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1 Resumo Este artigo aborda os Concretos Especiais dentro do contexto da engenharia civil. O objetivo é mostrar a diferença dos concretos especiais, suas principais características, suas propriedades, algumas aplicações e patologias. Abordamos de uma forma sucinta a formação do concreto para parâmetro dos outros tipos de concretos. Dados os autos conclusos, observamos a importância da escolha do tipo do concreto a ser utilizado nas construções. . 2 Sumário 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 5 2. HISTÓRICO DOS CONCRETOS ............................................................................ 6 3. GENERALIDADES ................................................................................................ 7 4. MATERIAIS COMPONENTES ............................................................................... 8 4.1. Água de Amassamento ......................................................................................... 8 4.2. Cimento .............................................................................................................. 8 4.3. Agregados ........................................................................................................... 9 4.4. Aditivos Químicos ............................................................................................... 9 5. COMPORTAMENTO NO ESTADO FRESCO ........................................................ 10 6. COMPORTAMENTO NO ESTADO ENDURECIDO .............................................. 10 7. CURA .................................................................................................................. 10 8. TIPOS DE CONCRETO ESPECIAIS ..................................................................... 11 8.1. Concreto Magro ................................................................................................. 11 8.2. Concreto Aparente ............................................................................................. 11 8.3. Concreto Extrusado ou Maquininha ..................................................................... 12 8.4. Concreto Auto-Adensável ................................................................................... 12 8.5. Concreto Rheodinâmico ...................................................................................... 13 8.6. Concreto Leve ................................................................................................... 13 8.7. Concreto Rolado para pavimentos ........................................................................ 14 8.8. Concreto para baixas temperaturas ....................................................................... 14 8.9. Concreto Submetido à Altas Temperaturas ........................................................... 15 8.10. Concreto Impermeável .................................................................................... 15 8.11. Concreto para Estruturas Expostas á Água do Mar ou Sulfatadas ......................... 15 8.12. Concreto Pesado ............................................................................................. 16 8.13. Concreto Projetado ou jateado ou guinatagem .................................................... 16 8.14. Concreto Submerso ......................................................................................... 17 8.15. Concreto de Alta Resistência............................................................................ 17 8.16. Concreto de Alta Resistência Inicial.................................................................. 17 8.17. Concreto de Alto Desempenho; ........................................................................ 17 8.18. Concreto para Pavimentos Industriais; .............................................................. 18 8.19. Concreto para Pavimentos Rodoviários; ............................................................ 18 8.20. Concreto Tipo Graute; ..................................................................................... 18 8.21. Concreto com Fibras ....................................................................................... 19 8.22. Concreto Colorido .......................................................................................... 19 3 8.23. Concreto Polimérico ....................................................................................... 19 9. ABORDAGEM DE ALGUNS CONCRETOS EPSECIAIS ....................................... 19 9.1. Cimento Colorido .............................................................................................. 19 9.1.1. Produção ........................................................................................................ 20 9.1.2. Dosagem do Concreto Colorido ........................................................................ 21 9.1.3. Principais Aplicações do Concreto Colorido ...................................................... 21 9.1.4. Vantagens e Desvantagens; .............................................................................. 21 9.1.4.1. Vantagens ................................................................................................... 21 9.1.4.2. Desvantagens .............................................................................................. 22 9.2. Concreto Tipo Graute ......................................................................................... 23 9.2.1. Tipos de Graute .............................................................................................. 23 9.2.2. Principais Aplicações do Concreto Graute ......................................................... 23 9.3. Concretos de Fibras ............................................................................................ 23 9.3.1. Tipos de fibras ................................................................................................ 24 9.3.2. Principais aplicações do concreto de fibras .......................................................... 2 9.4. Concreto Leve ..................................................................................................... 2 9.4.1. Concreto Leve (Argila expandida) .................................................................... 28 9.4.2. Concreto Leve (Celular) .................................................................................. 28 9.4.3. Concreto Leve (com Isopor)............................................................................. 29 9.4.4. Concreto Leve (com Vermiculita Expandida) .................................................... 29 9.4.5. Concreto Leve (sem finos ou ―carvenoso‖) ........................................................ 29 9.5. Concreto Pesado ................................................................................................ 29 9.5.1. Composição; .................................................................................................. 30 9.5.2. Aplicações ..................................................................................................... 30 9.6. CONCRETOS COM UTILIZAÇÃO DE POLIMEROS ......................................... 31 9.6.1. Concretos de Polímero .................................................................................... 31 9.6.2. Concretos Impregnados de Polímeros ............................................................... 32 9.6.3. Concretos Modificados com Polímeros ............................................................. 33 9.7. Concretos Submersos ......................................................................................... 33 9.7.1. Cuidados ........................................................................................................34 9.7.2. Alternativa ..................................................................................................... 35 10. CONCRETO EM ESTUDOS .............................................................................. 35 10.1. Concreto com Cura Interna .............................................................................. 35 10.2. Concreto Condutivo (Condutor Elétrico) ........................................................... 35 10.3. Concreto de Retração Reduzida ........................................................................ 35 4 10.4. Concreto de Retração Compensada ................................................................... 36 10.5. Concreto Translúcido ...................................................................................... 36 10.6. Concreto Auto Regenerante ............................................................................. 36 10.7. Concreto que Absorve Agua ............................................................................ 