DURABILIDADE DO CONCRETO E SUSTENTABILIDADE · durabilidade das estruturas de concreto (Ceotto,...

NORIE

DURABILIDADE DO CONCRETO

E SUSTENTABILIDADE

Denise Dal Molin

NORIE

PROJETO DE UM EDIFÍCIO SUSTENTÁVEL

Ser viável economicamente para os investidores.

Satisfazer as necessidades dos usuários.

Ser projetado e construído com tecnologia que

reduza o impacto ao meio ambiente e o trabalho

degradante do ser humano.

Consumir o mínimo de recursos naturais em sua

construção e principalmente em sua operação.

Baixa geração de resíduos.

Ter qualidade e durabilidade.

Condições de ser reutilizado.

(Ceotto, 2007)

NORIE

Percepção do

imóvel pelo cliente

Que edifício

interessante!!!!

Custo de operação

Custo de

manutenção

Custo de reparos,

recuperações e

reforços

Passivo ambiental

Custo de

reutilização

CLIENTE

(adaptado de Ceotto, 2007)

NORIE

Museu Iberê Camargo - Porto Alegre

NORIEFonte:http://www.flickr.com/photos/tiagon/2579206836/

Museu Iberê Camargo - Porto Alegre

NORIE

Ciudad de las artes y la ciencia Calatrava Valência - Espanha

(Cortesia: Maurício Carvalho Ayres Torres)

NORIE

Falta de qualidade e

durabilidade

X

Sustentabilidade

NORIE

REPARO

REDUÇÃO DA

VIDA ÚTIL

DO CONCRETO

DEMOLIÇÃO

OBRAS NOVAS

RECUPERAÇÃO

REFORÇO

NORIE

REPARO

DEMOLIÇÃO

OBRAS NOVAS

RECUPERAÇÃO

REFORÇO

• Escassez de matérias primas

• Geração de resíduos

• Emissões de gases / CO2

• Consumo de energia

• Custo

NORIE

A indústria do concreto é a maior consumidora de recursos naturais

20 bilhões ton. de concreto/ano

2,9 bilhões ton. de cimento/ano

15 bilhões ton. de agregados/ano

3 bilhões ton. de calcário/ano

1,5 bilhões de m3 de água/ano

Preservação Ambiental x Concreto

NORIE

RECURSO NATURAL EXTRAÇÃO ATUAL

(kg/ano)

RESERVA NATURAL

(kg)

USO REMANESCENTE

(anos)

MANGANÊS 7,3 E+09 5,0 E+12 685

CARVÃO 4,5 E+12 3,0 E+15 666

POTÁSSIO 2,6 E+10 1,7 E+13 649

URÂNIO 3,3 E+07 1,3 E+10 412

BAUXITA 1,1 E+11 2,8 E+13 257

FOSFATO 1,4 E+11 3,4 E+13 248

FERRO 4,3 E+11 1,0 E+14 231

NÍQUEL 9,2 E+08 1,1 E+11 120

MERCÚRIO 3,1 E+06 2,4 E+08 77

PETRÓLEO 3,2 E+12 2,4 E+14 75

GÁS NATURAL 2,0 E+12 1,3 E+14 66

COBRE 9,8 E+09 6,1 E+11 62

ESTANHO 1,8 E+08 1,0 E+10 56

CÁDMIO 2,0 E+07 9,7 E+08 49

ZINCO 7,1 E+09 3,3 E+11 47

CHUMBO 2,8 E+09 1,2 E+11 43

PRATA 1,4 E+07 4,2 E+08 30

OURO 2,2 E+06 6,1 E+07 28

Fontes: World Energy Council apud LIPPIATT (1998) e U.S. Bureau of Mines apud LIPPIATT (1998).

