Concreto do Futuro

Docente: Jorge Luis AkasakiDiscente: Cristiane M .S. Thiago Rosa Departamento de Engenharia Civil de Ilha Solteira

Concreto

Passado, Presente e Futuro

Introdução

• Histórico do concreto

• Avanços tecnologicos durante as construções

• Preocupação com o meio ambiente

1678- Joseph Moxon

1678 Joseph Moxon descreve a natureza exotérmica da reação de hidratação da cal virgem, escrevendo sobre um "fogo escondido" na cal, que aparece com a adição de água à cal virgem.

Para a obtenção da cal hidratada é necessário promover a reação da cal virgem com H2O, com desprendimento de calor:

CimentoMistura finamente moída de compósitos inorgânicos que quando combinados com água endurecem por hidratação.

Concreto: em sua natureza básicaMaterial plástico, que é moldado de maneira a adquirir a forma desejada antes que desenvolva um processo de endurecimento, adquirindo resistência suficiente para resistir sozinho aos esforços que o solicitam.

Desenho publicado em 1859 mostrando a utilização do concreto

1755 - John SmeatonApós a terceira versão do farol tersido queimada numa noite de dezembro de 1755, John Smeaton foi escolhido para dirigir sua reconstrução.

Farol de Eddystone

http://www.allposters.com.br/-sp/A-Trinity-House-Steamer-Waits-off-the-Eddystone-Lighthouse-to-Deliver-Christmas-Supplies-1938-posters_i3717749_.htm

Farol de Eddystone

http://www.eddystoneeel.com/LIGHTHOUSE_%20HISTORY.htm

Farol de Eddystone Reino Unido

1810 – Edgar Dobbs, Inglaterra.

Edgar Dobbs recebe uma patente para argamassas hidráulicas, stucco ou reboco, embora este material possua baixa qualidade em virtude à falta de precauções com o forno de calcinação.

1818-Vicat publicou os primeiros estudos

Louis Joseph Vicat, FrançaVicat investigou os fatores que poderiam resultar em uma argamassa capaz de endurecer abaixo da água. Misturando cal, gesso e argilas de diferente tipos e em diferentes proporções, Vicat preparou pequenos blocos dos materiais testados.

Vicat desenvolveu um método que é utilizado até hoje para determinar o tempo de pega e de endurecimento do cimento, baseado na penetração de uma agulha numa amostra de pasta de cimento fresco.

1824 – Cimento Portland de Joseph Aspdin, Inglaterra

Joseph Aspdin inventa o cimento Portland, queimando calcário e argila finamente moídos e misturados a altas temperaturas até que o gás carbônico (CO2) fosse retirado. O material obtido era então moído. Aspdin denomina este cimento como cimento Portland em menção às jazidas de excelente pedra para construção existentes em Portland, Inglaterra.A definição moderna de cimento Portland não poderia ser aplicável ao produto que Aspdin patenteou. O cimento Portland hoje em dia é "feito a partir da queima a altas temperaturas – até a fusão incipiente do material

Forno em forma de garrafa para produção de cimento Portland

Desde 1848, cimento Portland tenha sido produzido por ambas as companhias ou talvez pelas quatro empresas existentes na Inglaterra.

Instalações da Aspdin, Ord and Company em Newcastle, Inglaterra.

1850 a 1855 – Joseph Louis Lambot, França A primeira publicação sobre Cimento Armado

(denominação do concreto armado até mais ou menos 1920) foi do francês Joseph Louis Lambot. Presume-se que em 1850 Lambot efetuou as primeiras experiências práticas do efeito da introdução de ferragens numa massa de concreto. Em 1954, Lambot já executava construções de "cimento armado" com diversas finalidades.

Lambot empregou para a construção de sua canoa uma malha fina de barras finas de ferro (ou arame), entrelaçadas, entremeadas com barras mais grossas, usando essa malha fina ao mesmo tempo como gabarito para se obter o formato adequado do barco , para segurar a argamassa, dispensando a confecção de moldes e para evitar problemas com fissuras.