37 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 38 5 1. INTRODUÇÃO De acordo com o Sindicato Nacional da Indústria do Cimento (SNIC) o concreto de cimento Portland tem-se apresentado como material de construção adequado para o emprego em estruturas, principalmente em razão de seu baixo custo, comportamento compatível com as exigências ambientais, níveis aceitação facilidade de moldagem e estética agradável. Apesar dessa versatilidade e benefícios, em muitos casos, ele pode apresentar manifestações patológicas intensas e em grande incidência, acarretando o desconforto visual e degradação da construção, além de soluções com custos elevados. Havendo a necessidade de atender ás exigências de conforto, economia e durabilidade, etc., o concreto convencional atualmente vem merecendo atenção dos tecnologistas com o objetivo de cada vez mais melhorar suas características e consequente desempenho, frente à resistência mecânica, durabilidade; favorecendo desse modo a qualidade final da construção. Durante o século passado o, concreto foi o material de construção mais utilizado no mundo e a tendência é que, no século XXI, o uso do material aumente cada vez mais. Nesse sentido, atualmente, o concreto convencional, com resistência á compressão entre 10 e 50 Mpa, é o material de construção com maior índice de utilização. Embora o concreto convencional já atenda a um enorme leque de requisições do mercado, com os avanços das tecnologias construtivas e o surgimento de novas necessidades e tendências no mercado da construção, além dos avanços na indústria dos aditivos químicos para concreto, tem sido necessária e possível a concepção de tipos de concretos não convencionais, os CONCRETOS ESPECIAIS. De acordo com FIGUEIREDO (2004), concretos especiais podem ser definidos como: ―Concretos com características particulares devido à evolução tecnológica: melhorando as deficiências do concreto convencional ou incorporando propriedades não inerentes a este material. ―E ainda como: ―Concretos com características particulares para atender necessidade das obras: desenvolvimento de produtos para serem empregados em locais/condições em que o concreto convencional não pode ser aplicado‖. 6 Segundo FIGUEIREDO et al. (2004), os concretos especiais podem ser definidos como: • ―Concretos com características particulares devido à evolução tecnológica: melhorando as deficiências do concreto convencional ou incorporando propriedades não inerentes a este material; • Concretos com características particulares para atender necessidade das obras: desenvolvimento de produtos para serem empregados em locais/condições em que o concreto convencional não pode ser aplicado.‖ Sendo o concreto o material de construção civil mais utilizado atualmente, é justificável o elevado número de pesquisas destinadas a compreender o seu comportamento, contribuindo, assim, para o seu melhoramento. Nos últimos anos, inúmeros materiais foram investigados para serem acrescentados no proporcionamento do concreto, permitindo que as suas características de resistência e durabilidade sejam superadas. Como exemplo pode-se citar o crescente desenvolvimento da indústria de aditivos químicos, a utilização de fibras de aço e polipropileno e principalmente a utilização de adições minerais com características de superpozolanicidade, como a sílica ativa e o metacaulim. Os concretos especiais são concretos de alto desempenho (CAD), pois estes apresentam características especiais de desempenho, às quais não poderiam ser obtidas se fossem usados apenas os materiais convencionais, com procedimentos usuais de mistura, lançamento e adensamento. 2. HISTÓRICO DOS CONCRETOS O concreto de alta resistência foi introduzido no mercado dos edifícios de grande altura em Chicago nos anos 60 e início dos anos 70, e a partir daí passou a ser utilizado em várias partes do mundo passando a ser chamado de concreto de alto desempenho. Na década de 50, os concretos com 35 MPa eram considerados de alta resistência. Na década de 60, concretos de 40 a 50 MPa já estavam disponíveis comercialmente. No início dos anos 70, os concretos de alta resistência atingiram a barreira técnica dos 60 MPa. Durante os anos 80, com o advento dos superplastificantes e da utilização metódica da sílica ativa esta barreira foi ultrapassada, chegando a concretos de alto desempenho com resistência mecânica à compressão da ordem de 100 MPa. Hoje em dia, resistências da ordem de 140 MPa estão sendo utilizadas na construção de edifícios altos em algumas partes do mundo 7 (CEB/FIP, 1990; AMERICAM CONCRETE INSTITUTE ACI 363R-92, 2001; AÏTCIN, 2000). Nos últimos 20 anos, estudos intensos sobre Concretos Especiais ou Concretos de alto desempenho (CAD) têm sido realizados em diversos países, com o intuito de fornecer aos engenheiros as informações necessárias sobre suas propriedades, bem como dar subsídios para adaptação das normas de concreto às características diferenciadas deste novo material. A aplicação em escala real dos CAD, a transição da teoria para a prática, do laboratório para o canteiro de obras, teve de ultrapassar vários obstáculos, tais como: a reduzida trabalhabilidade das composições inicialmente desenvolvidas, os conservadorismos de arquitetos e engenheiros, a pequena disponibilidade comercial em centrais pré-misturadoras, as limitações impostas pelos códigos de obra ou de cálculo estrutural, o desconhecimento do comportamento ao longo prazo do material, etc., até atingir o estágio que hoje desfruta, de um bom material de construção, cujo consumo apenas começa a aumentar em termos mundiais (ALMEIDA, 2005). 3. GENERALIDADES A NBR 8953 (1992) classifica os concretos em dois grupos de resistência, segundo a resistência característica à compressão (fck): no grupo I estão os concretos entre 10 e 50 MPa, e no grupo II, os concretos de 55 a 80 MPa. De acordo com a norma, os concretos pertencentes ao grupo II (fck > 50 MPa) são concretos com características e resistências além do convencional, para os quais as atuais normas brasileiras não são apropriadas. Neste sentido, devido às suas características diferenciadas, parece razoável considerar estes concretos como de alta resistência. MEHTA e MONTEIRO (1994) consideram que, para dosagens feitas com agregados normais, os concretos de alta resistência são aqueles que apresentam resistência à compressão maior que 40 MPa. Dois argumentos foram utilizados parajustificar essa definição: • A maioria dos concretos convencionais está na faixa de 21 a 40 MPa. Para produzir concretos acima de 40 MPa é necessário controle de qualidade mais rigoroso e maior cuidado na seleção e na dosagem dos materiais constituintes do concreto. 8 Assim, para distinguir este concreto especialmente formulado para uma resistência maior que 40 MPa, deve-se chamá-lo de concreto de alta resistência; • Estudos experimentais comprovaram que a microestrutura e as propriedades do concreto com resistência acima de 40 MPa são consideravelmente diferentes das dos concretos convencionais. Como a prática atual de dimensionamento de estruturas ainda está fundamentada em experimentos realizados com concretos convencionais, é preferível manter os concretos com resistências acima de 40 MPa em uma classe diferenciada, de maneira a alertar o projetista da necessidade de ajustes nas equações existentes. AÏTCIN (2000) classifica os concretos sem envolver diretamente a resistência à compressão como parâmetro principal. Segundo o referido pesquisador, um concreto de alto desempenho é essencialmente um concreto tendo uma relação água/aglomerante baixa, estabelecida em 0,40. 4. MATERIAIS COMPONENTES A seleção de materiais para a produção de Concretos Especiais ou CAD é mais complicada e deve ser feita cuidadosamente, uma vez que os cimentos e agregados disponíveis apresentam grandes variações nas suas composições e propriedades. Outro fator importante é a diversidade de aditivos químicos e adições minerais existentes que podem ser utilizados simultaneamente, dificultando ainda mais a escolha dos materiais mais adequados. AÏTCIN (2000) afirma que a melhor forma de garantir a seleção da maioria dos materiais adequados para o CAD é por meio da realização de estudos preliminares em laboratório. 4.1. Água de Amassamento A dosagem de água dos concretos depende de muitos fatores tais como, o tamanho, a forma, a absorção e a densidade dos agregados, a natureza e a dosagem de cimento e a temperatura e trabalhabilidade do concreto. 4.2. Cimento A princípio, qualquer tipo de cimento pode ser utilizado para a obtenção de Concretos Especiais, entretanto, o ACI 363R-92 (2001) coloca que o melhor cimento é aquele que apresenta menor variabilidade em termos de resistência à compressão. 9 GUTIÉRREZ e CÁNOVAS (1996) afirmam que é necessária a utilização de cimentos de alta resistência para produção de CAD. Em relação à composição química, existem indicações de que o cimento deve possuir baixo teor de C3A (embora teores normais possam não influenciar negativamente a resistência à compressão dos concretos) e altos teores de C2S e C3S. 4.3. Agregados No Brasil ainda não existe uma norma específica para a qualificação dos agregados para o emprego em CAD, portanto, devem ser atendidas as exigências mínimas prescritas nas normas atuais para concretos convencionais (NBR 7211, 1983; NBR 12654, 1992). Em geral, a resistência dos agregados deverá ser mais elevada do que a classe de resistência do concreto que se pretende obter, para que a tensão nominal de compressão aplicada no concreto não exceda a tensão real nos pontos de contato das partículas individuais do agregado na massa de concreto. 