Remanes-

centes

de recursos

não-

renováveis

NORIE

Disposição inadequada

Risco de contaminação do solo e fontes de água

Aterro de inertes

Piracicaba/SP

NORIE

REPARO

DEMOLIÇÃO

OBRAS NOVAS

RECUPERAÇÃO

REFORÇO





• Custo

NORIE

A indústria do concreto é a maior consumidora de recursos naturais

20 bilhões ton. de concreto/ano

2,9 bilhões ton. de cimento/ano

cerca de 2 bilhões ton. de CO2/ano

Preservação Ambiental x Concreto

NORIE

• Nos últimos 30 anos, a

temperatura média da terra

aumentou 3ºC;

• Estima-se que até 2100

aumente até 5ºC.

EFEITO ESTUFA

Blessmann (2003)

TEMPERATURA GLOBAL

NORIE(http://library.thinkquest.org/C0126481/consmed.html, 2006)

Degelo das calotas

polares e

geleiras

Dilatação térmica

da massa de água

oceânica

Consequências do efeito estufa

NORIE

Elevação do nível do mar

Inundações

Consequências do efeito estufa

NORIE

TEMPERATURA GLOBAL

Aumento da temperatura da

superfície dos oceanos

Acima de 27oC

Condições para formação de furacões

Consequências do efeito estufa nos oceanos

NORIE

O Catarina,

fenômeno que

atingiu o litoral sul

do Brasil em 2004,

foi o primeiro

furacão

extratropical

conhecido.

(http://www.apolo11.com/furacao_catarina.php, 2006)

NORIE

Ciclone Catarina: madrugada de 28 de Março de 2004

NORIETORRES - RS

Ciclone Catarina: madrugada de 28 de Março de 2004

NORIE

REPARO

DEMOLIÇÃO

OBRAS NOVAS

RECUPERAÇÃO

REFORÇO





• Custo

NORIE

Produção cimento consome entre

7-10 Bilhões GJ/ano

Energia para produção de agregados

Energia para produção de aço

NORIE

REPARO

DEMOLIÇÃO

OBRAS NOVAS

RECUPERAÇÃO

REFORÇO





• Custo

NORIE

CONSUMO DE CONCRETO NO MUNDO

• Obras novas 45%

• Projetos de infra-estrutura 15%

• Reparos e renovação do ambiente edificado

40%

(MEHTA, 2009)

NORIE

Desenvolvimento sustentável

depende da construção civil

Depende da qualidade e

durabilidade das

estruturas de concreto

NORIE

1960 ~ 3 bilhões de toneladas por ano

(1 ton/per capta)

Atual ~ 20 bilhões de toneladas por ano

(1 ton/per capta)

(Mehta, 2009)

~ 7 bilhões de m3

CONSUMO MUNDIAL DE CONCRETO

NORIE

0

10

20

30

40

50

60

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2003 2006 2007 2008

Ano

Pro

du

çã

o d

e c

ime

nto

no

Bra

sil

(milh

õe

s.t

on

)

DÉCADA DE 70

Milagre Econômico DÉCADA DE 80

Estagnação

Plano Cruzado

DÉCADA DE 90

Consolidação do

Setor

Plano Real

ANO 2000

Crise econômica mundial

Início da

década

de 00

Crise na

CC

Recuperação do setor

da Construção

civil

(SNIC, 2010)

Produção de cimento no Brasil

NORIE

CULPADO

BAIXA

VIDA ÚTIL

DO CONCRETO

RESPONSÁVEL

PELA ESPECIFICAÇÃO

E EXECUÇÃO

DO CONCRETO

CONCRETO

NORIE

Projetando para garantir a

qualidade

e a

durabilidade

das estruturas de concreto

(Ceotto, 2007)

