Cap46 - Concreto branco

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Capítulo 46
Concreto Branco
Ana Paula Kirchheim – UFRGS
Alexandra Passuello – UFRGS
Denise C. C. Dal Molin – UFRGS
Luiz C. P. da Silva Filho –UFRGS
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
I t d ãIntrodução
• A construção civil no Brasil encontra-se envolvida emç
um processo de modernização acelerada.
• Surgimento e desenvolvimento de concretos especiais.g p
• Nesse contexto o cimento branco estrutural entrou no
mercado brasileiro no início do século XX Devido:mercado brasileiro, no início do século XX. Devido:
• Versatilidade cromática
• Valorização da estrutura de concreto como elementoValorização da estrutura de concreto como elemento
estético
• Projetos inovadores no ponto de vista da engenharia eProjetos inovadores no ponto de vista da engenharia e
arquitetura.
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•Editor: Geraldo C. Isaia
I t d ãIntrodução
• Aplicabilidadep
• Execução de concretos aparentes utilizando cimento
Portland branco, com ou sem pigmento, oferecendop g
novas possibilidades arquitetônicas
• Concreto como elemento de composição estética.
• O cimento Portland branco também tem sido
amplamente empregado na confecção de peças,
l t ã t t i t inormalmente não estruturais, tais como:
• Argamassas de revestimento, painéis de fechamento,
elementos de pavimentação e peças pré-fabricadas deelementos de pavimentação e peças pré fabricadas de
concreto.
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I t d ãIntrodução
Figura 1 – Exemplos de utilização de concreto branco ou pigmentado em tampos
Fi 2 Ci d d d l A t l Ci i V lê i ESP
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•Figura 2 – Ciudad de las Artes y las Ciencias, em Valência, ESP.
I t d ãIntrodução
Figura 3 – Exemplo de utilização de concreto branco com agregado de vidro reciclado, em Palo
Alto, EUA. 
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•Figura 4 – Basílica e Templo Expiatório da Sagrada Família, Barcelona, ESP.
I t d ãIntrodução
• Economicidade
• Concreto branco é um produto diferente tanto na
produção quanto na análise de sua competitividade.p ç q p
• O valor do produto concreto branco, decorre dos
seguintes fatores
• Pelos componentes tradicionais – resistência e
durabilidade;
• I tâ i d di ã téti b t d• Importância da dimensão estética nas obras executadas
com esse material;
• Uso de agregados selecionados e de fontes específicasUso de agregados selecionados e de fontes específicas.
• Sob o ponto de vista do custo dos insumos, pode-se
admitir que o preço unitário do cimento branco é duas a
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três vezes superior ao do cimento cinza.
I t d ãIntrodução
•Economicidade
Ponto de vista estético
Podem-se obter ganhos significativos com a utilização de g g ç
um concreto aparente com ou sem pigmento. 
Figura 5 – Vista do Museu Iberê Camargo e detalhe da fachada com suas rampas, em Porto 
Alegre, BR. 
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g ,
I t d ãIntrodução
•Figura 6 – Catedral da Arquidiocese de Los Angeles, EUA. 
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•Figura 7 – Exemplos de aplicações do concreto branco em obras europeias.
I t d ãIntrodução
•Figura 8 – Pavilhão da Expo’98, em Lisboa, PT. •Figura 9 – Torre do Tombo, em Lisboa, PT Figura 8 Pavilhão da Expo 98, em Lisboa, PT. g , ,
(Fonte: http://fr.encarta.msn.com).
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Ci t P tl d B E t t lCimento Portland Branco Estrutural
• O principal material usado na fabricação de concretop p ç
branco é o cimento Portland branco estrutural.
• O cimento Portland é constituído por vários compostos,p p ,
dos quais quatro (C3S, C2S, C3A, C4AF) são mais
importantes e têm maior influência nas suas
i d d U ipropriedades. Uma comparação entre a composição
média do cimento cinza e do cimento branco pode ser
visualizada no Quadro 1visualizada no Quadro 1.
• Para evitar a contaminação da cor do produto final, o teor
de óxido de ferro do cimento no cimento branco é
reduzido, com consequente aumento do teor de C3A, que
é a mais reativa das fases do clínquer.
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Quadro 1 – Compostos principais do cimento Portland (com base em: NEVILLE, 1997; LEA, 
1970; TAYLOR, 1992; KIRCHHEIM, 2003).