4.4. Aditivos Químicos Atuando como plastificantes, superplastificantes, incorporadores de ar, redutores da água de amassamento dentre outros, permitem a confecção de concretos trabalháveis, com uma relação a/c baixa, como ocorre na fabricação dos Concretos Especiais. A influência de qualquer aditivo redutor de água depende da dosagem do cimento, da consistência, do processo de mistura, das condições de cura, da temperatura do ambiente e do concreto, da natureza do cimento, da granulometria dos agregados, entre outros. 10 5. COMPORTAMENTO NO ESTADO FRESCO A perda de abatimento dos Concretos Especiais com o tempo pode ser mais rápida do que os concretos convencionais, a qual pode ser evitada de várias formas, como realizar em menor tempo possível os procedimentos de mistura e lançamento do concreto nas fôrmas. O tempo de pega dos Concretos Especiais é variável, podendo ser quase que instantâneo com o uso de aceleradores de pega e podendo chegar a varias horas para seu inicio, quando usado o retardados de pega. Devido às baixas relações água/cimento, geralmente apresentam baixa exsudação, podendo ser nula. Isso poderá provocar o surgimento de fissuras de retração plástica, principalmente em situações de pouca umidade, alta temperatura e muita aeração. 6. COMPORTAMENTO NO ESTADO ENDURECIDO Em comparação com um concreto convencional de 20 MPa, a resistência à compressão dos Concretos Especiais pode atingir cerca de 120 MP, tendo uma proporção bem menor da elevação da resistência à tração atingindo geralmente cerca de 10 MPa. O mesmo ocorre com o módulo de elasticidade, que não é proporcional à resistência à compressão chegando até a 50 GPa. A fluência específica é inversamente proporcional à resistência à compressão do concreto e nos CAD, geralmente é reduzida. Em peças estruturais protendidas, por exemplo, haverá menores perdas de protensão por fluência, o que gera economia de aço. A aderência entre o concreto e as barras de armadura é maior, devido à redução da zona de transição existente entre a armadura e a pasta de cimento. A resistência ao desgaste é cerca de dez vezes maior do que nos concretos convencionais, favorecendo as aplicações em pisos, pavimentos e estruturas hidráulicas sujeitas à abrasão. 7. CURA BARBOSA et al. (1999) citam que a cura por imersão em água do CAD provoca melhores resultados que o envolvimento em cobertores plásticos pelo fato de que a selagem da peça não permite a entrada de água para repor a água perdida na autodessecação causada pela baixa relação a/c e microestrutura compacta. E AGOSTINE et al. (1996) pesquisando diferentes variações de cura em câmara úmida, complementadas por cura submersa ou envoltas em lona ou em ambiente do laboratório até 91 dias, concluíram que para concretos de alto desempenho sem sílica 11 ativa, os melhores resultados são obtidos por cura por imersão em água, sendo estes resultados tanto melhores quanto mais cedo a imersão for feita. 8. TIPOS DE CONCRETO ESPECIAIS 8.1. Concreto Magro O concreto magro (ou Betão de limpeza) é uma camada de concreto fraco, de resistência baixa com pouco cimento, muito agregado e pouca água, apresentando-se de forma farofada (ARRUDA, 2010). Este concreto não possui função estrutural e é utilizado para regularização e proteção de superfícies (solo) que posteriormente receberão concreto armado (ex: fundações). É também utilizado como enchimento e base param contra pisos. No caso de uso como superfície de regularização e proteção de blocos e sapatas de fundação, sua aplicação é feita sobre o solo devidamente compactado, em uma camada, que geralmente é de 5 cm a 10 cm espessura e largura que sobressaia cerca de 10 cm a 20 cm para cada lado da fundação. O fck do concreto magro costuma a variar de 5 a 15 Mpa. 8.2. Concreto Aparente Conceito que marcou a arquitetura modernista nas décadas de 1960/70 e foi amplamente utilizado por ícones como Oscar Niemeyer e Vilanova Artigas, o concreto aparente já não ocupa o mesmo espaço no cenário atual, inclusive quando comparado com o que é produzido no exterior. ―Consequentemente, há pouca cultura, equipamentos, equipes, construtoras e até arquitetos aptos a projetar e construir, assim como as opções de textura superficial são infinitamente inferiores ás disponíveis em outros países‖, afirma o professor Paulo Helene, docente daUniversidade de São Paulo e Conselheiro permanente do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon)..A principal diferença na preparação do concreto para uso aparente é a seleção criteriosa dos insumos – todos devem ser do mesmo lote. Os agregados miúdos, por exemplo, devem ser separados em baias especificas com uniformidade rigorosa de cor e granulometria. O que mais impacta na cor do concreto são os finos (cimento, adições, pigmentos) e a quantidade de água, que devem manter-se rigorosamente uniformes. No caso do cimento, deve-se dar preferência aos mais puros. ―O CP-III, por exemplo, não é recomendado por conter uma variação de escória muito extensa, em relação 12 aquela permitida por norma (de 35 a 70%), e que pode impactar nos aspectos estéticos. É conveniente que o teor de argamassa desse concreto seja mais elevado quando comparado ao tradicional, pois minimiza eventuais correções em obra por falha de execução. Por ser comum o uso de concreto autoadensável para execução do concreto aparente, os aditivos superplastificantes são utilizados para garantir a redução na demanda de água e abertura do slump flow para aplicação. Quando se usa o concreto convencional, os aditivos aplicados são os polifuncionais 8.3. Concreto Extrusado ou Maquininha Concreto Extrusado é aquele que é aplicado para a construção de guias e sarjetas. Basicamente são constituídos por: peças pré-moldadas, que são alinhadas e assentadas no local, apenas com as guias pré-moldadas, e as sarjetas sendo concretadas na obra, ou seja, através de uma máquina extrusora que recebe o concreto diretamente do caminhão betoneira e segue ao lado deste, enquanto molda o conjunto. O concreto utilizado na máquina extrusora deve ser elaborado com brita zero (pedrisco) e ter uma consistência (slump) de aproximadamente (10+/-mm) para atender ás necessidades de equipamento. 8.4. Concreto Auto-Adensável O grande diferencial desse tipo de concreto é o fato de ser produzido com uma quantidade maior de agregados finos em relação aos agregados graúdos, além de consumir maior quantidade de cimento e adição mineral quimicamente ativa, como a sílica ativa, ou inerte como o filler calcário, além de possuir aditivos superplastificantes que proporcionam maior facilidade de bombeamento, excelente homogeneidade, resistência e durabilidade. Sua característica é de fluir com facilidade dentro das formas, passando pelas armaduras e preenchendo os espaços sob o efeito de seu próprio peso, sem o uso de equipamento de vibração. Para lajes e calçadas, por exemplo, ele se auto nivela, eliminando a utilização de vibradores e diminuindo o número de funcionários envolvidos na concretagem. Indicados para concretagens de peças densamente armadas, estruturas pré-moldadas, fôrmas em alto relevo, fachadas em concreto aparente, painéis arquitetônicos, lajes, vigas. 13 8.5. Concreto Rheodinâmico Concreto com baixo slump inicial ou sem slump (concreto seco). Necessita de quantidade mínima de água para hidratação do cimento, que com a utilização de aditivo de base éter policarboxilico (Hiperplasticante), torna o concreto Auto- Adensável, sem necessidade de vibração. Slump superior que 240mm. Poderá utilizar também aditivos modificador de viscosidade. Desenvolvido para concretos de Alto Desempenho e Alta Resistência, aplicável em estruturas pré-moldadas, em pré- fabricados, estruturas convencionais, lajes, blocos, pilares, vigas, com alta taxa de armadura ou não, visando maior resistência acabamento e durabilidade, algumas recuperações estruturais, onde necessite concreto com muita trabalhabilidade sem necessidade de vibração. Ainda em estruturas que não possuem acesso para vibração ou acabamento. 8.6. Concreto Leve Os Concretos Leves têm como principal característica a baixa densidade quando comparado aos concretos convencionais, chegam geralmente a possuir o peso específico abaixo de 2.000 kg/m³. Afim de diminuir o peso da estrutura é feita a substituição dos agregados convencionais, mais pesados, por agregados leves, como argila expandida, isopor ou até mesmo pela incorporação de bolhas de ar no concreto. Quando se é utilizada a Argila Expandida no lugar dos agregados graúdos, a densidade do concreto pode variar de 1.600 a 1.800 kg/m³ e alcançar resistência mecânica de 7,5 a 25,0 MPa. Pode ser utilizado em estruturas de edificações onde se é necessário reduzir o peso ou sobrecarga nas estruturas, em enchimentos e regularização de lajes. (CORTESIA CONCRETO). Já o Concreto Celular, ao invés de utilizar agregados de baixo peso em sua composição, ele pode ser obtido através da incorporação de ar no concreto. As microbolhas de ar são introduzidas por uma espuma líquida gerada por um equipamento específico para formação de espuma. A densidade desse tipo de concreto pode variar entre 1.000 a 1.200 kg/m³, no entanto possui baixa resistência que chega a 25,0 Mpa. (MAPA DA OBRA, 2016) 14 De acordo com Luana Sheifer, gerente de Tecnologia do cimento Votorantim, ele pode ser utilizado para preenchimento e vedação de paredes, painéis e divisórias, em pré-fabricados e até mesmo em nivelamento de pisos. Por não proteger as armaduras de aço não é recomendada a sua utilização para fim estrutural. Há também um cuidado maior na utilização do Concreto Celular quando bombeado, já que ele pode facilmente alterar sua fluidez devido diminuição da taxa de ar. (REBECA MACEDO, 2017). Também pode ser incrementado ao concreto o poliestireno expandido, conhecido popularmente como isopor, no formato pérola, que garante à mistura uma densidade de 700 a 1.700 kg/m³ e resistência de 0,5 a 5,0 MPa. É indicado para preenchimentos quando a densidade é inferior a 1.100 kg/m³ e para regularização de lajes e pisos, pré-fabricados e paredes quando a densidade é superior a 1.200 kg/m³. É um excelente isolante termo acústico sendo assim, muito utilizado nos países onde o frio é mais rigoroso. Ao se produzir um concreto leve ele se torna mais caro que o convencional e a baixa resistência à compressão diminui o uso desse modelo de concreto na construção civil, por isso a sua aplicação nem sempre é viável, devendo assim ser utilizado quando reduzir o peso da obra é e extrema importância(RICARDO RICCHINI, 2015). 