1878 – Thaddeus Hyatt, Inglaterra. Hyatt patenteia sua armação reticulada e

peças pré-moldadas para lajes e vigas.

Patente de Hyatt de 1878

1867 – Joseph Monier, França Monier, um jardineiro, que fabricava vasos e

tubos de concreto desde 1849 considerando seus vasos muito frágeis começa a mergulhar na massa de concreto uma malha de aço. A primeira extensão de sua patente parece ter sido para a construção de reservatórios de água.

http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/monier/monier_parte1.pdf

Esta foi a primeira ponte construída em cimento armado. O seu autor foi Joseph Monier.O guarda-corpo foi feito a imitar troncos e ramificações de árvores.

1880 – J. Grant, Inglaterra

J. Grant mostra a importância do uso das porções mais duras e densas do clínquer. Ingredientes chave são quimicamente analisados.

1887 – Henri Le Chatelier, França 1887 Henri Le Chatelier estabelece proporções de óxido,

utilizadas para se calcular a apropriada quantia de calcário para produzir cimento portland. Ele nomeia os componetes: alita (silicato tricálcico), belita (silicato dicálcico) e celita ( aluminoferrato tetracálcico). Ele propõem que o endurecimento é causado pela formação de produtos cristalinos a partir da reação entre cimento e água.

Silicato tricálcico (CaO)3SiO2 45-75% C3 S (alíta)

Silicato dicálcico (CaO)2SiO2 7-35% C2 S (belíta)

Aluminato tricálcico (CaO)3Al2O3 0-13% C3 A (celíta)

Ferroaluminato tetracálcico (CaO)4Al2O3Fe2

Na Química dos cimentos:• CaO (Óxido de Cálcio) C• SiO2 (Dióxido de Silício) S• Al2O3 (Trióxido de Alumínio) A• Fe2O3 (Dióxido de Ferro) F

1890 a 1900

Descoberta de que a adição de gipsita ao moer o clínquer age como agente retardador de pega do concreto. Fornos de cuba vertical são trocados por fornos rotativos e moinhos de bolas são adotados para moer o cimento.

Forno Rotativo

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAbqAAD/projeto-pedagogico

1900 a 1910Análises básicas do cimento são normalizadas.

Anos 20 – Introdução do Concreto Pré Misturado

A qualidade do mistura do concreto passa a ser muito melhor controlada após a introdução do concreto preparado em usina.

Usina de Concreto

1930 Agentes incorporadores de ar são

introduzidos para aumentar a resistência do concreto aos danos devidos ao efeito congelamento / descongelamento .

1902- Primeira construção em vigas T a formar um pórtico de concreto armado que viria a dominar a construção de fábricas e depósitos.

http://pt.photaki.com/picture-estrutura-de-aco-aco-construcao-construcao-colunas-vigas-pisos-cehegin_544076.htm

1903- O Ingalls Building foi o primeiro arranha-céu construído em concreto armado, com 16 andares.

Ingalls Building

Década de 70

Introdução do concreto reforçado com fibras e de concretos de alta resistência.

Década de 80

Superplastificantes são introduzidos nas misturas

AplicaçõesPré-moldados.Concretos com microsílica.Concretos bombeados.

1985 Fumo de sílica é introduzido como um aditivo

pozolânico. O concreto mais resistente jamais obtido é usado na construção do Union Plaza em Seattle.

As resistências empregadas variavam de 45MPa a 115MPa usado no Two Union Square em Seattle com 58 andares.

http://www.flickr.com/photos/riceimages/4531341194/

http://thinkboxtg.com/portfolio/1236/

Dubai foi construída em torno do porto em 1985 para proporcionar às empresas estrangeiras de importação irrestrita de trabalho e capital de exportação

http://www.submundos.com/forum/cultura/dubai/15/

O Burj Al Arab é um dos hotéis mais luxuosos de Dubai. Foi construído sobre uma ilha artificial, com 321 metros de altura, sendo a 2ª estrutura mais alta usada como hotel .

