Concreto de alto desempenho, CAD
-
Upload
anderson-carvalho -
Category
Engineering
-
view
291 -
download
4
description
Transcript of Concreto de alto desempenho, CAD
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 elevadaMódulo de elasticidade mais altoResistência à flexão maiorMenor permeabilidadeResistência à abrasão melhoradaMaior 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.
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.
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.
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 CONCRETOConcreto 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.
PRINCÍPIOS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
Ruptura do concreto sob carga de compressãoDo 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 decimentoanidro
Água
Pasta de cimento fresca
0,65 0,25
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.
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
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
PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHOResistência 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 máximaMPa
0,40 – 0,350,35 – 0,300,30 – 0,250,25 – 0,20
50 – 7575 – 100100 – 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