8.7. Concreto Rolado para pavimentos É assim chamado o concreto de consistência seca, aplicado por espalhamento manual ou mecânico (espalhador, moto niveladora ou pá carregadeira) e compactado com rolo vibratório liso, equipamentos usuais de pavimentação. É também chamado de concreto podre rolado ou brita graduada tratada com cimento, devido a maioria das vezes ter baixo consumo de cimento. Sub-base de pavimentos asfálticos (flexíveis) ou rígidos (concreto); barragens. 8.8. Concreto para baixas temperaturas É o concreto aplicado em estruturas cujo ambiente será abaixo de 0ºC. O concreto em temperatura a 0ºC não reage, ou seja, não há qualquer tipo de cristalização do cimento, mantendo-se na sua condição inicial, em estado fresco. Portanto é aconselhável aplicar o concreto a temperaturas acima de 5 ºC, para quando após sua reação de endurecimento e resistência seja submetido a temperatura abaixo de 0 ºC. Em situações especiais como o caso de um frigorifico, quanto ao gelo e 15 desgelo, o concreto deverá ter condição de concreto impermeável (menos permeável), ou seja, consumo mínimo de cimento e fator a/c, com aditivo incorporador de ar. Com a baixa porosidade reduzirá as tensões internas do concreto suprindo ás condições de gelo e desgelo. Utilizado muito em câmaras frigorificas, câmaras frias, estruturas em ambientes sujeitas a neve, etc. 8.9. ConcretoSubmetido à Altas Temperaturas O concreto em si é pouco resistente ao fogo, de qualquer maneira estruturas de concreto são calculadas para resistir por algumas horas (04 horas), que se apostem a quebra de cristais de cimento, deteriorando-se. O concreto tem bom comportamento até temperaturas de 250 ºC, sem que haja choques térmicos, ou seja, resiste ao aumento gradativo e lento de temperaturas e o mesmo acontecendo com o decréscimo e em temperaturas constantes, desta ordem. Acima de 250 e ate 600 ºC, o concreto poderá suportar, mas deverá ser prevista a utilização de agregados especiais, como: argila expandida ou vermiculita, ainda cimento aluminoso, mesmo assim sem choque térmico. Utilizados em estufas, áreas próximas a fundição, fornos, caldeiras, etc. 8.10. Concreto Impermeável Não existe concreto totalmente impermeável. Podemos fazer concretos que melhoram as características de impermeabilidade. O básico para termos tal condição é o consumo mínimo de cimento – 350 Kg/m3 e fator a/c = 0,50, ainda com aditivos especiais tipo incorporadores de ar ou impermeabilizantes. Estes aditivos conferem ao concreto a introdução de micro-bolhas de ar na razão de até 6%, interrompendo, interceptando os capilares internos, dando melhor estanqueidade de percolação de líquidos sobre este. A utilização somente do aditivo impermeabilizante no concreto melhora um pouco a impermeabilidade, porém sem as condições básicas, o concreto torna poroso e permeável. Quanto maior for a solicitação de impermeabilidade do concreto, maior será o consumo de cimento e menor a relação água/cimento (fator a/c). São utilizados em estações de tratamento de esgoto, tratamento de água, caixas d’água, tanques de contenção‖. 8.11. Concreto para Estruturas Expostas á Água do Mar ou Sulfatadas A norma define que o concreto para estas estruturas deverá ter características impermeáveis devido a agressividade destes meios, porém determinam que o fator a/c 16 seja = 0,45% onde estas recebam respingos de maresia e = 0,40% em estruturas expostas ao efeito maré. A utilização é em Marinas, edificações portuárias, portos, diques. 8.12. Concreto Pesado É o concreto que tem sua massa especifica elevada devido a utilização de agregados pesados. Enquanto a densidade dos concretos normais varia de 2300 a 2500 Kg/m3, estes variam de 2500 a 4500 Kg/m3 e utilizam-se agregados graúdos tipo barita, magnetita, hematita, limalhas de ferro, bolas de aço, ou chumbo e como agregado miúdo as areias artificiais destes. A utilização mais comum são os agregados tipo hematita, barita e magnetita, ele também é bastante utilizado como anteparo de radiações de energia elevada, como os raios X, raios gama e nêutrons (bombas de cobalto), porque reúne qualidades de absorção de radiações com boas características mecânicas e durabilidade. 8.13. Concreto Projetado ou jateado ou guinatagem Este concreto pode ser trabalhado via seca ou úmida. Por via seca um tipo de concreto que é projetado ou jateado através de equipamento próprio. Tem consistência seca, ou seja, sem água. Sua mistura é feita no caminhão betoneira a seco. O equipamento recebe este concreto nesta consistência e é empurrado para um mangote, por uma bomba, onde recebe a adição de água e aditivo acelerador. Assim ele é projetado sobre uma superfície, em camadas de pouca espessura e em poucos segundos adquire resistência capas de manter a contenção destas. Utiliza-se como agregado graúdo a brita tipo pedrisco. Muito utilizado em painéis; revestimentos; muros de contenção; contenção de encostas e taludes; paredes de túneis, galerias. Já por via úmida adota-se as mesmas observações feitas ao concreto projetado via seca, porem o concreto via úmida possui slump superior a 100 mm e com outro tipo de equipamento para aplicação. O processo é o mesmo, sendo que, receberá na ponta do mangote apenas o aditivo acelerador. Possuindo assim a mesma utilização da via seca. 17 8.14. Concreto Submerso São concretos aplicados em presença de água ou lama betonítica. O abatimento desse concreto em específico é de 200+/- 30 mm. Em grandes profundidades sob água e/ou água corrente serão previstos aditivos especiais, modificadores de viscosidade para termos maior compacidade sem desagregação em presença de água. Normalmente utilizados em paredes de diafragma, tubulões, barretes, estruturas submersas em água doce ou salgada, marinas. Para a aplicação deste concreto haverá a necessidade de funis ou trombas, para amenizar a desagregação do concreto. Desta maneira por diferença de densidade, o concreto substituirá a água existente nestas estruturas. 8.15. Concreto de Alta Resistência O concreto de alta resistência pode ser considerado os de resistências acima de 30,00 Mpa, para estruturas corriqueiras ou especiais a qual foi calculada. Dependendo da resistência destes concretos poderemos usar ou não aditivos especiais, cimentos especiais, adições. Pode ser utilizado em qualquer tipo de estrutura, poderá ser considerado também como concreto de Alto Desempenho. 8.16. Concreto de Alta Resistência Inicial Os concretos de alta resistência inicial são aqueles que necessariamente precisam de resultados de resistência em tempo inferior a 28 dias, ou ás vezes em horas, devido as desformas precoces, proteção antecipada ou pré-protenção, ou até mesmo em casos de pavimentos para liberação do trânsito. Dependendo destas resistências podemos ou não utilizar aditivos especiais, cimentos especiais, adições ou ainda na execução curas especiais. No entanto estes concretos deverão ser solicitados como FCJ (resistência média do concreto), onde o ―j‖ corresponde a idade do concreto em que se deseja atender a especificação de resistência. Pode ser utilizado em quaisquer tipo de estrutura. 8.17. Concreto de Alto Desempenho; O Concreto de Alto Desempenho é calculado para se obter elevada resistência e durabilidade. Com a utilização de adições e aditivos especiais, sua porosidade e permeabilidade são reduzidas, tornando as estruturas elaboradas com este tipo de 18 concreto, mais resistentes ao ataque de agentes agressivos tais como cloretos, sulfatos, dióxido de carbono e maresia. Ele possui resistências superiores a 40 MPa, o que é de extrema importância para estruturas que necessitem ser compostas por peças com menores dimensões. Além do aumento na vida útil das obras, este concreto pode proporcionar: desfôrmas mais rápidas, diminuição na quantidade e metragem das formas, maior rapidez na execução da obra. 8.18. Concreto para Pavimentos Industriais; É recomenda para pavimentos simples de concreto com resistências superior a FCK 25,00Mpa é consumo mínimo de cimento 350 KG/M3, onde requer solicitações de tráfego de veículos, empilhadeiras, carrinhos com rodas de metal ou plástica, trânsito intenso de pessoas ou grandes depósitos de matéria-prima. Além da resistência à compressão, o concreto deverá ter resistência à tração na flexão capaz de suportar os esforços de tração do concreto. Ainda resistência à abrasão ou resistência ao desgaste Superficial. Para outros pavimentos com baixa solicitação poderão ser previstos FCK mínimo de 20,00Mpa. Seu uso é em pavimentos industriais, estacionamentos, garagens prediais ou comerciais, galpões de estocagem, oficinas mecânicas. 