicionais, fruto de pesquisa aplicada e introdução de adições minerais, adições de fílers e aditivos químicos ao concreto. O desenvolvimento destes materiais, principalmente com a descoberta da extraordinária ação de dispersão dos aditivos superplastificantes e a ação coesiva dos modificadores de viscosidade tem impulsionado esta tecnologia. 3.1 Uso de aditivos e de finos no concreto Os materiais utilizados para produção de CAA são os mesmos utilizados para a produção de concretos convencionais, porém com maior adição de finos e de aditivos plastificantes, superplastificantes e por vezes, aditivos modificadores de viscosidade. O desenvolvimento da tecnologia de aditivos e, recentemente, a significativa redução dos custos dos mesmos são fatores que tem dado suporte ao uso do CAA. Os aditivos superplastificantes permitem que se alcance alta fluidez nas misturas, enquanto os aditivos modificadores de viscosidade oferecem um aumento da coesão, prevenindo-se com isto a exsudação e segregação do concreto. A adição de finos proporciona melhoria em diversas propriedades, tanto no estado fresco como no estado endurecido. Acredita-se que os finos atuam como pontos de nucleação, isto é, quebram a inércia do sistema fazendo com que as partículas de cimento sofram reação mais rápida com a água, ocasionando ganhos de resistência nas primeiras idades. Atuam ainda no aumento do pacote de finos, 2

3 fazendo com que haja um crescimento na densidade da pasta, dificultando a penetração de agentes agressivos e melhorando a zona de transição (TUTIKIAN, 2004). Estes finos podem ser adições minerais ou fílers, como o pó-de-brita, resíduo da britagem de rochas. 3.2 Dosagem O objetivo de qualquer método de dosagem é determinar a combinação adequada e econômica dos constituintes do concreto com vistas a produzir um concreto que possa estar próximo daquele que consiga um equilíbrio entre as várias propriedades desejadas ao menor custo possível. Um dos fatores que vinha retardando a propagação do CAA em edificações no Brasil era a falta de métodos de dosagem eficientes que permitissem o uso irrestrito da mistura com materiais locais, viáveis tanto técnica como economicamente. Este quadro vem mudando positivamente, apoiado em pesquisas brasileiras (TUTIKIAN, 2004) e em experiências práticas, como a apresentada neste trabalho. Hoje, adaptações de métodos de dosagens brasileiros para concretos convencionais já permitem que se produza Concretos Auto-Adensáveis de excelente qualidade e com custo abaixo dos convencionais (TUTIKIAN, 2004). 4 METODOLOGIA DE APLICAÇÃO Os processos para execução de uma estrutura com CAA são praticamente os mesmos de um concreto convencional, não necessitando de grandes adaptações. 4.1 Recebimento do Concreto No recebimento do concreto na obra deve-se tomar os mesmos cuidados de um concreto convencional: conferir todos os dados da nota fiscal, verificar o lacre do caminhão, verificar o tempo transcorrido desde a saída do caminhão da usina até a obra etc. 3

4 Para o CAA os aditivos (superplastificante e modificador de viscosidade) devem ser misturados depois da chegada do caminhão na obra e imediatamente antes do lançamento, conforme apresentado nas Figuras 1 e 2. A adição deve ser feita pelo próprio funcionário da usina de concreto e segundo as quantidades já estabelecidas. Fig. 1 Dosagem dos Aditivos. Fig. 2 Aditivo sendo misturado ao concreto. Em seguida, é retirada uma parte do concreto para realização dos ensaios necessários (Figura 3). Foram moldados corpos-de-prova para resistência à compressão aos 7 e 28 dias (Figura 4), conforme ABNT - NBR 5738/2003. Fig. 3 Retirada do concreto do caminhão. Fig. 4 Corpos-de-prova moldados para ensaio de Resistência à Compressão. Para o controle do concreto fresco é recomendado o Slump Flow Test. Este ensaio utiliza os mesmos equipamentos do ensaio de Abatimento de Tronco de 4

