TECNOLOGIA DO CONCRETO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

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Nathalie Anjos Fagundes
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1 CEULP/ULBRA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL TECNOLOGIA DO CONCRETO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO Prof. Fábio Henrique de Melo Ribeiro, MSc. Eng. Civil e Eng. Seg. Trab.

2 CAR X CAD

3 CONCEITOS CAD - concreto de alto desempenho alta durabilidade (ensaios específicos) alta resistência CAR - concreto de alta resistência alta resistência (NBR-8953, f ck 50 MPa)

4 INTRODUÇÃO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO CAD é evolução tecnológica de um material consagrado: o concreto convencional. Principal propriedade alta resistência Utilização de adições minerais + Ação dispersante dos superplastificante

5 INTRODUÇÃO ANTIGAMENTE Estruturas concebidas e projetadas para satisfazer condições de segurança e estabilidade perante solicitações de ordem mecânica ATUALMENTE Propriedades mecânicas Durabilidade Desempenho

6 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO OFERECE: ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA; BAIXA DIFUSÃO (íons e gases); ESTABILIDADE DIMENSIONAL (retração, tensões térmicas, Ec); ALTA ADERÊNCIA aço/matriz e pasta/agregado; BAIXA PERMEABILIDADE; RESISTÊNIA À ATAQUES QUÍMICOS.

7 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO EXIGÊNCIAS DAS NOVAS CONCEPÇÕES: CUSTO; DURABILIDADE.

8 HISTÓRICO Surgimento anos 60 em Chicago (EUA). Motivo espírito pioneiro de projetistas e produtores de concreto (o concreto usual era de 15 a 20 MPa). Estratégica permissão para utilizar um novo material Resultado aumento para 45 a 60 MPa em aproximadamente 10 anos.

9 HISTÓRICO Barreira técnica início dos nos 70, os redutores de água não produziam mais que 60 MPa. Novidade superplastificantes (apesar da 1ª patente datar de 1938) como fluidificantes e, depois, como redutores de água. Descoberta Bache (1981) produziu concreto abaixo da barreira psicológica de a/agl 0,3.

10 HISTÓRICO Primeiras experiências no Brasil com CAD: MASP (década de 60) 45 MPa CNEC (1989) edifício de 18 pavimentos Fc3 = 46,8 MPa Fc7 = 56,9 MPa Fc28 = 77 MPa Fc90 = 84,7 MPa 523 kg/m3 de cimento 12% de sílica ativa A/agl = 0,28

11 Petronas Twin Towers - Malásia f ck = 80 MPa 1997

12 Museu de Arte Contemporânea Niterói

13 Edifício E-Tower São Paulo f ck = 115 MPa

CAD baixa relação água/aglomerante alto consumo de aglomerante (cimento + adições) baixo consumo de água necessidade de aditivos superplastificantes (SP)

14 CAD baixa relação água/aglomerante alto consumo de aglomerante (cimento + adições) baixo consumo de água necessidade de aditivos superplastificantes (SP) (trabalhabilidade é governada mais pelo SP que pela água) freqüente uso de adições minerais ao cimento (sílica ativa, argila calcinada) Agregados de boa qualidade

15 CAD MATERIAIS CONSTITUINTES Concretos com resistência à compressão em torno de 100 MPa (1000 Kgf/cm 2 ), podem hoje ser obtidos e utilizados em obras comuns, com uma série de vantagens em relação aos concretos normais, dentre as quais a maior durabilidade. Para se obter tais concretos são utilizados os mesmos materiais empregados no concreto convencional, ou seja : cimento Portland comum, brita, areia, água, acrescentando-se porém, aditivo superplastificante e sílica ativa.

16 CAD MATERIAIS CONSTITUINTES A sílica ativa possui uma superfície especifica enorme e o diâmetro médio de seu grão é 100 (cem) vezes menor que o de cimento. Torna-se imprescindível o uso de um aditivo superplastificante, devido ao baixo fator a/c (ou fator a/c + sílica ativa) e devido à grande superfície especifica da sílica ativa.

17 CAD CARACTERÍSTICAS A sílica ativa impõe ao concreto uma melhoria nas suas mais importantes características. Conseguido através da atuação desta adição mineral na microestrutura do concreto através de dois efeitos : atua quimicamente reagindo com o CH transformando-o CSH, o qual é um dos principais componentes do concreto endurecido responsáveis pela sua resistência, e atua também como material inerte preenchendo os poros do concreto e tornando-os descontínuos.

18 CAD CARACTERÍSTICAS Com o uso da sílica ativa o concreto passa a ter : maior resistência à compressão, porosidade próxima de zero, maior resistência à abrasão e à corrosão química, maior adesão a outras superfícies de concreto e melhor aderência com o aço, dentre outras vantagens.

19 CARACTERÍSTICAS CAD A reação química acontece principalmente na interface entre argamassa de cimento e agregado graúdo, a qual constitui-se em um ponto vulnerável do concreto. Por isto, com o uso da sílica ativa há uma maior aderência entre agregado e pasta, e o ponto "fraco" do concreto passa a ser o agregado. Isto é evidenciado observando-se a superfície de ruptura do concreto de alto desempenho na compressão, mostrando os agregados totalmente rompidos.

20 CAD PRINCIPAIS VANTAGENS Edifícios em concreto- por reduzir tempo de execução, aumentar a área útil, tornar a estrutura mais durável e proporcionar uma economia em torno de 20% Pontes e viadutos - permite maiores vãos, rapidez de execução e aumento da vida útil, além de economia Soleiras de vertedouros de usinas Hidrelétricas - devido a sua boa resistência à abrasão Pisos industriais - indicado por ter alta resistência à abrasão bem como a ataques químicos

21 CAD PRINCIPAIS VANTAGENS Obras marítimas - por se tratar de um material com permeabilidade próxima de zero é fortemente indicado o seu uso em ambientes agressivos Recuperação de estruturas - pela sua grande aderência a superfícies de concreto, dispensando a utilização de epóxi para união das superfícies Peças pré moldadas - seu uso impõe agilidade à produção Concreto projetado - elimina o problema da reflexão no concreto projetado

Pontos negativos Dificuldade de aplicação - maior coesão - sílica ativa - perda de abatimento Controle qualidade mais apurado Necessidade de cura, p/ baixo consumo de água Alto calor

22 Pontos negativos Dificuldade de aplicação - maior coesão - sílica ativa - perda de abatimento Controle qualidade mais apurado Necessidade de cura, p/ baixo consumo de água Alto calor de hidratação - consumos cimento até > 500 kg/m 3 Retração - autógena água solidifica ao hidratar o cimento - por secagem - saída da água dos vazios capilares Controle de temperatura

23 DESENVOLVIMENTO DA APLICAÇÃO DOS CONCRETOS DE ALTO DESEMPENHO (CAD)

24 1 - INTRODUÇÃO AUMENTO CONSIDERÁVEL DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO RECENTES DESENVOLVIMENTOS TECNOLÓGICOS: DESCOBERTA DOS SUPERPLASTIFICANTES, USO DA SÍLICA ATIVA DIMINUI A FRAGILIDADE DA INTERFACE PASTA-AGREGADO, POZOLANAS CONTROLAR O SLUMP.

25 2 APLICAÇÃO DO CAD ATUALMENTE resistência à compressão na faixa de 40 MPa 1988 resistência à compressão de 120 Mpa ALTA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ALTA DURABILIDADE ASSOCIADO A SITUAÇÕES COTIDIANAS

26 3 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO GRANDE DIFICULDADE DE EXPRESSAR AS REAÇÕES QUÍMICAS DA HIDRATAÇÃO 5 CONSTITUÍNTES: C 2 S, C 3 S, C 4 AF, C 3 A E CaSO 4 COMPOSIÇÃO VARIADA DOS TIPOS DE CIMENTO REATIVIDADE MODIFICADA A / C RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

27 4 SUPERPLASTIFICANTES 1ª PATENTE 1938 COMERCIALIZADO 1970, CONCRETOS FLUIDOS POSSIBILITA A MÍNIMA, OU ATÉ MENOS, QUANTIDADE DE ÁGUA AÇÃO DISPERSANTE EXEMPLOS: naftaleno sulfonado e melamina sulfonada PERMITE ALTAS DOSAGENS QUANTIDADE NECESSÁRIA DE ÁGUA: 20 a 30 Mpa ( SEM ADITIVOS ) 180 l/m 3 REDUTORE DE ÁGUA 165 l/m 3 SUPERPLASTIFICANTE 120 l/m 3

28 5 ADIÇÕES MINERAIS SUBSTITUIÇAO DO CIMENTO EXEMPLO: cinza vulcânica, terras diatomáceas, cinza volante, escória de alto forno, sílica ativa e cinza de casca de arroz. CAL + POZOLANA C-S-H CONTROLE DA PERDA DO SLUMP NAS BAIXAS A/C A ADIÇÃO MINERAL É RELATIVAMENTE INERTE NO CONCRETO FRESCO

29 6 AGREGADOS PARA 20 A 40 Mpa IMPORTÂNCIA SECUNDÁRIA PARA CAD RUPTURA NO AGREGADO IMPERATIVO AGREGADOS DE ALTA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

30 7 PROPRIEDADES DO CAD PRINCIPAL ALTA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO MENOR FRAGILIDADE INTERFACE PASTA-AGREGADO MAIOR MÓDULO DE ELASTICIDADE ALTA IMPERMEABILIDADE EXCEPCIONAL RESISTÊNCIA À ABRASÃO

31 7 PROPRIEDADES DO CAD EXCELENTE RESISTÊNCIA AO CICLO GELO-DEGELO FLUÊNCIA MUITA BAIXA ALTA RESISTÊNCIA À FLEXÃO ASPECTO NEGATIVO: FRATURA EXPLOSIVA COM FRAGMENTAÇÃO DO CONCRETO RESISTÊNCIA AO FOGO CONTROVÉRSIAS

32 8 VANTAGENS DO CAD REDUÇÃO DA SEÇÃO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS SIGNIFICATIVO AUMENTO DE ESPAÇO ÚTIL POSSIBILIDADE DE REDUÇÃO DO CUSTO FINAL ALTA RIGIDEZ VANTAGEM À AÇÃO DOS VENTOS REDUÇÃO DA DEFLEÇÃO DAS LAJES ALTA DURABILIDADE ELEMENTOS ESTRUTURAIS MAIS ESBELTOS

33 9 CONCLUSÃO EXCEPCIONAL PROPRIEDADES E DURABILIDADE OBTER MAIS ECONOMIA, SEGURANÇA E SOLUÇÕES ATRATIVAS ESFORÇO CONJUNTO PRODUÇÃO E LANÇAMENTO OTIMIZADO DO CAD

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