8.19. Concreto para Pavimentos Rodoviários; O concreto deverá ser solicitado com resistência a tração na flexão. O concreto para pavimento rodoviário tem normalmente slump 50 +/- 10 mm e seu acabamento superficial é vassourado e rústico, por questão de segurança relativo a frenagem. O concreto deverá ser intensificada, na maioria das vezescom a utilização de agentes de cura. São utilizados em pavimentos rodoviários, praças de pedágios de ônibus, estações rodoviárias. 8.20. Concreto Tipo Graute; O graute é um tipo de concreto ou argamassa de alta resistência utilizado para preencher vazios de concretagem principalmente no preenchimento de vazios e juntas de blocos de alvenaria estrutural. Seu grande diferencial é a consistência fluida, que dispensa o adensamento com vibrador. Essa característica decorre de sua composição – as britas, por exemplo, são de pequena dimensão (agregados miúdos com diâmetro máximo de 4,8mm), enquanto 19 a quantidade de cimento Portland é até cinco vezes superior à utilizada na mistura do concreto convencional. O graute recebe, ainda, aditivos superplastificantes, que ajudam a equilibrar a quantidade de água no traço, sem comprometer o desempenho do material. 8.21. Concreto com Fibras O concreto com adições de fibras proporciona vida útil prolongada aos pisos e baixo custo de operação e manutenção para a obra. É a solução ideal para se obter o melhor desempenho em serviços de pisos e lajes polidas, camurçadas ou sarrafeadas. 8.22. Concreto Colorido Este concreto evita o custo de manutenção de pinturas e substitui o gasto com revestimento. São utilizados para causar um melhor efeito arquitetônico, pois suas cores são uniformes e duráveis. É utilizado principalmente em estruturas de concreto aparente, pisos (pátios, quadras, calçadas), monumentos, defensas e guarda-corpo de pontes. 8.23. Concreto Polimérico Nessa categoria podemos ter três tipos, o concreção que não usa o cimento, chamado concreto de polímero, que pode ter alta resistência a compressão (140 Mpa); o concreto impregnado de Polímero, feito com cimento e utilizando o polímero como parte do concreto, melhorando a resistência do concreto e por fim o concreto modificado com polímero, que segundo Tonet (2009), o seu processo de produção consiste na adição de um polímero, disperso em água, à mistura do concreto no seu estado fresco, apresentando boa resistência química, especialmente em meios ácidos. 9. ABORDAGEM DE ALGUNS CONCRETOS EPSECIAIS Nesse tópico serão detalhados alguns dos tipos de cimentos especiais citados anteriormente. 9.1. Cimento Colorido Na literatura o concreto colorido é também denominado como concreto cromático ou concreto pigmentado. Ele se constitui como um dos tipos de concretos aparentes, porém dotado de cor, o qual segundo Rivera (2007) é o concreto cujas superfícies visíveis cumprem funções estéticas e apresentam uma aparência previsível. 20 9.1.1. Produção A produção de concreto colorido pode ser dar por três formas distintas: pintando a superfície do concreto depois de endurecido, incorporando pigmentos dentro da mistura ou simplesmente selecionando as cores dos agregados miúdos e graúdos além de cimentos com cores especiais, atingindo desta forma colorações derivadas da sua cor natural (HENAO CELEDÓN e AVENDAÑO, 1999 apud PASSUELO, 2004) A adição de pigmentos na mistura do concreto pode dar origem a concretos coloridos constituídos por qualquer tipo de agregado ou cimento. No entanto, quando se utilizam os cimentos Portland convencionais, os quais são caracterizados por tonalidades escuras, não é possível se obter concretos de cores claras. A cor cinza do cimento convencional exerce forte influência e não permite que as cores do concreto produzido com este tipo de cimento sejam fiéis às cores dos pigmentos adicionados. Portanto, o melhor tipo de cimento a utilizar para produção de concretos coloridos é o cimento Portland branco, o qual permite liberdade para obtenção de diversas tonalidades de cores quando são utilizados pigmentos. Para a produção de concretos brancos, não há necessidade de nenhum tipo de pigmento. Quando se opta pela utilização de um concreto branco ou cromático busca-se alcançar pelo menos três das características a seguir: satisfação estética, eliminação do revestimento e garantia de durabilidade, segundo estudos de Nero e Nunes (1999). No entanto, tal escolha deve ser feita por meio da adoção de um sistema de controle de execução qualificado, levando em consideração os custos que estarão envolvidos no processo, os quais são relevantes devido ao emprego de pigmentos. (PASSUELO, 2004). Esta alternativa tem se tornado interessante, uma vez que pintar uma superfície de concreto, além de revestir e modificar a textura e aparência natural, possui uma vida útil que tende a ser muito inferior à do material que se está cobrindo, necessitando de intervenções periódicas para manutenção durante a vida útil da estrutura. Petrucci (1987) ressalta que a produção de um concreto colorido sofrerá forte influência das características dos materiais escolhidos. Para uma boa qualidade do concreto, tanto no estado fresco como no estado endurecido, a correta escolha e proporcionalmente de seus materiais constituintes, o emprego de técnicas adequadas para a mistura, compactação e cura devem ser buscados. 21 9.1.2. Dosagem do Concreto Colorido Como em toda dosagem do concreto a quantidade de todos os materiais constituintes deve ser controlada para garantir a obtenção das propriedades desejadas. E, em se tratando de concreto colorido, o nível de rigor deve ser ainda maior, a fim de se assegurar a homogeneidade dos tons das cores empregadas para colorir uma superfície que ficará aparente. Além disso, o controle do processo de pigmentação deve se estender além das etapas de laboratório, garantindo também no campo a fiel reprodutibilidade do processo produtivo. 9.1.3. Principais Aplicações do Concreto Colorido Diante dos benefícios trazidos por esta tecnologia do concreto, algumas das principais aplicações do concreto colorido no Brasil, são os pisos de concreto intertravados, os chamados ―pavers‖, os pavimentos estampados em concreto colorido e as telhas de concreto. 9.1.4. Vantagens e Desvantagens; 9.1.4.1. Vantagens A utilização do concreto para a construção total de uma residência é mais cara que a tradicional alvenaria, mas em escala, ela passa a se tornar competitiva e, principalmente, muito mais rápida (PONZONI et al., 2013). O emprego do concreto colorido no sistema paredes de concreto reduz o número de etapas de acabamento, dispensando o uso de revestimentos, como chapisco, emboço, reboco, pintura e pastilhas cerâmicas. Com um controle tecnológico maior, casas edificadas em concreto colorido apresentam menores possibilidades de defeitos na fachada e reduzem necessidade de manutenção com pinturas, o que reduz o gasto nas habitações de interesse social ao longo do tempo. O aspecto estético e arquitetônico das habitações de interesse social, muitas vezes negligenciado nos processos convencionais é valorizado com a utilização do concreto colorido. 22 Processos que utilizam fôrmas preenchidas de concreto, como se fossem casas de montar, têm uma economia média de tempo de 50%. Ainda, o número de empregados por m² também diminui (PONZONI et al., 2013). Sistema baseado inteiramente em conceitos de industrialização de materiais e equipamentos, mecanização, modulação, controle tecnológico, multifuncionalidade e qualificação da mão de obra (ABCP et al., 2008, p.175). Solução adequada para empreendimentos que possuem alta repetitividade, necessidade de padronização e rapidez na construção (ABCP et al., 2008, p.21). São eliminadas cerca de dez etapas em comparação com a alvenaria estrutural, como o arremate de vãos de janelas, vergas e contravergas, colocação e acabamento de partes elétricas, grauteamento, produção de argamassa para assentarblocos, transporte de blocos, dentre outras (PONZONI et al., 2012). Sob o ponto de vista da construtora o sistema permite um grande número de reutilizações das fôrmas, que quando adquiridas e não locadas, permitem um ciclo da ordem de três a cinco mil utilizações, no caso das fôrmas metálicas feitas em alumínio (NÁRLIR, 2010, p. 14). Velocidade de execução encurtando os prazos, que antecipam o retorno do capital investido, além da redução dos desperdícios de materiais e do quadro de mão de obra. 9.1.4.2. Desvantagens Como o sistema ainda é recente requer mobilização maior de tempo e recursos por parte dos calculistas. Deste modo, inicialmente os projetos tendem a ficar de 20% a 30% mais caros do que de estruturas convencionais (FARIA, 2009). Geralmente ocorre condicionamento do projeto arquitetônico e dificuldades de reformas que modifiquem a disposição das paredes estruturais (NUNES, 2011). Elevado investimento inicial para a construtora (NUNES, 2011). Requer cuidados especiais na desforma para evitar que o acabamento do concreto aparente seja comprometido e aplicação de desmoldante nas fôrmas antes da concretagem 23 9.2. Concreto Tipo Graute O Graute é um tipo de concreto ou argamassa formado por: água, cimento, agregados e aditivos. Os aditivos usados são os superplastificantes, que ajudam a equilibrar a quantidade de água no traço, sem comprometer o desempenho do material. É um material fluido e auto-adensável no estado recém-misturado, formulado para preencher cavidades e tornar-se aderente, resistente e sem retração no seu estado endurecido. Os agregados deste concreto possuem diâmetro máximo de 4,8mm o que permite uma boa trabalhabilidade, consistência adequada, resistência à compressão maior que 14MPa e aderência. Aumenta a área útil em cerca de 50%. O aumento de resistência é da ordem de 30 a 40%. Recomenda-se o uso de um teor baixo de cal para prevenir os problemas de retração. Para garantir a fluidez, a relação água/cimento pode alcançar 0,9. 