5 Cone (Figura 5), sendo que o que se mede é o espalhamento do concreto e não a altura adensada. Para esta obra especificou-se um valor de espalhamento de 60 cm (Figura 6). Além disso, mediu-se também o teor de ar incorporado ao concreto, segundo ABNT - NBR NM47/2002, garantindo-se um maior controle sobre o concreto utilizado (Figuras 7 e 8). Fig. 5 Equipamentos para ensaio. Fig. 6 Espalhamento do CAA, especificado em 60 cm para esta obra. Figura 7 Ensaio de teor de ar incorporado. Fig. 8 Leitura do resultado do ensaio. 4.2 Execução da Estrutura de Concreto Armado As etapas para execução da estrutura em Concreto Auto-Adensável seguem a mesma seqüência de um concreto convencional, apresentadas nas Figuras 9 a 16. As diferenças estão nas melhorias que a alta fluidez do concreto proporciona. Todas essas vantagens serão detalhadamente descritas no item 5. 5

6 Fig. 9 Vista geral da laje a ser concretada, com todas ferragens, tubulações e passagens posicionadas e conferidas. Fig. 10 Treinamento dos funcionários para execução do serviço. Fig. 11 Laje sendo molhada antes da concretagem. Fig. 12 Equipamento para lançamento do CAA, o mesmo utilizado para concreto convencional. Fig. 13 Lançamento do CAA. O concreto adensa com seu peso próprio, dispensando o uso do vibrador. Fig. 14 Facilidade de espalhamento e adensamento do CAA. 6

7 Fig. 15 Acabamento do concreto. Fig. 16 Aspecto liso da laje acabada. Observa-se pelas figuras acima que o CAA dispensa o uso de vibrador para o adensamento do concreto, que preenche todos os espaços das formas com o peso próprio. No entanto, se a Empresa preferir, pode-se utilizar o vibrador para auxiliar no espalhamento do concreto. De qualquer modo, o vibrador transforma-se numa ferramenta de apoio e não de uso contínuo. 5 VANTAGENS DE UTILIZAÇÃO DO CAA 5.1 Qualidade do Produto A alta capacidade de adensamento do CAA elimina a possibilidade de nichos e falhas de concretagem, o que leva a uma maior qualidade e durabilidade da estrutura. O CAA também permite a concretagem em regiões com grande densidade de armaduras, onde o uso de vibrador é difícil (Figura 17), acabando com o risco de exposição do aço e conseqüente deterioração da estrutura. Um outro ganho de qualidade pode ser obtido em Concretos Aparentes, pois o CAA possibilita um excelente acabamento superficial. 7

8 Fig. 17 Região com alta densidade de armadura. Fig. 18 Facilidade de penetração e adensamento do CAA sem o uso do vibrador. 5.2 Atendimento às Necessidades da Empresa O uso do CAA atende às necessidades das Empresas Construtoras nos seguintes aspectos: Atendimento às normas do Sistema de Gestão de Qualidade, pois as falhas de concretagem são eliminadas e com isso reduz-se o número de reprovações nas Fichas de Verificação de Serviços; Redução da mão-de-obra em torno de 70% nas operações de lançamento e adensamento. Como pode ser observado na Figura 19, o número de trabalhadores é bastante otimizado. No caso específico desta obra, o número de trabalhadores passou de treze (com concreto convencional) para quatro (com Concreto Auto-Adensável); Maior rapidez na execução da estrutura e menor esforço dos trabalhadores. Isso faz com que não seja necessário liberar os funcionários mais cedo nos dias de concretagem (um fato bastante tradicional nas obras); Redução do custo final em comparação ao sistema de concretagem convencional (ver item 5.9); 8

9 Figura 19 Pequeno nº de trabalhadores envolvidos na concretagem com CAA. Fig. 20 Numa laje com concreto convencional o nº de trabalhadores pode chegar a 13 (treze). 5.3 Facilidade de Aplicação e Reprodução A facilidade com que pode ser aplicado o CAA é muito superior ao concreto convencional. A velocidade de execução aumenta, requer-se menos dos trabalhadores e dos equipamentos e a produtividade chega a ser três vezes maior. Nessa obra, o tempo gasto pra concretagem de vigas e lajes no sistema antigo é cerca de quatro horas; com o CAA o esse tempo reduz para 1,5 hora. A produção do concreto também pode ser reproduzida com relativa facilidade. Nessa obra utilizou-se agregado da própria região, cimento CP II F-32 e aditivos disponíveis no mercado. Especificou-se para a concreteira fck de 20 MPa e Flow Test de 60 cm. 9