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• Em relação às demandas normativas de composiçãoEm relação às demandas normativas de composição
química, a norma brasileira ABNT NBR 12.989:1993
especifica alguns teores limites e exigências químicasespecifica alguns teores limites e exigências químicas
para os cimentos brancos, reproduzidas nos Quadros
2 e 3.
Quadro 2 – Teores dos componentes dos cimentos Portland brancos (ABNT NBR 12989:1993). 
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Quadro 3 – Exigências químicas para o cimento Portland branco (ABNT NBR 12989:1993).g q p ( )
• Características físicas
• Duas diferenças básicas entre o cimento branco e os
cimentos cinza,
• Finura e início de pega.
A finura auxilia na intensidade da brancura do cimento,
conseqüentemente diminui o tempo de pega
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conseqüentemente, diminui o tempo de pega.
Ci t P tl d B E t t lCimento Portland Branco Estrutural
• A norma ABNT NBR 12989:1993 especifica asA norma ABNT NBR 12989:1993 especifica as
exigências físicas e mecânicas para os cimentos
nacionais, que são reproduzidas no Quadro 4.nacionais, que são reproduzidas no Quadro 4.
Quadro 4 – Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland branco (ABNT NBR 12989:1993)Quadro 4 – Exigências físicas e mecânicas para o cimento Portland branco (ABNT NBR 12989:1993).
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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Ci t P tl d B E t t lCimento Portland Branco Estrutural
• FabricaçãoFabricação
• A matéria-prima utilizada para a fabricação do cimento
deve conter em sua composição química os principaisdeve conter em sua composição química os principais
óxidos componentes do clínquer (CaO, SiO2, Al2O3 e
Fe2O3).
• O calcário e a argila são as matérias-primas mais
comuns usadas como fonte dos três primeiros. O minério
de ferro é a principal fonte de Fe O elementode ferro é a principal fonte de Fe2O3, elemento
importante que atua facilitando a fusão da mistura,
permitindo trabalhar com temperaturas de sinterização
mais baixas. Além do ferro, outros oligoelementos
induzem à coloração do cimento, tais como o Manganês
(Mn) o Cromo (Cr) e o Titânio (Ti) (BLANCO-VARELA et
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(Mn), o Cromo (Cr) e o Titânio (Ti) (BLANCO-VARELA et
al., 1997).
Ci t P tl d B E t t lCimento Portland Branco Estrutural
• Fabricaçãoç
• Diferenças da fabricação do cimento Portland
convencional
• A ausência de ferro faz com que seja necessário elevar a
temperatura de queima do clínquer, o que afeta a dureza
d ód l d lí d i t d tdos nódulos de clínquer gerados, incrementando o tempo
de moagem.
• Para evitar a contaminação cromática durante aPara evitar a contaminação cromática durante a
moagem, usam-se nos moinhos bolas de cerâmica ou
revestidas com cerâmica.
• O combustível empregado na queima é normalmente à
base de óleo ou gás.
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Ci t P tl d B E t t lCimento Portland Branco Estrutural
Figura 10 – Distribuição de mercado entreas empresas internacionais que produzem cimento 
branco. (adaptada de INTERNATIONAL CEMENT REVIEW, 2003).
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Ci t P tl d B E t t lCimento Portland Branco Estrutural
• Comportamentop
• O cimento branco possui teores superiores de
aluminato tricálcico (C3A) e é constituído por partículas( 3 ) p p
mais finas.
• Proporciona aos concretos produzidos com cimento
b i d i í i dbranco tempos mais curtos de início de pega.
• Necessidade de controle nas concretagens de elementos
estruturais de grandes dimensões de cimento brancoestruturais de grandes dimensões de cimento branco
• Elevado calor de hidratação liberado nas primeiras idades.
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O t M t i i C tit i tOutros Materiais Constituintes
• Agregados para Concreto Brancog g p
• Inúmeros materiais inertes podem ser usados como
agregados para produção de concretos de cimento
Portland branco
• Desde os calcários e as areias silicosas ou argilosas, aos
i t d b lt á itinertes de basalto, mármores e granitos.
• Atentar para o teor de argila e para as eventuais variações
no agregado, pois mesmo que esses teores sejam baixos,g g , p q j ,
estes materiais constituem um risco para a homogeneidade
da mistura, principalmente da cor.
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•Figura 11 – Concretos brancos com diferentes tipos de agregados (LEVINSON & AKBARI, 2002).