9.2.1. Tipos de Graute Á base mineral ou cimentício, que é o para o uso geral de construções e indústrias. Á base de orgânica ou de resinas, que é usado em situações que pedem alta aderência e resistência mecânica à ataques químicos. 9.2.2. Principais Aplicações do Concreto Graute A maior utilização do Graute é no preenchimento de vazios e juntas de blocos de alvenaria estrutural; mas também é utilizado para obras de reparo, reforço estrutural, recuperação estrutural, grauteamento em elementos estruturais de concreto pré moldado de concreto armado ou protendido, ancoragens aplicações submersas e grauteamento de túneis e cabos de protensão. 9.3. Concretos de Fibras Os concretos com fibras podem ser definidos como compósitos, ou seja, materiais constituídos de pelo menos duas fases distintas e principais. Consideram-se como fases principais do concreto com fibras a própria matriz de concreto e as fibras, que podem ser produzidas através de vários materiais, como vidro, aço, polipropileno, nylon, sintética e etc(Dias 2011). 24 As fibras de aço possuem extremidades na forma de gancho para aumentar sua ancoragem. Atualmente, são as mais utilizadas em elementos estruturais de concreto, pois devido ao seu alto módulo de elasticidade melhoram as suas características como tenacidade, controle de fissuras e resistência à flexão. A maioria das fibras de aço são produzidas com aço-carbono ordinário, porém as feitas com ligas metálicas são mais resistentes à corrosão. 9.3.1. Tipos de fibras Hoje no mercado encontramos diversos tipos de fibras: polipropileno, aço, vidro, nylon, poliéster, carbono, sintética, celulose, amianto, sisal e fibras vegetais. No passado, as fibras para concreto eram utilizadas apenas para evitar a retração ou reforçar a resistência mecânica. Mas, atualmente diversas aplicações foram incorporadas. Um bom exemplo é o uso de fibras de polipropileno em concretos submetidos a altas temperaturas ou com grande risco de incêndio. Nesta situação, ocorre a extinção das fibras e em seu lugar surgem diversos canais interligados na massa de concreto, que aliviam a pressão interna gerada pelo vapor d’água e evitam o desplacamento, outro avanço importante foi a redução do diâmetro, do comprimento e da flexibilidade das fibras, para se evitar a retração era usada uma fibra de polipropileno em forma de ráfia, que ficava aparente na superfície do concreto, prejudicando muito a textura e o acabamento. Nesta nova geração, após o concreto estar endurecido, não percebemos mais a presença das fibras, existia também uma dificuldade que foi reduzida bastante – a mistura das fibras no concreto. Antes as fibras eram separadas manualmente e colocadas na correia transportadora dos agregados aos poucos para ficarem distribuídas homogeneamente. Com as novas dimensões e outra boa evolução – as embalagens hidrossolúveis – a mistura fica muito facilitada. Nas utilizações convencionais a dosagem varia de 600 a 900 g/m3(Aoki 2010). As fibras de vidro são obtidas em um processo de fusão de sílica, diferentes, porém, do que conhecemos como fiberglass, utilizada na indústria automobilística e outras. Têm módulo de elasticidade muito alto e atendem bem às questões de retração e reforço estrutural do concreto. As macrofibras sintéticas são formadas por monofilamentos sintéticos e tem a finalidade principal de substituir armaduras e fibras de aço até certo grau de solicitação. Podem ser utilizadas em pisos, pavimentos com g rande solicitação de tráfego e pré-fabricados em geral. 2 Essas ainda são fornecidas em embalagens hidrossolúveis o que facilita sua mistura no concreto. 9.3.2. Principais aplicações do concreto de fibras Pavimentos rígidos Lajes Tabuleiros de pontes Pisos industriais Postos de combustível Parques e jardins Estacionamentos Quadras poliesportivas Garagens, terraços e piscinas Pré-moldados in loco. 9.4. Concreto Leve Especialista demonstraram através de alguns estudos sobre a microestrutura de concretos com agregados leves demonstraram que a interação entre esse tipo de agregado e a pasta de cimento é diferente da ocorrida nos concretos com agregados convencionais (CHEN; SCHNEIDER, 1998; ROSSIGNOLO, 2003; VIEIRA, 2000; WASSERMAN; BENTUR, 1996, 1997, 1998). Dependendo essencialmente do teor de umidade e da porosidade permeável da região externa do agregado a natureza da interação entre os agregados leves e a pasta de cimento. Quando os agregados leves utilizados forem previamente saturados ou apresentarem uma camada externa com baixa porosidade permeável, a natureza da microestrutura da zona de transição será muito próxima da observada nos concretos com agregados convencionais. A interface entre o agregado leve e pasta de cimento apresenta baixa porosidade e caracteriza-se pela alta ancoragem mecânica entre o agregado leve e a pasta de cimento, consequência da absorção de água e da rugosidade da superfície do agregado (Zhang e GjφRv (1990)). 28 Sua principal característica é redução de peso através da utilização de agregado graúdo tipo Argila Expandida, concreto com densidade que variam de 1600 a 1800 KG/m3 e resistência de 7,5 a 25,00Mpa. O concreto com britas possuem densidades que variam de 2250 a 2500 Kg/m3. Concreto leve com Argila Expandida é o único que fornece resistência compatível para estruturas de concreto armado. É utilizado em estruturas correntes de edificações, onde se deseje reduzir o peso próprio ou evitar sobrecargas nas estruturas. Ainda pode ser aplicado em estruturas expostas a altas temperaturas (até 250°C), tambémpoderá ser bombeado até uma distância máxima de 03 pavimentos. 9.4.1. Concreto Leve (Argila expandida) Sua característica é redução de peso através da utilização de agregado graúdo tipo Argila Expandida, Concreto com densidade que variam de 1200 a 1500 Kg/m3 e resistência até 12,00Mpa. Deverá ser utilizado aditivo especial para se trabalhar com essa densidade. Sua utilização é em enchimentos, regularização de lajes, proteção para impermeabilização. Não permite o bombeamento do mesmo. 9.4.2. Concreto Leve (Celular) Trata-se de uma argamassa a qual é introduzida micro-bolhas de ar, através de espuma líquida que são geradas por um equipamento próprio (gerador de espuma). As densidades variam de 600 a 1800 Kg/m3. Devido à porosidade, sua aplicação não é aconselhável em concretos estruturados. Geralmente usados em enchimentos e regularização de lajes. No caso de enchimentos, onde não haverá acesso de pessoas ou qualquer esforço mecânico poderá ser utilizado concreto celular até densidade 1100Kg/m3. Densidade de 1200 a 1800 Kg/m3 já possuem alguma resistência mecânica (2,0 a 7,0 Mpa), suficiente para o suporte de pessoas e objetos normalmente utilizado para regularização de lajes, sem incrementar muita sobrecarga nas estruturas. Poderá ser utilizado também em paredes estruturais, câmara frigorifica, são ótimo isolantes térmicos e acústicos impermeabilização. 29 9.4.3. Concreto Leve (com Isopor) É um concreto com peso próprio reduzido, através da utilização do isopor como agregado, tipo pérola, com densidades que variam de 700 a 1700 Kg/m3 e resistências de 0,5 a 5,0Mpa. Densidade de 600 a 1100 Kg/ só para enchimento e resistência de 1200 a 1700 Kg/m3 com resistência para suporte (regularização de lajes, paredes). São ótimos isolantes térmicos e acústico. 9.4.4. Concreto Leve (com Vermiculita Expandida) Tem a características de um concreto com peso próprio reduzido, através da utilização do agregado isopor, tipo pérola, com densidades que variam de 700 a 1700 Kg/m3 e resistências de 0,5 a 5,0Mpa. Densidade de 600 a 1100 Kg/ só para enchimento e resistência de 1200 a 1700 Kg/m3 com resistência para suporte (regularização de lajes, paredes). São ótimos isolantes térmicos e acústicos. A diferença se encontra no agregado utilizado que neste caso passa a ser Vermiculita Expandida. 