NORIE

DEGRADAÇÃO DAS CONSTRUÇÕES

DE CONCRETO

DETERIORAÇÃO

FÍSICO-MECÂNICO

CORROSÃO DO

CONCRETO

CORROSÃO DA

ARMADURA

EROSÃO

FISSURAÇÃO

EXPANSÃO

LIXIVIAÇÃO CARBONATAÇÃO

DESPASSIVAÇÃO

íons gases água

NORIE

CORROSÃO: DESPASSIVAÇÃO POR CARBONATAÇÃO

CO2 CO2 CO2

CO2 CO2

NORIE

CORROSÃO: DESPASSIVAÇÃO POR CLORETOS

Cl- Cl- Cl-

Cl- Cl-

NORIE

FATORES NECESSÁRIOS PARA OCORRER CORROSÃO

O2 H2O

+ umidade nos poros

CORROSÃO DAS ARMADURAS

O2

H2O H2O O2

H2O

NORIE

ATAQUE POR SULFATOS

SO4-

SO4-

SO4- SO4

- SO4-

Ca(OH)2

C3A

NORIE

REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

NORIE

POROSIDADE

PERMEABILIDADE

ABSORTIVIDADE

DIFUSIBILIDADE

NORIE

DEPENDE PRINCIPALMENTE:

relação água/cimento

tipo de aglomerante

NORIE

Classe de agressividade Concreto

Tipo I II III IV

CA < 0,65 < 0,60 < 0,55 < 0,45 a/c

CP < 0,60 < 0,55 < 0,50 < 0,45

CA > C20 > C25 > C30 > C40 Classe de

Concreto

(NBR 8953) CP > C25 > C30 > C35 > C40

As exigências da Norma

(Tabela 13 da NBR 6118/2007)

NORIE

Relação água/cimentofck (fc28)

(MPa) CP I 32CP II

32

CP II

40

CP III

32

CP III

40

CP IV

32

CP V

ARI/RS

CP V

ARI

20 (26,6) 0,67 0,61 0,67 0,60 0,66 0,63 0,71 0,74

25 (31,6) 0,61 0,54 0,60 0,54 0,60 0,55 0,63 0,67

30 (36,6) 0,55 0,48 0,54 0,49 0,55 0,49 0,56 0,61

35 (41,6) 0,50 0,42 0,49 0,45 0,51 0,45 0,50 0,55

(Prática recomendada IBRACON, 2003)

Cimentos brasileiros atuais

NORIE

ÁGUA NO CONCRETO

Água de hidratação ~ 0,20 / 0,21

Água de gel ~ 0,18 / 0,19

Água livre

~ 0,34

fck 20 MPa

CPV ARI

a/c 0,74

Porosidade / capilaridade

~ 0,40

NORIE

TAXA DE ABSORÇÃO

(STOLFO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE)

CP I

CPB

absortividade de concretos (idade: 28 dias)

2

6

10

14

18

22

26

0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

Relação a/ag

S (

mm

/h1

/2)

CP-II ECP-II F

CP-V ARI RSCP-V ARI

NORIE

Idade: 42 dias UR: 70%

0.40 0.50 0.65 0.80 1.00 a/c

2

0

4

6

8

10

12

14

CP

POZ

AF

ARI

Carbonatação x Relação a/c

(WOLF e DAL MOLIN, 1989 - NORIE)

NORIE

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70

0

10

20

30

40

50

60

70

Pro

fund

ida

de

de

ca

rbo

na

taçã

o -

pca

rb (

mm

)

Relação água/aglomerante

COBRIMENTO

Teor de sílica ativa

obs.0%

obs.10%

obs.20%

0%

5%

10%

15%

20%

161 dias

PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO

(KULAKOWSKI e DAL MOLIN, 2002 - NORIE/PPGEM)

NORIE

Estimativa da Profundidade Carbonatada

y

10 Anos [mm] 30 Anos [mm]

18,3

11,7

6,6

31,8

20,3

11,5

0,65

0,55

0,48

y = 5,8 t

y = 3,7 t

y = 2,1 t

a/c Profundidade

NORIE

Carbonatação x Tempo

Profundidade

Carbonatação

[mm]

Tempo (Vanos )

DUPLICANDO A

ESPESSURA DO

COBRIMENTO

AUMENTA VIDA ÚTIL

EM 4 VEZES

NORIE

Previsão de Vida Útil

Concentração externa de Cl- 3,5%

Perfil de concentração de Cl- 10 anos

Espessura de cobrimento 2,5 cm

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,5 1 1,5 2 2,5

cobrimento (cm)

Cl-

(%

sob

re a

mas

sa

de c

imen

to)

0,28 0,45 0,75

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 10 20 30 40 50

tempo (anos)

Cl-

(%

so

bre

a m

assa d

e c

imen

to)

0,28 0,45 0,75

6,8 11,3

17,5

Teor SA = 10%

Temp = 25oC

Idade = 28 dias

Relação

a/agl

(HOFFMANN e DAL MOLIN, 2001 - NORIE)

NORIE

Concreto fck = 20 MPa x fck = 60 MPa

Área do pavimento - 320 m2

3º pav. de 15 pavimentos

CONCRETO (m3) ARMADURA (kg) FÔRMAS (M2)

fck21 MPa

fck60 MPa

ECON%

fck21 MPa

fck60 MPa

ECON%

fck21 MPa

fck60 MPa

ECON%

PILARES 13,2 6,8 - 49 2981 1192 - 60 136,6 93,2 -32

VIGAS 14,9 12,1 - 19 1623 1623 - 180,2 149,1 - 17

LAJES 27,0 26,1 - 994 994 - 280,8 280,8 -

TOTAL 55,1 45 -18 5598 3966 -29 597,6 523,1 - 12

Aumento da resistência do concreto

NORIE

CUSTO EM US$

CONCRETO ARMADURA FÔRMA TOTAL

fck21 MPa

fck60 MPa

fck21 MPa

fck60 MPa

fck21 MPa

fck60 MPa

fck21 MPa

fck60 MPa

MAT 468 464 1591 636 3871 2628 5931 3728

PILARES MO 507 261 1163 465 774 525 2443 1251

MAT 528 826 867 866 5086 4210 6481 5903

VIGAS MO 572 464 633 633 1016 841 2221 1939

MAT 958 1782 531 531 7940 7940 9428 10252

LAJES MO 1036 1002 388 388 1587 1587 3011 2976

MAT 1954 3073 2989 2034 16896 14777 21839 19884

TOTAL MO 2115 1727 2184 1486 3377 2953 7675 6166

TOTAL GERAL 4069 4800 5173 3520 20273 17730 29515 26050

-12%

NORIE

PC X fc CLORETOS Difusão X fc

y = -6E-07x 2 - 0,0037x + 69,081

R2 = 0,525

0

20

40

60

80

100

0 2000 4000 6000 8000

Carga total passante (Coulombs)

fc (

MP

a)

0% sílica ativa

y = -2E-07x 2 - 0,0133x + 64,009

R2 = 0,3879

0

20

40

60

80

100

0 2000 4000 6000 8000

Carga total passante (Coulombs)

fc (

MP

a)

20% sílica ativa

y = 85,408e -0,0851x

R2 = 0,6519

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20

coeficiente de difusão de Cl-

(x 10 -9 cm2/s)

f c (

MP

a)

0% sílica ativa

y = 66,56e -0,0669x

R2 = 0,5896

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20

coeficiente de difusão de Cl-

(x10 -9 cm2/s)

f c (

MP

a)

20% sílica ativa

fc não é um

bom

parâmetro

para avaliar

a

durabilidade

dos

concretos

(HOFFMANN e

DAL MOLIN, 2001)

NORIE

Abatimento (slump)

Dmáx característica do agregado graúdo

Resistência característica do concreto - fck

ESPECIFICAÇÃO CONCRETO

Tipo de aglomerante ?