O t M t i i C tit i tOutros Materiais Constituintes
Figura 12 – Mudança na superfície do concreto branco (a) no acabamento final do concreto 
com agregados expostos (ALBOORG, 2006) e (b) interferência do tipo geológico do 
agregado (ZHANG, 2005)
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O t M t i i C tit i tOutros Materiais Constituintes
• Aditivos
• Desempenham um papel fundamental na qualidade do
concreto.
• Para assegurar uma consistência fluida ao concreto fresco,
que permita o seu adequado lançamento, torna-se
praticamente obrigatório o uso de aditivos plastificantesp g p
e/ou superplastificantes. A utilização deve ser feita
atentando para que a coloração do aditivo empregado não
interfira na coloração do concreto brandointerfira na coloração do concreto brando.
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O t M t i i C tit i tOutros Materiais Constituintes
• Adições Mineraisç
• Diversos tipos de adições podem ser incorporados ao
concreto.
• Destacam-se os fíleres, a cinza volante, a escória de alto-
forno, a sílica ativa e o metacaulim.
• O cuidado mais evidente é evitar o emprego de adiçõesO cuidado mais evidente é evitar o emprego de adições
que afetem de forma indesejável a cor.
• Pigmentos
• Os óxidos de ferro, cromo e cobalto, entre outros,
também podem ser utilizados como base de pigmentos,
entretanto é importante salientar que:entretanto, é importante salientar que:
• é necessário verificar se esses produtos não produzirão interferências nas
características de pega, no endurecimento e na durabilidade, além de
garantir estabilidade da cor quando expostos à luz e às intempéries
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•Editor: Geraldo C. Isaia
garantir estabilidade da cor quando expostos à luz e às intempéries.
O t M t i i C tit i tOutros Materiais Constituintes
•Figura 13 – Aspecto dos corpos-de-prova com as adições de metacaulim proveniente da argila e sílicaFigura 13 Aspecto dos corpos de prova com as adições de metacaulim proveniente da argila e sílica 
ativa. (PASSUELO et al, 2004b).
•Figura 14 – Aspecto do concreto branco com adição 
de pigmentos de colorações variadas (ALBOORG, 
2006)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
• Propriedades Mecânicasp
• O cimento Portland branco estrutural, com mesma
dosagem de concreto, promove resultados deg p
resistência mecânica similares e até superiores aos
encontrados em concretos e argamassas moldados
i t i C d Q d 5com cimento cinza. Como pode-se ver no Quadro 5 e
na Figura 15.
Quadro 5 – Resistência à compressão de concretos moldados com cimentos branco e cinza (CPV). 
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
•Figura 15 – Resistência à compressão em função da interação entre o tipo de cimento e a idade 
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(KIRCHHEIM, 2003).
C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
• Concretos moldados com cimento Portland branco,
com e sem adição de pigmentos coloridos podem ser
visualizados no quadro 6.
•Quadro 6 – Resistência à compressão de concretos com pigmentos (CIATH, 2002).
• Na figura 16 pode-se visualizar o aumento de
resistência quando adicionado 5% de sílica ativa em
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resistência quando adicionado 5% de sílica ativa em
Concretos brancos.
C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
Fi 16 R i tê i à ã f ã d i t ã t t d di ã id d
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•Figura 16 – Resistência à compressão em função da interação entre a porcentagem de adição e a idade 
(KIRCHHEIM et al, 2004d).
C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
• A influência do tipo de agregado em concretosp g g
moldados com cimento branco foi analisada por
Passuelo (2004).
•Quadro 7 – Resistência à compressão e módulo de deformação de concretos com diferentes agregados 
(PASSUELLO, 2004).
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
• Durabilidade
• Absorção D’água
• Concretos moldados com cimento Portland branco
possuem desempenho satisfatório, quando analisada a
taxa de absorção de água por capilaridade. Kirchheim
(2003) Ki hh i t l (2004b)(2003) e Kirchheim et al. (2004b)
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
•Figura 17 – Taxa de absorção de concretos executados com cimentos cinza e brancos (KIRCHHEIM, 
2003).
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
• Durabilidade
• Penetração de Cloretos
• O aumento da relação água/aglomerante resulta no ç g g
incremento na carga total passante, devido ao aumento 
da porosidade da pasta. Experimentos mostram que a 
adição de silica ativa diminui a carga passanteadição de silica ativa diminui a carga passante. 
(KIRCHHEIM et al., 2004c).
• Profundidade de CarbonataçãoProfundidade de Carbonatação
• Desempenho similar ou até superior aos dos concretos 
moldados com cimento Portland cinza. 