9.4.5. Concreto Leve (sem finos ou “carvenoso”) É um concreto com peso próprio reduzido, que tem como características principais a ausência de finos, ou seja, sem agregado miúdo (areia) com aparência de concreto empedrado. Quando se utiliza como matéria-prima argila expandida tem densidade que varia de 850 a 950 Kg/m3 e britas densidade de 1450 a 1650Kg/m3. Normalmente utilizado para regularização de pisos, paredes e muros de gravidade, filtros biológicos, drenos. Na utilização como regularização de piso, há a necessidade de argamassa sobre a superfície para o acabamento. Os concretos com fibras podem ser definidos como compósitos, ou seja, materiais constituídos de pelo ao menos duas fases distintas e principais, consideram-se como fases principais do concreto com fibras a própria matriz de concreto e as fibras, que podem ser produzidas através de vários materiais, como vidro, aço, polipropileno, nylon, sintética e etc. 9.5. Concreto Pesado São produzidos com o uso de agregados pesados geralmente naturais. A massa específica dos concretos normais varia de 2300 a 2500 kg/m³, já a massa específica dos concretos com agregados pesados está na faixa de 3360 a 4500 kg/m3. Este concreto geralmente é usado para blindagem nas usinas nucleares ou locais que 30 possuem necessidades devido a radiação, pois possui características necessárias para blindar os raios X e os raios gama, sendo esse mais econômico que os demais materiais disponíveis no mercado. Além disso, o concreto pesado tem propriedades mecânicas satisfatórias e tem relativamente baixo custo de manutenção. Paredes maciças de concreto convencional também podem ser utilizadas com a finalidade de blindagem. Entretanto, o uso de concreto pesado reduz a espessura da blindagem ampliando o espaço útil. (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Os principais agregados utilizados nesse concreto são os graúdos tipo barita, magnetita, hematita, limalhas de ferro, bolas de aço, ou chumbo e como agregado miúdo as areias artificiais destes, sendo mais comum a utilização dos agregados tipo hematita, barita e magnetita. 9.5.1. Composição; Água de amassamento: potável e livre de substâncias, como: óleo, ácido, álcali e matéria orgânica; Agregados: graúdos minérios por terem maior massa específica; Cimento: baixo teor alcalino, moderado ou de baixo calor (evitar CPII e CP V- ARI); Aditivos: Plastificantes. 9.5.2. Aplicações De acordo com Rubens Machado Bittencourt ,o concreto de blindagem aplica-se a locais que exijam proteção contra os efeitos de diferentes tipos de radiações, provenientes de materiais radioativos ou de reações nucleares. Os agregados pesados assumem especial importância, quando este tipo de concreto e necessário. As radiações de maior poder de penetração são os raios gama e os nêutrons, emitidos durante certas reações nucleares. A absorção de raios gama por um material qualquer, ocorre através da transferência da energia da radiação, na colisão com os elétrons dos átomos desse material. Utilizando-se um material de maior massa específica, a probabilidade das colisões aumentará, devido à maior concentração de elétrons por unidade de volume, além de maior eficiência na atenuação dos nêutrons também emitidos. A utilização do concreto preparado com agregados pesados apresenta-se como solução adequada e econômica. No primeiro caso, o concreto satisfaz às condições de absorção ou atenuação de radiações, por conter os diferentes elementos 31 de proteção necessários, ou sejam: alta massa específica (absorção de raios gama e nêutrons rápidos) e por conter numerosos átomos de oxigênio e hidrogênio, ambos de baixo peso atômico (atenuam os nêutrons lentos). No segundo caso, por apresentar vantagens econômicas em relação a outros tipos de proteção, utilizando metais como o chumbo. Dentre as vantagens citam-se a resistência mecânica, a durabilidade e a maior facilidade para se obter a forma desejada. O concreto de blindagem, além das funções relativas à atenuação de radiações, deve ter boas propriedades estruturais em condições de operação à temperaturas elevadas. Neste caso, são importantes as propriedades térmicas do concreto, que influem na distribuição de temperatura no interior do anteparo, além da oriunda da energia absorvida (a atenuação das radiações resulta em elevação de temperatura, pois a energia absorvida se transforma em calor). Como a elevação de temperatura não é uniforme, surgem tensões térmicas. 9.6. CONCRETOS COM UTILIZAÇÃO DE POLIMEROS No Brasil o uso de concretos utilizando polímeros ainda é pouco, mas em países desenvolvidos, esse produto é utilizado em lagrga escala e com muitos benefícios para a melhoria da qualidade do desempenho das construções de uma forma geral. Ferreira, 2001, traz o emprego dos polímeros de três formaa: Através da impregnação de elementos de concreto endurecido, ou tratamento superficial; Como concreto polímero onde a resina assume a função de aglomerante junto aos agregados; Como agente modificador do concreto, servindo para colagem de elementos de concreto endurecido. 9.6.1. Concretos de Polímero Nesse concreto há misturas de agregados com o único aglomerante que é o polímero, não havendo cimento na mistura, isto quer dizer que, não há fase de hidratação do mesmo, emboraele possa ser usado como agregado. O aglomerante empregado junto aos agregados é a resina, material que substitui o cimento, sendo que este pode ser utilizado como agregado neste caso. O desempenho 32 deste tipo de concreto depende exclusivamente do tipo de polímero utilizado e seu traço mediante os agregados de mistura (Riboli, 2012). Devido à sua alta resistência à compressão, da ordem de 140 MPa e elevada proteção aos agentes químicos, ele pode ser usado como painéis estruturais, concreto para pavimento rodoviário e canais de drenagem. A dosagem do concreto de polímero é análoga a dos concretos comuns, e varia de acordo com a finalidade da aplicação. Devido a formação de um filme na superfície, que retêm a umidade, apenas é necessário 24 h de cura úmida, e depois ao ar, na temperatura de 15°C a 27°C. Seus principais usos são: Tubos para esgoto e resíduos industriais; Postes para linhas de transmissão de eletricidade; Pavimento de autoestrada; Painéis de vedação; Fôrmas pré-fabricadas para estrutura de concreto convencional. 9.6.2. Concretos Impregnados de Polímeros Para produzir esse concreto, envolve-se a secagem do elemento concreto, para a remoção da agua livre, aplicação de vácuo para a retirada do ar de dentro dos vazios do concreto, imersão do elemento em um sistema de monômeros de baixa viscosidade para a saturação do mesmo, com ou sem pressão e, polimerização do monômero por ação de calor, agentes químicos ou radiação, podendo ser obtido através da impregnação total de um elemento de concreto comum, onde o polímero preencherá plenamente os vazios internos do mesmo, sendo este um processo complicado e dispendioso, pois para conseguir-se uma impregnação total é requerido grande consumo de energia para fazer com que o monômero penetre em todos os vazios da estrutura porosa do concreto. Também pode haver uma impregnação parcial de concreto, oferecendo alguns benefícios em relação ao concreto tradicional e reduzindo o consumo de energia, o que deixa esse concreto bem mais barato que o com impregnação total. A impregnação parcial traz uma melhora na resistência mecânica, mas nada comparado a impregnação total que tem apresentado melhoras significativas em suas propriedades mecânicas, sendo estas a resistência à compressão, tração, módulo de deformação, e também com relação a durabilidade. Ainda possui melhoras na resistência à abrasão, absorção de água, resistência ao ataque de ácidos, álcalis e sais, 33 resistência ao gelo e degelo, bem como melhor desempenho a danos causados em meios agressivos. 9.6.3. Concretos Modificados com Polímeros Este concreto é composto por dois aglomerantes, o cimento Portland e o polímero. Tonet (2009), diz que no seu processo de produção, há adição de um polímero disperso em água à mistura do concreto no seu estado fresco. Dessa forma, há a formação do filme polimérico durante o processo de hidratação e cura do cimento. As resinas poliéster, epóxi, vinílicas, fenólicas e o metilmetacrilato, derivadas do petróleo, são utilizadas como aglomerante, apresentam boa resistência química, especialmente aos meios ácidos e irá adquirir características flexíveis, algo que o concreto convencional ou com aditivos não possui. A ACI – American Concrete Institute traz como vantagens do concreto modificado com polímero a elevada aderência nos pontos de ligamento entre um concreto pré-existente e um concreto novo, nos casos de recuperação estrutural, a resistência química e à abrasão (tráfego de pedestres), a resistência à flexão e tração, a permeabilidade e módulo de elasticidade reduzido, a excelente propriedade dielétrica, a baixa porosidade e absorção de água, a resistência a gelo/degelo. Mesmo tendo inúmeras vantagens, deve-se observar alguns cuidados na sua confecção, devendo ser consideradas variáveis como a cura rápida, fator que justifica sua aplicação na recuperação de pisos industriais, local onde necessita-se rápida liberação. Sendo essencial sua produção por profissionais competentes. O emprego deste concreto no Brasil ainda é limitado porque a maioria das misturas empregadas são importadas e há poucas pesquisas sobre o material, além de não haver normas técnicas direcionadas para a produção e caracterização do concreto modificado com polímero (Ribeiro, 2007). 