NORIE

PENETRAÇÃO DE CLORETOS

(STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0,3 0,35 0,45 0,6 0,8

relação a/agl

carg

a t

ota

l (C

ou

lom

bs)

ARI

POZ

CP I

CPB

(MATTOS e DAL MOLIN, 2002 - NORIE)

NORIE

0 1000 2000 3000 4000 5000

Carga passante (Coulombs)

10

30

50

70

0

20

40

60

80

Re

sis

tên

cia

à c

om

pre

ssã

o -

180

dia

s (

MP

a)

CP IV POZ

CP V ARI

CP V ARI + CCA 5%

CP V ARI + CCA 10%

CP V ARI + CCA 15%

CP V ARI + CCA 20%

(AZEVEDO e DAL MOLIN, 1999 - NORIE)

Penetração de cloretos

baixa moderada alta

NORIE

0

10

20

30

40

50

1 1,5 2 2,5 3

espessura de cobrimento

(cm)

vid

a ú

til

de p

roje

to (

an

os)

CPIIF 0,35

CPIIF 0,60

CPIV 0,35

CPIV 0,60

CPV 0,35

CPV 0,60

Vida Útil de Projeto - ação de cloretos

(ANDRADE e DAL MOLIN, 2001 - NORIE)

NORIE

REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

(TIECHER e DAL MOLIN, 2007 - NORIE)

NORIE

Produção de cimento no Brasil

TIPO DE CIMENTO

SIGLA

2003

2008

COMUM (CP I) 2% <1%

COMPOSTO (CP II) 72% 64%

ALTO-FORNO (CP III) 13% 17%

POZOLÂNICO (CP IV) 7% 11%

ARI (CP V-ARI) 6% 7%

BRANCO (CPB) <0,2% <0,2%

(SNIC, 2010)

NORIE

Redução da relação água/cimento / Redução

da porosidade

CONCRETOS MAIS DURÁVEIS E SUSTENTÁVEIS

Utilização de adições em cimentos/concretos

Redução do consumo de cimento

Novos materiais

NORIE

CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

Consumo de Cimento (kg/m3)

para concretos de 30 MPa

(TUTIKIAN, CREMONINI e DAL MOLIN, 2004 - NORIE/UFRGS)

391

368

334

500

466

407

394456

425

249

234

396

314

269

252

349

326

272

272

281

207

176

287

264

219

213

461

314

0

100

200

300

400

500

600

700

3 dias 7 dias 28 dias 63 dias

kg

/m3

REF FC sem MV FC com MV MC sem MV

MC com MV CCA sem MV CCA com MV

NORIE

CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

Penetração de Cloretos (C)

(TUTIKIAN, CREMONINI e DAL MOLIN, 2004 - NORIE/UFRGS)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Pen

etr

ação

de ío

ns

clo

reto

s (

C)

20 30 40

Resistência à Compresão (MPa)

Referência FC sem VMA FC com VMA MC sem VMA

MC com MVA CCA sem VMA CCA com VMA

- 31%

- 91%

- 33%

- 92%

- 36%

- 94%

NORIE

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

LEITE e DAL MOLIN (2001) - NORIE

12,0

18,0

24,0

30,0

36,0

42,0

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Relação a/c

fc (

MP

a)

Referência

100%AMR-0%AGR

50%AMR-50%AGR

0%AMR-100%AGR

100%AMR-100%AGR

Concretos com Agregados Reciclados

(LEITE e DAL MOLIN, 2004 - NORIE/UFRGS)

NORIE

Aspectos de durabilidade – estimativa de vida útil

45,8 (1)

34,8 (2) 35,1

Concreto com 20 MPa

relação a/c de 0,60

Concreto reciclado Concreto convencional

Estimativa de vida útil (anos) Condição

(1) concreto com 100% de agregado miúdo reciclado e brita natural;

(2) concreto com 50% de agregado miúdo natural e 50% de agregado graúdo reciclado

VIEIRA e DAL MOLIN (2004) - NORIE

Concretos com Agregados Reciclados

NORIE

CONCRETOS

MAIS DURÁVEIS

SUSTENTABILIDADE

SEM CUSTOS

FINANCEIROS

ADICIONAIS

REDUZINDO

CUSTOS

AMBIENTAIS

“MATERIAL SAVED IS A MATERIAL GAINED”

CONSIDERAÇÕES FINAIS

NORIE

Obrigado pela atenção

Denise Dal Molin

[email protected]

DURABILIDADE DO CONCRETO E SUSTENTABILIDADE · durabilidade das estruturas de concreto (Ceotto,...

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