• O Rose Tower ou Rose Rotana Suites é um arranha-céus com 333 metros e 72 andares na avenida Sheikh Zayed Road, em Dubai, UAE. Esse edifício, cuja construção começou em 2004, para ter 380 m de altura, mas a altura projetada foi reduzida na quarta modificação do desenho. Mesmo tendo reduzido a altura original, o Rose Tower se tornará o mais alto hotel do mundo.

Rose Tower

http://www.submundos.com/forum/cultura/dubai/15/

DESAFIOO grande desafio da tecnologia de concreto atualmente

parece ser aumentar a durabilidade das estruturas, recuperar estruturas danificadas e em entender o complexo mecanismo químico e mecânico dos cimentos e concretos. Para isto, uma nova geração de concretos está sendo desenvolvida, métodos tradicionais de execução e cálculo de concreto estão sendo revistos, teorias não-lineares e da mecânica do fraturamento estão sendo desenvolvidas.

Alguns Concretos usados no Presente:

- Concreto de Alto Desempenho

- Concreto Compactado com Rolo

- Concreto Projetado

- Concreto Protendido

- Concreto com adição de fibras

Arquivo pessoal

Encontramos concreto na fundação de plataformas petrolíferas no dosoceanos ou enterrado a centenas de metros abaixo da terra em fundações, túneis e 40 minas a 452m acima do solo em arranha-céus.

Concreto• Material de construção mais utilizado no mundo:

-Cerca de 11 Bilhões Toneladas por ano

• As adições ao concreto alteram seu desempenho no estado fresco ou no estado endurecido:

-Resistência final;

-Tempo de pega;

-Módulo de elasticidade;

-Plasticidade

Desvantagens do Concreto convencional• Peso próprio elevado, relativamente à resistência

• Reformas e adaptações são de difícil execução;

• Fissuração;

• Transmite calor e som.

(BASTOS, 2006)

Utilização de matéria prima não renovável.

Degradação ao meio ambiente.

Concreto Futuro ou Concreto Especiais

- Redução na produção de CO2

-Sustentabilidade na construção civil

-Economia de recursos naturais e minimização do impacto no meio-ambiente

-Incentivo no reaproveitamento e reciclagem de resíduos

Adições usuais ao concreto:

-Aditivos químicos;

-Redutor de água (plastificante ou superplastificante), retardador ou acelerador do tempo de pega, incorporador de ar.

http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/sistemas-construtivos/3/concreto-dosado-em-central/execucao/59/concreto-dosado-em-central.html

-Cinzas vegetais:

-Bagaço da cana, casca de arroz;

-Agregados reciclados:

-Borracha, vidro, resíduos de construção civil, entre outros.

Materiais Reciclados• Carcaças de pneus utilizados na produção de

concreto,• Escória de alto forno adicionada na fabricação de

cimento,• Sucata de aço é utilizada para produção de novos

aços e perfis metálicos,• Resíduos de vidros são utilizados no preparo de

concreto,• Resíduos de madeira são utilizados como

combustível ou como matéria-prima para produção de painéis MDF.

• Garrafas PETs na fabricação de elementos de vedação e para construção de lajes.

ISAIA, 2007

cerca de 92% de sílica.

Cinzas de Cascas de Arroz

As fibras fazem com que o concreto ou a argamassa se torne um material DURÁVEL e SEGURO devido ao aumento de flexibilidade e resistência à tração

Membrana acrílica com adição de cimento (reforçada com tela de poliéster)

Piso em concreto com adição de fibra de aço -Garagem Ed. comercial -São Paulo

Concretos com fibras de aço são muito usados em pisos industriais. O objetivo é reduzir danos devidos à abrasão, ao impacto e à fadiga.