9.7. Concretos Submersos As construções no ambiente aquático são de fundamental importância para a construção civil. Utiliza-se muito com auxilio de lama betonitica q estrutura de parede-diafragma continua, construindo no subsolo um muro vertical de concreto armado com sua espessura podendo chegar a 120 cm e alcançar profundidade superior a 50 metros e é executada em painéis (sucessivos ou alternados) ou lamelas, de forma 34 continua com o auxílio de um tubo ou chapa-junta, colocado após a escavação do painel e retirado logo após o início do endurecimento do concreto. Esse sistema pode ser usado em fundações de grandes obras hidráulicas, como obras de canalização do leito dos rios, obras contra enchentes, obras portuários e outras. Coloca-se tubos no meio da brita, fazendo assim a injeção da massa de concreto que pode ser feita através de pressão ou por gravidade, sendo preenchida toda a forma ate o transbordo da mesma de forma que a primeira nata contaminada pela agua seja descartada, ficando a próxima nata como parte da estrutura, esse processo é chamado de lavagem do concreto. Tem-se ainda outra maneira de se fazer essa concretagem, que é colocar o concreto pronto diretamente na forma o que se dá através do uso de tremonha, enchendo também a forma com ate transbordar para evita contaminações do concreto. Essas estruturas são utilizadas em pontes e tubulões de construções portuárias. As fôrmas podem ser de dois tipos: de madeira ou metálicas. As de madeira são removidas depois da estrutura pronta; já as de metal podem tornar-se parte da estrutura, como acontece em pilares de cais. 9.7.1. Cuidados A sondagem do solo submerso é uma das primeiras precauções, sendo feita com as sondagens à percussão (solos moles) ou rotativas (solos rochosos). Outra precaução é no uso da tremonha pois é necessário que o concreto tenha grande plasticidade e seja auto-adensável, com fator água-cimento (a/c) menor ou igual a 0,45, o que pode ser obtido adicionando-se aditivos plastificantes e retardadores. Os concretos auto-adensáveis não necessitam de processo de vibração mecânica após lançamento em fôrma, pois se comportam como uma pasta bem fluída. A concretagem submersa ainda requer o acompanhamento de mergulhadores para verificar a calda subindo dentro da fôrma e evitando os vazamentos. Também deve-se ter cuidados com o controle do tempo de injeção e lançamento do concreto, além do controle da retirada da tremonha. "O tubo deve subir dentro da fôrma paulatinamente à medida que o nível do concreto em lançamento também sobe, e 35 nunca se deve deixar que passe acima do nível do concreto", ensina Hildegardo Nogueira. Isso alteraria as qualidades do concreto com a contaminação da água do mar. 9.7.2. Alternativa O concreto pré-moldado é uma solução em algumas obras tendo como vantagem a redução do trabalho sob a agua tendo o tempo, já que o tempo de mergulho é limitado e a mão-de-obra e equipamentos necessários são caros. 10. CONCRETO EM ESTUDOS Concretos de última geração são materiais com características especiais, obtidos pela mistura de componentes convencionais e outros desenvolvidos sob a ótica da engenharia, como os modernos aditivos químicos. Os diferentes tipos de concreto de última geração satisfazem exigências técnicas e ambientais cada vez mais restritas aouso do concreto convencional. 10.1. Concreto com Cura Interna A cura interna, também chamada de cura autógena, foi inicialmente concebida para reduzir a retração em CAD, podendo melhorar as propriedades mecânicas e de durabilidade de alguns concretos, como informam Weber e Reinhardt (1997). 10.2. Concreto Condutivo (Condutor Elétrico) Desenvolvido por um grupo de pesquisadores canadenses, o concreto condutivo é obtido pela adição de um material carbonáceo que possibilita a produção de concretos com resistividade elétrica muito pequena e resistência à compressão de 30 MPa, ambas aos 28 dias. Nos países com inverno rigoroso e neve, o concreto condutivo é literalmente ―ligado na tomada‖ elétrica. Quando o concreto condutivo é aplicado sobre pisos externos (como calçadas e rampas de garagem), basta fazer passar uma corrente elétrica pelo material, que logo ele se aquece e derrete a neve nele depositada. 10.3. Concreto de Retração Reduzida O concreto com retração reduzida (CRR) contém aditivo redutor de retração em sua composição. O aditivo diminui a tensão superficial da fase aquosa do poro do 36 concreto; consequentemente, ocorre diminuição proporcional da tensão capilar e, portanto, da retração por secagem e da parcela da retração autógena causada pela autodessecação. 10.4. Concreto de Retração Compensada O CRC é usado na América do Norte há décadas, empregando-se cimentos expansivos para a sua produção. A inovação mais recente, que impulsiona novamente o emprego dos CRC, foi o desenvolvimento de aditivos promotores de expansão de alta eficiência que funcionam adequadamente com todos os tipos de cimento Portland. Enquanto com cimento expansivo a taxa e a magnitude de expansão ficavam limitadas ao uso de mais ou menos cimento no concreto, com os aditivos não há mais essas limitações. Pode-se conseguir a expansão desejada apenas ajustando-se seu teor no concreto produzido com cimento Portland. 10.5. Concreto Translúcido Em 2001, um arquiteto búlgaro inovou os conceitos ao incorporar fibra ótica em uma matriz de cimento, mantendo a resistência à compressão típica do concreto estrutural. O resultado dá a ideia de translucência do concreto, que gera a economia de energia. 10.6. Concreto Auto Regenerante No concreto convencional é adicionado o bioconcreto com um ingrediente adicional chamado pelos pesquisadores de ―agente de cura‖ que fica intacto durante a mistura, sendo ativado apenas se o concreto racha e sofre infiltrações. Devido a alcalinidade do concreto a bactéria ―cura‖ precisa ficar em hibernação por anos antes que seja ativada pela água. A bactéria (tipo bacilos) foi escolhida para o trabalho, pois ela se reproduz em condições alcalinas, produzindo esporos que sobrevivem por décadas sem comida ou oxigênio. Lactato de cálcio é colocado junto às bactérias em cápsulas feitas com plástico biodegradável e misturadas no concreto ainda úmido. Quando as rachaduras começam a se formar no concreto, a água entra e abre as cápsulas, iniciando a germinação e multiplicação da bacteria ao alimentar-se com o lactato. Ao fazer isso, elas combinam o cálcio com íons de carbonato para formar a calcita, ou calcário que irá preencher e fechar as rachaduras. 37 10.7. Concreto que Absorve Agua A empresa britânica de materiais Tarmac, do grupo LAFARGE, desenvolveu um novo tipo de Concreto, este absorve instantaneamente litros e mais litros de água — ao mesmo tempo prevenindo enchentes e conservando a água, já que ela continua seu ciclo e vai para o solo. Seu nome é Tarmac Topmix Permeable, e é um pavimento de concreto super- poroso, projetado para remover água de tempestades e enchentes em estacionamentos, vias, calçadas e outras superfícies. A LaFarge Tarmac, diz que a ideia faz parte de um ―sistema de drenagem urbana sustentável‖. A água entra pela camada superior de concreto permeável e então passa por seixos e vai até o solo, onde se torna água subterrânea. Em 60 segundos, o Topmix pode drenar 4 mil litros de água, de acordo com um vídeo promocional da empresa. A companhia diz que o concreto pode ser instalado em qualquer lugar para diminuir o risco de inundações, mas quem cogitar usá-lo deve antes fazer uma pesquisa no terreno para identificar crateras ou possíveis armadilhas. Sua limitação esta nos climas frios, já que a água pode congelar, o que iria arruinar todo o sistema. O próximo desafio da empresa é construir uma versão do concreto poroso que possa se adaptar a climas frios. 38 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alencar, Ricardo e Helene, Paulo; Concreto auto-adensável de elevada resistência – inovação tecnológica na indústria de pré-fabricados Revista Concreto & Construções no 43, 2006 Andrade, W. Pacell; Fontoura, J. T. França, Guerra, E. Antonio; <http://engipapers.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=91:0002 2agag1986&catid=88&Itemid=499> Acessado em 11/01/2018. Aoki, Jorge– Gerente de Assessoria Técnica da Itambé. Fibras para concreto http://www.cimentoitambe.com.br/fibras-para-concreto/, acessado em 11/01/2018. BELGO – Fibras Dramix. – Boletim Técnico Bond strenght of nylon-coated reinforcing steel bars, Ghaly, A. M.; Cahill, J. D. IV; CBC 2004. BIOCONCRETO – O CONCRETO VIVO QUE SE AUTO-REGENERA. < http://meioinfo.eco.br/bioconcreto-concreto-vivo-se-auto-regenera/>.Acessado em 11/01/2018. Bryan Lufkin. Veja este novo tipo de concreto absorver 4 mil litros d’água em um minuto. <http://gizmodo.uol.com.br/video-concreto-absorve-agua/>. Acessado em 11/01/2018. CD-ROM: O CIMENTO PORTLAND NA PAVIMENTAÇÃO URBANA, ABCP, 2000. CHEN, S. W.; SCHNEIDER, U. Microhardness and Mechanical Behavior of the Expanded Shale Concrete. In: KATZ A et al. (ed.) The Interfacial Transition Zone in Cementitius Composites. Londres: E&FN SPON, 1998. p. 243-250. Concreto, ensino, Pesquisa e Realizações, Capítulo 30, Leonel Tula, Editor Geraldo c. Isaia, São Paulo, IBRACON, 2005. Concreto. Ensino, Pesquisa e Realizações, Vol.2, Capítulo 45. Jane Proskek Gorninski e Claudio de Souza Kamierczack. IBRACON, São Paulo, 2005. 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