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
Figura 18 – Curva prevista para profundidade de carbonatação de concretos confeccionados com 
cimentos cinza e branco (KIRCHHEIM, 2003).
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
• Durabilidade
• Corrosão de Armaduras
• A utilização de armaduras protegidas contra corrosão se tornaç p g
indispensável na produção de concreto branco aparente,
principalmente quando a obra estiver em ambiente agressivo.
• a corrosão altera o efeito estético da estruturaa corrosão altera o efeito estético da estrutura.
• Retração
• Devido a alta reatividade (teor de C3A e a finura)Devido a alta reatividade (teor de C3A e a finura)
• Desenvolvimento de temperaturas maiores na estrutura,
situação que provoca a geração de elevadas tensões
i d ã i linternas de tração no material.
• Alto consumo inicialde água, exigido nas reações de
hidratação, provoca uma aceleração da secagem na
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ç , p ç g
superfície, provocando uma fissuração generalizada.
C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
•Figura 19 – Variação dimensional restringida do concreto com e sem a presença de óxido de cálcio e 
aditivo anti-retração (PASSUELO et al., 2007).
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C t í ti d C t BCaracterísticas do Concreto Branco
•Figura 20 – Influência do SRA na retração livre do concreto (COLLEPARDI, 2006).
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
• Fabricação do Concreto Brancoç
• O tipo de cimento utilizado influência diretamente:
• a trabalhabilidade, a perda de abatimento, a segregação, p , g g ç
e exsudação, a retração plástica, o tempo de pega e a
temperatura de cura, refletindo-se no desempenho do
concreto a longo prazoconcreto a longo prazo.
• Em problemas relacionados à reatividade
• Cuidado em dias de temperatura elevada Esse tipo deCuidado em dias de temperatura elevada. Esse tipo de
problema pode ser controlado adicionando-se aditivos
controladores de hidratação ao concreto, ou então
utilizando se água gelada na misturautilizando-se água gelada na mistura.
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
• Mistura do concreto
• Betoneira de grande porte oug p
em caminhões betoneira
específicos (Figura 21) para
d ã d tprodução de concreto
branco.
• A finalidade é evitar a alteraçãoA finalidade é evitar a alteração
de cor por contaminação de
materiais remanescentes nos
equipamentos
• Figura 21 – Exemplo de caminhão betoneira. 
equipamentos.
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
• Concretos autoadensáveis(CAA)( )
• Interessantes na produção de concretos brancos
• Excelente acabamento obtido para a superfíciep p
• Economicamente viável em situações específicas, como
estruturas com armaduras densas.
Estruturas de concreto branco
aparente não podem ter falhas de
concretagem, pois qualquer
correção prejudicaria o aspecto
•Figura 22 – Concreto autoadensável
ç p j p
estético do material.
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Figura 22 Concreto autoadensável
branco – aspecto do espalhamento –  = 
65 cm.
T l i d P d ãTecnologia de Produção
• Preparo e Lançamentop ç
• Importante garantir que o concreto seja bastante coeso
para evitar segregação aparente.p g g ç p
• Cuidados com ascensão de nata, a vibração entre
camadas são indispensáveis para se evitar manchas,
• Vibração deve ser homogênea ao longo da altura do
elemento, evitando-se que, na última camada, ocorra
excesso de vibração o que poderá influenciar a cor doexcesso de vibração, o que poderá influenciar a cor do
material.
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
•Figura 23 – Detalhe de zonas com fuga de nata.
• Figura 24 – Aspecto das fôrmas após utilização.
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
• Armadura
• Barras protegidas com pinturas do tipo epóxi, à base de
zinco ou então galvanizadas (Figura 25)g ( g )
• Prevenir corrosão de armadura, oxidação nas armaduras
deixadas expostas à umidade no canteiro de obras,
h d i t tprovoque manchas de escorrimento no concreto
(Figura 26) durante a execução da estrutura.
Fôrmas• Fôrmas
• As fôrmas podem ser manufaturadas em plástico,
chapas de aço ou madeira e o tipo de material utilizadochapas de aço ou madeira e o tipo de material utilizado
e a textura irão determinar a aparência final do
concreto (Figura 27).
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co c e o ( gu a )
T l i d P d ãTecnologia de Produção
•Figura 25 – Detalhe da barra galvanizada 
dobrada protegida com produto à base de zinco.
•Figura 26 – Aspecto das manchas por oxidação da 
armadura em superfície de concreto branco. 
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
(a) fôrmas de plástico lisa com impressão de (b) impressão dos veios da madeira
•Figura 27 – Aparência do concreto frente aos diferentes tipos de fôrmas (ALBOORG, 2006)
•(a) fôrmas de plástico lisa com impressão de 
negativos nas fôrmas
•(b) impressão dos veios da madeira 
empregada nas fôrmas
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
•Figura 29 – Detalhe do escoramento e fôrmas.•Figura 28 – Aspecto de espaçador
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
• Desfôrma, Cura e Proteção, ç
• A desfôrma nas primeiras idades é positiva no sentido
de se evitar o manchamento do concreto pelas fôrmas.p
• Sugere-se que sejam mantidos alguns perfis de proteção
nessas zonas, desde que se evitem escorrimentos sobre
t bo concreto branco.
• A cura é fundamental para que não ocorra retração do
concreto com consequente fissuração (Figura 30)concreto, com consequente fissuração (Figura 30).
• Quanto à proteção, é fundamental cobrir a superfície
logo após a desforma (Figura 31) O material delogo após a desforma (Figura 31). O material de
cobertura, entretanto, deve permitir a perda de umidade
e não deve ocasionar manchamento.
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
•Figura 30 – Exemplo de processo de cura do •Figura 31 – Sistema de proteçãoFigura 30 Exemplo de processo de cura do 
concreto utilizado no Museu Iberê Camargo.
Figura 31 Sistema de proteção 
física contra sujidade durante a execução.
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T l i d P d ãTecnologia de Produção
•Figura 32 – Limpeza da superfície (cortesia: Fundação Iberê Camargo)
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Figura 32 Limpeza da superfície (cortesia: Fundação Iberê Camargo).
T dê iTendências
• Nos últimos anos, alguns países na Europa, g p p
concentraram suas pesquisas no desenvolvimento de
produtos que, além de reduzir as atividades e os
custos de manutenção das estruturas, contribuem na
melhoria da qualidade do ar, garantindo, dessa forma,
a presença de ambientes mais saudáveis e
sustentáveis.
• A técnica utilizada foca no processo da fotocatálise,
que, mediante a presença da luz do sol, acelera o
processo de oxidação que normalmente ocorre na
natureza.
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T dê iTendências
• A primeira aplicação de um concreto com cimento de
propriedade fotocatalíticas foi feita na obra da Igrejapropriedade fotocatalíticas foi feita na obra da Igreja
Dives in Misericordia, Figura 33.
• Figura 33 – Igreja “Dives in Misericordia" em Roma IT
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• Figura 33 – Igreja Dives in Misericordia , em Roma, IT.
Normatização na Fabricação de Concreto 
BBranco
• Quanto às normas mundiais existentes, podem-seQ , p
citar as européias referentes
• ao cimento
• NF EN 197-1 – Composição, especificações e critérios de
conformidade para cimentos correntes e concreto de
i bcimento branco.
• à produção de concreto
• NF EM 206 1 E ifi ã d h d ã• NF EM 206-1 – Especificação, desempenho, produção e
conformidade.
Q t à b il i i• Quanto às normas brasileiras em vigor,
• 12989:1993 - Cimento Portland branco - Especificação
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C id õ Fi iConsiderações Finais• Utilização de um concreto cromático arquitetônicoç q
• Boa aparência, ausência de revestimento, qualidade do
acabamento superficialp
• Apresentam excelentes características mecânicas e de
durabilidade.
• O uso de um concreto que tem função estrutural e de
acabamento
• Eliminação das etapas de aplicação de revestimento.
• Ganhos de produtividade e as economias de material ep
mão-de-obra.
• Proporcionam ganhos em termos da vida útil e do custo
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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g
global, incluindo custos ao longo do tempo.
C id õ Fi iConsiderações Finais
• Nova tecnologia demanda mudanças deNova tecnologia demanda mudanças de
paradigma em termos de produção.
• Adequada tecnologia de produção e de sistemas deAdequada tecnologia de produção e de sistemas de
controle, garantir a qualidade e homogeneidade do concreto
produzido.
• A tecnologia de fôrmas e as técnicas de lançamento são
fundamentais para assegurar um bom acabamento.
O k h d i id it fi• O know-how adquirido permite afirmar que a
tecnologia, se bem assimilada e implantada, é
eficiente e promove acréscimos de valor na estruturaeficiente e promove acréscimos de valor na estrutura
de concreto resultante.
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