Concreto com fibra de aço

Substituição da armadura pela adição de ferro em tubos de concreto

Arquivo de imagens Ana Paula Fugii

Arquivo de imagens Ana Paula Fugii

Fábrica de Tubos de Concretos em Rio Preto

Concreto com adição de borracha de pneus

LOTEAMENTO RESIDENCIAL CAMPO DO MEIOSantana do Parnaíba - SP

Argamassa estrutural modificada com polímeros

Apresenta alta aderência ao substrato e elevada resistência mecânica.

CONCRETO COM FIBRAS FIBRAS DE POLÍMEROS

Fibras com comprimentos da ordem de 2 a 4 cm.

Polipropileno - baixo custo, baixos e resistência à tração

Nylon - custo mais alto, densidade similar a da água - não segrega,

resistência à tração e superiores as de polipropileno

Poliéster - características melhores que as de polipropileno

Fibras de polipropileno em conjunto com fibras de aço, utilizadas em anéis de túneis para melhorar o desempenho em incêndios - minimizam o lascamento.

Conceto com adição de vidro Fibras de vidro possuem Módulo de

elasticidade e resistência à tração maiores que as fibras de polímeros.

ConcretoConcreto com Fibras

Reforço com fibra de carbono em fendas

Ponte de acesso ao Píer III do Terminal Marítimo da Ponta da Madeira, em São Luís (MA)

Argamassa de recomposição de base poliéster

Indicadas para preenchimento de cavidades. Onde haja grande solicitação de abrasão e/ou ataque químico,como vertedores de barragens hidrelétricas e tanque de efluentes e produtos químicos.

Reparo estrutural Graute epóxico Indicado para ancoragens de máquinas e equipamentos, para ancoragem de tirantes, fixação de placas de apoio e reparos em geral. É composto de cimento, areia de quartzo selecionada e aditivos especiais. Apresenta alta resistência mecânica e fluidez.

Resina de poliuretanoCom baixa viscosidade e alta elasticidade, as resinas de poliuretano são indicadas para preenchimento de trincas com até 0,1 mm

Resinas epóxiIndicadas principalmente para injeção em fissuras profundas estabilizadas.

Estádio do Maracanã Ficha técnica Local: Rio de Janeiro Recuperação e reforço estrutural 2005/2006

Concreto Celular

É produzido com cimento, cal, areia, e aditivo.

http://jaciara.olx.com.br/pictures/concreto-celular-generador-de-espuma-iid-198699382

CONCRETOS DE PÓS REATIVOS Massa mais homogênea

Compacidade otimizada pela granulometria dos materiais finos

Melhor interface pasta/agregado

Aumento da ductilidade pela adição de fibras de aço.

Passarela de pedestres de Sherbrooke- Canadá

Sakata Mirai Bridge

Concreto Translúcido Adição de fibras de ópticas

O pavilhão italiano da Expo Shangai

http://www.passeiorevestimentos.com.br/blog/370/concreto-translucido-em-utilizacao/

Concreto de reforçados com polpa de bambu sem refino

• Melhora a absorção e a porosidade• Resistencia de 3 vezes maior a tração

Concreto com cinzas de da cana-de-açúcar Resíduos Agroindustriais (Cana-de-açúcar)

1 tonelada de cana produz cerca de 260 kg de bagaço, que ao ser queimada por combustão pode gerar cerca de 6,2 kg de cinzas (Cordeiro, 2006)

Concreto com cinzas de Lodo Sanitário

Arquivo pessoal

Lodo “ in natura “

Lodo queimado transformado em Cinzas

Arquivo pessoal

Concreto com adição de fibras de coco A fibra de coco verde tem um excelente potencial para

uso na construção civil por meio de pranchas pré-moldadas, por suas características de resistência e durabilidade, ou na utilização do fibrocimento.