10 5.4 Atendimento à Normalização Vigente O uso do CAA não compromete qualquer aspecto das normas da ABNT. Ao contrário, proporciona algumas melhorias em relação ao concreto convencional. Uma delas é a garantia dos cobrimentos mínimos (ABNT - NBR 6118/2003) durante a execução da estrutura. Como o número de pessoas na laje é bem menor, reduz-se o risco da armadura ser pisoteada e danificada, garantindo seu correto posicionamento. 5.5 Melhoria das Condições de Trabalho A execução de estruturas com CAA traz várias melhorias às condições de trabalho, tais como: Redução do risco de queda, pois se diminui o número de funcionários designados ao serviço e se elimina o tumulto causado pela elevada quantidade de pessoas na laje; Redução de problemas ergonômicos nos trabalhadores, devido ao menor esforço necessário nas operações de lançamento e acabamento; Redução dos problemas de audição causados pelo uso do vibrador; Redução do tempo de exposição dos trabalhadores ao sol em dias de calor. Fig. 21 A técnica do CAA reduz o risco de queda, a exposição ao sol e os problemas ergonômicos e de audição dos trabalhadores. 10

11 5.6 Redução de Desperdício A redução do desperdício ocorre de três formas. Em primeiro lugar tem-se a diminuição do desperdício do próprio material, pois com o CAA praticamente não há perdas. O concreto flui e se nivela automaticamente, de tal forma que é possível interromper o abastecimento quando se atinge o nível desejado. Em segundo lugar, tem-se redução de desperdício de serviço, pois há maior rapidez na execução da estrutura e menor esforço dos trabalhadores. Como foi dito, o tempo gasto pra concretagem de vigas e lajes no sistema antigo é cerca de quatro horas; com o CAA o esse tempo reduz para 1,5 hora. Finalmente, elimina-se o retrabalho causado por falhas de concretagens. Como se sabe, em alguns casos é necessário um cuidado especial com essas falhas, desperdiçando-se tempo e recursos financeiros. 5.7 Utilização de Resíduos Como foi dito anteriormente, é necessária a utilização de uma certa quantidade de finos no CAA para melhoria de suas propriedades, tanto no estado fresco como no estado endurecido. Este fino pode ser o pó-de-brita, que é um resíduo da britagem de rocha e da lavagem de areia artificial (Figuras 22 e 23). Fig. 22 Depósito de pó-de-brita. Fig. 23 Detalhe do pó-de-brita. 11

12 Este resíduo causa um dano muito grande ao meio ambiente, pois as empresas de britagem geralmente não têm como reaproveitá-lo. Por vezes ele é lançado nos rios, contribuindo para o seu assoreamento e poluição. Uma boa alternativa é utilizar o pó-de-brita no CAA. Pode-se substituir até 65% da areia natural pelo resíduo. Assim, além de dar destinação ao resíduo, poupa-se as jazidas naturais de areia. 5.8 Meio Ambiente e Sociedade Um problema que afeta diretamente o meio ambiente e a sociedade é o grande ruído produzido durante a execução de uma obra, principalmente aquele produzido nos dias de concretagem. O constante barulho incomoda a população e os estabelecimentos do entorno (como hospitais, escolas etc). Assim, as Empresas Construtoras devem preocupar-se com esse fato, pois há casos em que elas podem inclusive ser acionadas judicialmente. Com a utilização do CAA para execução da estrutura reduz-se esse problema, na medida em que não mais é necessário o uso do vibrador, principal responsável pelo ruído nos dias de concretagem. Em casos especiais, como por exemplo, na ampliação de um hospital, o CAA também poderá ter papel relevante no sentido de minimizar a poluição sonora causada pela execução da obra. Outro benefício, tanto para o meio-ambiente quanto para a sociedade, é a economia de energia elétrica dos vibradores. 5.9 Comparativo de Custos A seguir é apresentado um comparativo de custos entre o sistema convencional e o sistema com concreto Auto-Adensável. Como o levantamento de custos foi realizado para esta obra, ou seja, com as composições e preços da própria Empresa que a executa, os valores estão em forma de percentual. Os custos do concreto convencional foram fixados em 100,00, e os do Concreto Auto- 12

13 Adensável são comparativos a este. Além disso, foram considerados somente os custos diretos de produção. Observa-se pelo gráfico que embora haja uma redução de 70% no valor da mão-de-obra e de 90% no uso de equipamentos e energia elétrica, o total dos custos diretos do CAA ainda ficou cerca de 8% mais caro do que o concreto convencional. Isto se deve ao fato de o custo da mão-de-obra ser muito barato e bem aquém dos elevados custos do concreto. Tabela 1 Custos relativos para 1 m³ de concreto com fck de 20 MPa. Convencional CAA Diferença Concreto 89,08 105, ,3% Mão-de-Obra 7,03 2,23-68,3% Equipamentos e Energia Elétrica 3,89 0,39-90,0% TOTAL 100,00 108,01 + 8,0% Figura 24 Comparativo de Custos para fck de 20 MPa. 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Concreto Mão-de-Obra Equipamentos e Energia Elétrica TOTAL Concreto Convencional Concreto Auto-Adensável No entanto, não foram considerados nos cálculos os custos indiretos e também a redução de custos que os benefícios descritos acima proporcionam. Por exemplo: Quanto custa a redução do risco de queda de um trabalhador da laje? Qual a importância e o valor da velocidade de execução da obra para a Empresa? 13

14 Quanto custa a melhoria de qualidade da estrutura em virtude da eliminação de falhas de concretagem e do melhor adensamento? Quanto poderá custar futuramente o reparo de uma estrutura se algum problema de adensamento comprometer sua durabilidade? Quanto vale para o meio ambiente e para a sociedade os benefícios trazidos pelo CAA? Acredita-se que se cada Empresa, seguindo seus próprios critérios, calcular todas essas reduções, o custo total do CAA será menor que o do convencional. Cabe ressaltar que o custo da mão-de-obra local tem forte influência no comparativo feito acima. Nos casos em que ela é mais cara pode-se ter o valor final mais baixo que o apresentado nesse artigo. O valor da resistência do concreto também é uma variável importante nessa análise. Quanto maior a resistência, menor o custo final do CAA. Em sua dissertação de mestrado, TUTIKIAN (2004) estudou um caso com fck de 40 MPa em que o custo dos materiais do Concreto Auto-Adensável resultou apenas 1,8% mais caro que o concreto convencional. Fazendo-se o mesmo comparativo acima, o custo total do CAA teria uma redução direta de 5%. Ou seja, além da evidente redução de custos diretos, há ainda que se descontar todos custos indiretos descritos acima. Tabela 2 Percentuais relativos de custos diretos para fck de 40 MPa (em %) Convencional CAA Diferença Concreto 91,43 93,04 + 1,8% Mão-de-Obra 5,52 1,75-68,3% Equipamentos e Energia Elétrica 3,05 0,31-90,0% TOTAL 100,00 95,10-4,9% Figura 25 Comparativo de Custos para fck de 40 MPa (TUTIKIAN, 2004) 100% 80% 60% 40% 20% 0% Concreto Mão-de-Obra Equipamentos e Energia Elétrica Concreto Convencional Concreto Auto-Adensável 14 TOTAL

15 6 APLICAÇÕES DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL O CAA é indicado para utilização em obras convencionais onde se quer maior velocidade de concretagem, redução de custos e melhor qualidade do concreto. Também, em casos específicos a sua utilização é recomendada como, por exemplo: Lajes de pequena espessura ou lajes nervuradas; Fundações executadas por hélice contínua; Paredes, vigas e colunas; Parede diafragma; Estações de tratamento de água e esgoto; Reservatórios de águas e piscinas; Pisos, contrapisos, muros, painéis; Obras com acabamento em concreto aparente; Locais de difícil acesso; Peças pequenas, com muitos detalhes ou com formato nãoconvencional onde seja difícil a utilização de vibradores; Fôrmas com grande concentração de ferragens. 7 CONCLUSÃO Como pode ser observado, o uso do CAA traz vários benefícios: redução de custos, melhoria da qualidade das estruturas de concreto, diminuição de desperdícios, melhoria das condições de trabalho no canteiro de obras, redução da poluição e preservação do meio ambiente. O CAA é uma nova técnica que veio para ficar no mercado, pois uma vez compatibilizados os aspectos de produção, dosagem e custos não existem razões para se continuar utilizando o concreto convencional. 8 BIBLIOGRAFIA TUTIKIAN, B.F. Método de dosagem de concretos de auto-adensável. Dissertação de mestrado, UFRGS,