http://www.cnpat.embrapa.br/home/portfolio/tecnologia.php?id=10

Eco Fibra

http://www.revistam2.com.br/fibra-de-aco-reciclado-promete-revolucionar-construcao-civil

Concreto com cinzas de coco verde A cinza vegetal vem sendo estudada por pesquisadores com o intuito de

ser utilizado como aglomerante pozolânico; porém, sua reatividade dependerá da composição da cinza, como tempo de queima, temperatura de combustão e grau de moagem. Sendo um material promissor para construção civil aonde que poderá ser substituído uma porcentagem do cimento com objetivo de melhorar a resistência do material e baixar o custo no mercado.

Concreto com adição de resíduos de demolição

Argamassa polimérica Não requer água, areia, cal ou betoneira.

Popularmente conhecida como argamassa Dundun

http://www.massadundun.com.br/aplicacoes.php

Concreto com Isopor O CONCRETO LEVE de EPS (isopor) é utilizado na construção civil

nas partes onde não se exige grandes esforços. Devido às suas propriedades (baixa densidade aparente, isolação térmica e acústica e considerável resistência) o seu uso, tanto em pequenas residências quanto em obras de grande porte, permite economia no custo final da obra, pelo dimensionamento estrutural adequado e facilidade no manuseio e no transporte.

Arquivo Pessoal

Arquivo Pessoal

Arquivo Pessoal

Casa de Isopor no Residencial Dahma Rio Preto

Arquivo Pessoal

Qual seria a missão ?

Tornar o concreto resistente tão quanto ao concreto convencional

Não degradar o meio ambiente evitando emissões de CO2

Reuso de residuos de diferentes áreas evitando lixiviamento ambiental

Referências Bibliográficas• SILVEIRA, P.M. Estudo da Compatibilidade do Aditivo Mira 50 com Cimento CP II F-32. Campo

Grande. UFMS. 2007.

• HELENE, P. R. I., TERZIAN, P. Dosagem dos Concretos de Cimento Portland. Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações. São Paulo: Ipisis Gráfica e Editora, 2005. v. 1, capítulo 15. P. 439-471.

• ______. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo: IBRACON, 2007.

• GUIMARÃES, A. T. C. Propriedades do Concreto Fresco . In: ISAIA, G. C. Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações. São Paulo: Ipisis Gráfica e Editora, 2005. v. 1, capítulo 16. P. 473-494.

• METHA, P. K., MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: IBRACON, 2008.

• LEVY., S. A Sustentabilidade na Construção Civil: A contribuição do Concreto. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ensino, Pesquisa e Realizações. São Paulo: Ipisis Gráfica e Editora, 2005. v. 2, capítulo 50. P. 1551-1579.

• OLIVEIRA, A. M. S. e Brito, S. N. A (2002). Geologia de Engenharia, 1ª ed., 3ª reimpressão. São Paulo, p. 331.

http://www.dnpm.gov.br/portal/assets/galeriaDocumento/BalancoMineral2001/agregados.pdf

• Sumário Mineral- Edições- 1999 a 2001-Agregados para a Construção Civil.

• Anuário Mineral Brasileiro - Edições 1989 a 2000.DNPM/MME.Brasília.DF

• Sbrighi Neto, Cláudio, “ A Importância dos Conceitos Tecnológicos na Seleção dos Agregad s para Argamassas e concretos

• ANGULO, S.C. Variabilidade de agregados graúdos de resíduos de construção e demolição reciclados. São Paulo, 2000. 155p. Dissertação (Mestrado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.

• CASTRO, A. Influência das adições minerais na durabilidade do concreto sujeito a carbonatação. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2003.

• ISAIA, G. C., VAGHETTI, M. A. O., GASTALDINI, A. L G. Efeito de misturas pozolânicas sobre a carbonatação do concreto de cimento Portland. In: Congresso Brasileiro do Concreto, 40º, Rio de Janeiro/RJ, 1998. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto.