Materiasi de Construção Civil

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O CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO – CAD 
 
 Diego Gonçalves¹, Thayana Fernandes², Michela Rossino³ 
 
 
Resumo: O concreto armado está entre os materiais de construção mais largamente utilizados. Ao longo 
dos anos, acompanhamentos de estruturas em concreto vêm sendo feitos e mostraram a necessidade de 
fazer reforços, recuperações e em situações mais críticas, demolição e reconstrução. Nota-se, então, a 
necessidade crescente da utilização de um concreto mais resistente estruturalmente às agressões sofridas no 
ambiente. 
 Após várias pesquisas chegou-se a um material de alta resistência mecânica, maior durabilidade, 
trabalhabilidade e resistência aos agentes agressivos o que proporcionaria uma menor despesa com 
manutenção e reparos. Surge então o chamado Concreto de Alto Desempenho – CAD. 
 
Palavras-chave: Concreto; Alta Resistência; Material de Construção. 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 Ao longo dos anos, acompanhamentos de estruturas em concreto vêm sendo feitos e mostraram a 
necessidade de fazer reforços, recuperações e, em situações mais críticas, demolição e reconstrução. Nota-se, 
então, a necessidade crescente da utilização de um concreto mais resistente estruturalmente e às agressões 
sofridas no ambiente. 
 Após várias pesquisas chegou-se a um material de alta resistência mecânica, maiores durabilidade, 
trabalhabilidade e resistência aos agentes agressivos o que proporcionaria uma menor despesa com 
manutenção e reparos. Surge então o chamado Concreto de Alto Desempenho – CAD. Os estudos sobre o 
Concreto de Alto Desempenho produziram resultados eficientes possibilitando sua aplicação há pouco mais 
de vinte anos. Com o desenvolvimento dos aditivos químicos, capazes de modificar algumas de suas 
propriedades, aperfeiçoando-o como material de construção, incentivou-se a pesquisa sobre materiais 
pozolânicos, pois a ação combinada desses dois produtos resultou num aperfeiçoamento do concreto. A 
utilização de determinados rejeitos industriais, com propriedades pozolânicas, reduzem o custo e a 
quantidade de energia consumida na produção do concreto contribuindo para a preservação ambiental. A 
durabilidade é outra característica importantíssima que passou a ser exigida desse material. Mas a utilização 
real do CAD teve que superar o conservadorismo de engenheiros e arquitetos, a reduzida disponibilidade 
comercial em centrais pré-misturadas, a pequena trabalhabilidade das composições iniciais, as limitações 
impostas pelos códigos de obras ou do cálculo estrutural além da falta de conhecimento sobre o seu 
comportamento em longo prazo. Hoje em algumas regiões brasileiras o CAD é empregado em pilares de 
edificações, em pontes e obras de arte especiais, peças pré- fabricadas, pisos e pavimentos ou em 
recuperações estruturais entre outras (IBRACON, Isaia, 2005). 
 Uma das maiores vantagens desse material é sua reduzida capacidade de carga por unidade de custos 
maior do que a obtida em concretos convencionais, compensando os custos envolvidos na sua produção. Em 
estruturas pré-fabricadas as fôrmas, moldes e mesas de moldagens, podem ser reutilizados mais rapidamente. 
Já em peças protendidas podem receber a protensão mais cedo, trazendo benefícios para a velocidade e 
economia da obra (Aitcin, 1998). 
 Neste trabalho encontram-se definições importantes, características, propriedades em geral, 
aplicações e outros dados necessários para melhor compreensão do CAD. 
¹ Diego da Rocha Gonçalves – Acadêmico Engenharia Civil – UNISOCIESC. E-mail: diegorochag@hotmail.com 
² Thayana Vieira Fernandes – Acadêmica Engenharia Civil – UNISOCIESC. E-mail: thayanavfernandes@gmail.com 
³ Michela Steluti Poleti Rossino – Profª Eng. Msc – UNISOCIESC. E-mail: michela_stepol@hotmail.com 
 
 
 
 
2. DEFINIÇÕES 
 
 Concreto de Alta Resistência e Concreto de Alto Desempenho. 
 Alguns estudiosos consideram o termo concreto de Alto Desempenho muito vago. O que é 
desempenho de um concreto? Como pode ser medido? Já a definição Concreto de Alta Resistência é 
bastante específica a não ser quanto ao limite a partir do qual o concreto usual torna-se de alta resistência. 
Para Pierre-Claude Aiticin, autor do livro High-Peformace Concrete (1998), um concreto de alto 
desempenho é essencialmente um concreto tendo uma relação água/ aglomerante baixa, cerca de 0,40, esse é 
o valor sugerido como fronteira entre concretos usuais e concreto de alto desempenho. Quando relação água/ 
aglomerante se afasta desse valor as características como resistência à compressão e retração desses 
concretos se tornam bem diferentes. Uma das definições mais simples, divulgada em 1999 pela então 
presidente do American Concrete Institute, Jo Coke: “CAD é o concreto otimizado para uma determinada 
utilização”. No Brasil, na ausência de normatização a respeito, o IBRACON (2005), define o CAD em 
função da resistência à compressão, que pode ser a classe superior à C50, ou seja, concretos com resistência 
característica à compressão (fck), superior a 50MPa. 
3. MATERIAIS EMPREGADOS NA PRODUÇÃO 
 Os concretos são compostos heterogêneos que possuem duas fases; a matriz aglomerante e os 
agregados (cargas). É a qualidade intrínseca das fases pasta e agregados, bem como sua interação a 
responsável pelo comportamento dos concretos. A seleção criteriosa dos materiais é de fundamental 
importância na preparação do Concreto de Alto Desempenho, pois é muito difícil conquistar à uma hora de 
trabalhabilidade necessária para lançá-lo com segurança e uniformidade no canteiro, ou alcançar o último 
MPa de resistência a compressão (IBRACON, Mehta e Monteiro). 
3.1. Água 
 A água potável é internacionalmente convencionada como adequada para a produção do concreto e o 
seu aspecto quantitativo é fator fundamental para a produção do CAD. A dosagem da água depende de 
diversos fatores, como, a natureza e a dosagem do cimento, características quanto à forma, tamanho 
densidade e absorção dos agregados além de temperatura e a trabalhabilidade do concreto (IBRACON, 
Mehta e Monteiro). 
3.2. Cimento Portland 
 Para atingir um concreto com resistência a compressão de 50 a 75 MPa pode se usar a maioria dos 
cimentos disponíveis atualmente, porém o desempenho do cimento em termos de reologia ou seja das 
propriedades físicas que influenciam o transporte de quantidade de movimento do fluido, e de resistência 
torna-se um fator crítico a medida que a resistência a compressão almejada aumenta. Alguns tipos de 
cimentos não podem ser usados para fazer um concreto de alto desempenho com resistência entre 75 e 100 
MPa. Poucos tipos de cimentos podem ser usados quando se deseja atingir resistências superiores a 100 MPa. 
 Os fatores mais importantes relacionados a esse material são: a natureza, a uniformidade e a dosagem. 
Alguns têm bom desempenho quanto á resistência final, mas é muito difícil manter a trabalhabilidade desses 
concretos por tempo suficiente para lançá-los na obra de forma econômica, com alto grau de uniformidade e 
confiabilidade. Para outros a perda de abatimento nas duas primeiras horas é mínima, ou pode ser facilmente 
resolvida com o uso de superplastificantes na obra. A pequena quantidade de referências bibliográficas 
relativas à qualidade do cimento empregado na fabricação do CAD indica que este material tem sido 
fabricado com os cimentos comuns, cujas especificações são abrangidas pela normatização corrente 
(IBRACON, Mehta e Monteiro). 
3.3. Superplastificantes 
 Os superplastificantes são aditivos que têm fundamental importância para fazer a dispersão das 
partículas de cimento na mistura, no controle de um traço com relação água/aglomerante muito baixa e para 
reduzir a quantidade de água na mistura (IBRACON, Mehta e Monteiro).3.4. Sílica Ativa 
 A Sílica Ativa é um subproduto da fabricação do silício metálico, das ligas de ferrossilício e de outras 
ligas de silício. Os efeitos benéficos da sílica ativa na microestrutura nas propriedades mecânicas do 
concreto são devidos à rápida reação pozolânica, mas também ao efeito físico das partículas da sílica ativa, o 
qual é conhecido como “efeito fíler”. 
 As finas partículas de sílica preenchem os vazios entre as partículas maiores de cimento e também 
reduzem a exsudação. O efeito fíler é responsável pelo aumento da fluidez dos concretos com relação água 
aglomerante muito baixa (Sellevold,1987; Rosembergg and Gaids, 1989; Khayat, 1996 apud; Aitcin,1998). 
3.5. Escória de Alto-forno 
 Como próprio nome diz a escória de alto-forno é o subproduto da manufatura do ferro-gusa num 
alto-forno. Se resfriada rapidamente quando sai do alto-forno, ela se solidifica numa forma vítrea e pode 
então desenvolver propriedades cimentícias quando devidamente moída (IBRACON, Mehta e Monteiro). 
3.6. Cinza Volante 
 São partículas pequenas coletadas pelo sistema antipó das usinas de energia que queimam carvão. 
Algumas são autocimentícias, a maioria possui propriedades pozolânicas enquanto que outras não 
(IBRACON, Mehta e Monteiro). 
3.7. Observações 
 O uso de materiais cimentícios suplementares deve ser priorizado sempre que haja disponibilidade e 
preços competitivos, pois uma vez que substituem parte do cimento Portland na composição do concreto de 
alto desempenho, reduzem o seu custo, melhoram algumas características tecnológicas, além de resolver 
problemas ambientais. O uso de dois materiais combinados como cinza volante e sílica ativa ou escória e 
sílica ativa, é benéfico, pois a reatividade da sílica ativa pode compensar a reatividade mais lenta da escória 
ou cinza volante. Há algumas limitações possíveis no uso de escórias de alto-forno e de cinza volante no 
concreto de alto desempenho. Elas não são tão reativas como o Cimento Portland. Sendo assim, a resistência 
à compressão do concreto de alto desempenho ao qual foram incorporados estes materiais, após 24 horas, é 
sempre mais baixa do que quando somente o cimento Portland é usado, ou apenas em combinação com a 
sílica ativa. Portanto isso deve ser considerado caso haja a necessidade de alta resistência inicial (IBRACON, 
Mehta e Monteiro). 
3.8. Agregados 
 É necessário um controle mais rigoroso da qualidade do agregado com relação à granulometria e ao 
tamanho máximo, pois à medida que a resistência do concreto aumenta os agregados podem sofrer ruptura 
sob alta tensão. O uso de uma areia grossa leva a pequeno decréscimo na quantidade da água de mistura 
necessária para uma dada trabalhabilidade, o que é importante para a resistência e vantajoso 
economicamente. A seleção do agregado graúdo torna-se mais importante à medida que a resistência á 
compressão do concreto aumenta, as rochas duras como o calcário e a dolomita e as ígneas como granito, 
gabro e diábase tem sido usadas com sucesso. A forma também interfere na reologia do concreto, partículas 
lamelares são fracas e podem ser quebradas com os dedos, produzindo misturas ásperas que exigem água 
adicional ou superplastificantes para atingir a trabalhabilidade desejada (IBRACON, Mehta e Monteiro).
 O tamanho máximo do agregado tem efeitos consideráveis em relação à perda de resistência. As 
partículas menores do agregado graúdos são geralmente mais resistentes do que as partículas grandes. Isso 
porque o processo de redução do tamanho frequentemente elimina os defeitos internos do agregado, tais 
como poros grandes, microfissuras e inclusões de minerais moles. Na ausência de qualquer ensaio de 
otimização é mais seguro usar o agregado graúdo de tamanho máximo de 10 a 12 mm, porém não significa 
que um agregado de 20 ou 25 mm não possa ser usado ou afete a trabalhabilidade e a resistência do concreto 
(Aitcin, 1998). 
4. APLICAÇÕES EM ESTRUTURAS 
 Por ser um material que demanda alto controle tecnológico e, por isso mesmo, é mais caro, é 
indicado apenas em estruturas especiais e em grandes empreendimentos. Outra característica associada ao 
CAD é a de proporcionar estruturas mais leves, pois sua maior resistência, consequente da menor relação 
água/cimento, permite a construção de elementos mais esbeltos para suportar a mesma carga. Quando 
comparado a um concreto convencional, o custo inicial do m³ do concreto de alto desempenho é mais 
elevado, cerca de 30 a 40%. O que não significa, porém, que a solução como um todo seja mais cara, pois 
quando é feita uma especificação adequada durante as fases de projeto, aumentar a resistência do concreto 
pode trazer ganhos técnicos e econômicos. Há uma diminuição na utilização de armaduras, item que tem 
peso considerável nos orçamentos. Segundo o projetista de estruturas Francisco Graziano, em uma situação 
de um pilar de 40 x 40 cm, uma mudança de fck de 25 para 35 pode gerar uma redução de armaduras de até 
45% sem qualquer alteração de seção. A protensão consiste na introdução de grandes esforços na estrutura 
que visam compensar os esforços externos, ou seja, o concreto recebe tensões muito mais altas. Por esse 
motivo o aumento da resistência à compressão característica se mostra adequado em estruturas protendidas, 
o que justifica a importância do concreto ter bom desempenho (IBRACON, Isaia, 2005). 
 Mesmo diante do custo inicial maior, concretos de resistência superiores a 40 MPa estão sendo 
aproveitados principalmente nos primeiros pavimentos e no subsolo de edificações altas. Objetivando evitar 
o aumento das seções garantindo uma melhor distribuição das cargas dos pilares nos andares mais exigidos, 
como garagem e áreas comuns, que demandam amplos vãos livres. "Contribui para o uso desse tipo de 
solução o fato de o mercado ter exigido cada vez mais que os projetos potencializem os espaços internos", 
explica Paulo Suzano, diretor da Matec Engenharia (IBRACON, Isaia, 2005). 
 Na construção do Continental Square Faria Lima, torre de 16 andares de uso comercial na cidade de 
São Paulo, a aplicação de concreto de 50 MPa gerou um ganho de espaço nas garagens de cerca de 5%. 
Conforme dados da Inpar, responsável pela obra, a escolha por concreto de alta resistência à compressão 
permitiu a eliminação do contrapiso e ainda reduziu em 13% o consumo de armadura. De acordo com a 
construtora, esses benefícios, somados ao aumento da produtividade, possibilitaram a redução de cerca de 
1,5% no custo global do empreendimento. Outro benefício é a maior durabilidade. O ganho de vida útil pode 
chegar a 20% aproximadamente, o que faz com que esse material se mostre pertinente em estruturas 
expostas a ambientes agressivos, como edificações submetidas à atmosfera salina, academias com piscina e 
indústrias químicas, por exemplo. Um fator indutor do uso do CAD é a altura média dos edifícios, sobretudo 
os comerciais, que tende a crescer. O preço desse material deixará de ser um empecilho à medida que sua 
utilização se torne mais difundida. Em geral, os motivos que tornam inviável o aumento da resistência do 
concreto são muito mais de ordem financeira do que técnica. "Em obras de porte muito pequeno e em 
ambientes pouco agressivos, o uso dessa solução pode não ser necessário", afirma Mário Franco. "O mesmo 
vale para quando não for possível garantir a qualidade do concreto, por limitações regionais ou de produção", 
acrescenta Francisco Graziano. A necessidade de maior controle tecnológico é outro fator que se torna, 
muitas vezes, um obstáculo para o uso do CAD (IBRACON, Isaia, 2005). 
 Na construção do Evolution Towers, em Curitiba - PR, um complexo multifuncional de três edifícios 
– de uso comercial, um hotel e um residencial com lofts – concluído em 2004,buscava-se leveza estrutural, 
vãos livres e o melhor aproveitamento das áreas úteis, empregando-se concreto de 60 MPa aditivado com 
superplastificantes e estabilizantes nas zonas de maior concentração de cargas possibilitou-se concentrá-las 
em um número menor de pilares e reduzir o aço da estrutura entre 20 e 30%. "Outra consequência positiva 
foi o aumento da área dos pavimentos, da garagem e das áreas comuns no térreo", explica o coordenador de 
obras do Grupo Thá, Nilton Antonietto, segundo o qual, a redução da área da seção dos pilares ficou em 
torno de 40% (IBRACON, Isaia, 2005). 
 Nas obras do TBO (Terminal de Barcaças Oceânicas) da siderúrgica CST-Arcelor Brasil em Vitória 
(ES), a construtora Camargo Corrêa precisava de estacas pré-fabricadas de Ø 90 cm e comprimento que, em 
princípio, era de 20 m. Problemas oriundos da sondagem da área demandaram que três dessas estacas 
fossem ampliadas para 23 m, o que deveria ser feito em apenas dois dias, quando começaria a cravagem. 
Para tanto, foi necessário elaborar um novo traço a partir de dois cimentos especiais aos quais foram 
acrescidos aditivos superplastificantes de 3ª geração e aditivos inibidores de retração. Assim, os novos 
elementos foram confeccionados com concreto protendido auto-adensável, que atingiu 95 MPa de 
resistência à compressão em 24 horas após cura a vapor realizada durante 12 horas. Ao todo foram usados 
980 m³ de concreto para a fabricação de 98 estacas (IBRACON, Isaia, 2005). 
5. PRINCIPAIS PROPRIEDADES 
5.1. Pasta de Cimento 
 A pasta de cimento é a mistura de cimento e água, cuja função é promover trabalhabilidade da 
mistura e hidratação das partículas de cimento que consiste principalmente de dois componentes; o silicato 
de cálcio hidratado (C-S-H), que é a parte útil, e a fase hidróxido de cálcio (C-H) que constitui a parte neutra 
ou prejudicial (IBRACON, Isaia, 2005). 
 A resistência da pasta de cimento é influenciada por vários fatores, como natureza e a dosagem do 
cimento, a idade do material, o grau de hidratação do cimento a porosidade da pasta e a relação água 
cimento. Em comparação com os concretos de relação água/ cimento (A/C) elevada, os concretos de alto 
desempenho, com relação A/C baixa, possui uma estrutura onde as partículas de cimento estão mais 
próximas permitindo uma hidratação mais rápida nas menores idades. Apenas o aumento da dosagem de 
cimento associada à redução da dosagem de água, não basta para a obtenção do CAD, pois o próprio 
aumento do consumo de cimento acima de certo nível impõe o aumento da dosagem de água para um 
concreto com igual trabalhabilidade. Por isso começaram a serem utilizados os aditivos redutores de água e 
as adições minerais (IBRACON, Isaia, 2005). 
5.2. Propriedades no Estado Fresco 
 São mais coesos e viscosos, com massa específica real superior a dos concretos convencionais, da 
ordem de 2,5 Kg/dm³. Devido a relação A/C ser baixa, geralmente não apresenta exsudação ou esta é quase 
nula, o que pode provocar o surgimento de fissuras devido a retração plástica em ambientes de altas 
temperaturas, pouca umidade ou muita aeração, necessitando de uma atenção mais rigorosa em relação à 
cura (IBRACON, Isaia, 2005). 
5.3. Propriedades no Estado Endurecido 
 Embora possa atingir resistência à compressão característica de 120 MPa, em utilizações praticas só 
atingiu em média 80 MPa, e sua resistência à tração não ocorre de forma proporcional à resistência a 
compressão, podendo atingir 10 MPa. O mesmo ocorre com o módulo de elasticidade, necessitando algumas 
reformulações de cálculo, e pode chegar a 50 GPa. A aderência é favorecida pelo fortalecimento e redução 
de uma região entre a armadura e a pasta de cimento. A fluência específica é reduzida chegando a 1/5 das 
mediadas nos concretos convencionais. O coeficiente de Poisson em geral não se altera (0,2). O CAD possui 
uma resistência ao desgaste até dez vezes superior à dos concretos normais, favorecendo sua aplicação em 
pisos, pavimentos e estruturas hidráulicas sujeitas à abrasão (IBRACON, Isaia, 2005). 
5.4. Durabilidade 
 A permeabilidade do CAD é bastante reduzida, dificultando a penetração de agentes agressivos. Em 
alguns testes de incêndios as estruturas apresentaram destacamentos antes daquelas em que se usou concreto 
convencional. Isto estaria relacionado à baixa permeabilidade que dificulta a saída dos vapores d’água, 
provocando aumento de pressão no interior do material, capazes de provocar pequenas explosões localizadas 
(IBRACON, Isaia, 2005). 
 Fibras plásticas adicionadas á massa reduzem esse problema. A porosidade pode chegar a menos de 
10% metade da medida em concretos convencionais. Há uma diminuição em relação ao diâmetro dos poros, 
em alguns casos houve eliminação total. Outra característica importante deste concreto é o seu aumento de 
resistência em relação à carbonatação, e ao ataque por sulfatos (IBRACON, Isaia, 2005). 
6. CONCLUSÃO 
 O concreto é um dos materiais de construção mais utilizados em todo o mundo possivelmente porque 
geralmente necessita de instalações, mão de obra e equipamentos com baixo nível de sofisticação para a sua 
produção e aplicação, além de moldagem com baixo consumo de energia, facilidade de aplicação execução 
que promovem a agilidade na construção. Por tantos motivos a sociedade mundial vai continuar consumindo 
grandes quantidades de concreto, em infraestrutura ou para edificações, porém é necessária a sua utilização 
de forma eficiente, além de controlar seu consumo e reduzir o consumo de cimento no concreto e de 
clínquer no cimento, pois na produção do concreto, 90% da emissão de carbono ocorre nos fornos que 
queimam o clínquer (Aitcin, 1998). 
 Para tanto se faz necessário o desenvolvimento de estudos tecnológicos para substituição de parte do 
clínquer por diversos materiais complementares com propriedades pozolânicas, que muitas vezes são tóxicos 
ou nocivos ao meio ambiente e que podem ser aproveitados na produção do concreto (Aitcin, 1998). 
 Como se relatou, o Concreto de Alto Desempenho é um material que apresenta vantagens em relação 
aos concretos convencionais, embora apresente comportamentos peculiares que demandam cuidado para 
assegurar seu desempenho. É resultado de evolução tecnológica e inovação, tendo grandes chances de ter 
sua utilização cada vez mais ampliada, apresentando-se como uma proposta de material de construção com 
características condizentes com as necessidades do Desenvolvimento Sustentável atual. Por todas estas 
razões o uso do concreto de alto desempenho é cada vez mais crescente, bem como o campo de aplicação 
torna-se cada vez mais amplo (Aitcin, 1998). 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
CONCRETO: Ensino, Pesquisa e Realizações / Ed. G.C.Isaia. – São Paulo: IBRACON, 2005. 2v. 
O CONCRETO: Microestrutura, propriedades e materiais - Mehta e Monteiro – IBRACON, 3a. Edição 
AITCIN, P. C. - Concreto de Alto Desempenho/ Pierre-Claude Aitcin; tradução de Geraldo G.Serra, - São 
Paulo: Pini, 2000. 
http://www.portaldoconcreto.com.br/index.php?lingua=1&pagina=desempenho > Acesso em 30/04/13 
http://www.altodesempenho.faithweb.com/pg4t.html > Acesso em 17/06/13 
http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/115/imprime33035.asp > Acesso em 31/06/13 
 
O CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO – CAD 
 
Abstract: Reinforced concrete is among the building materials most widely used. Over the years, monitoring 
of concrete structures have been made and showed the need to backup, recovery, and most critical situations, 
demolition and reconstruction. It is noted, therefore, a growing need to use a structurally more resistant to 
specific environmental aggressions. After several studies came to a material with high mechanicalstrength, 
durability, workability and resistance to aggressive agents which provide a lower cost for maintenance and 
repairs. Then comes the so-called O Concreto de Alto Desempenho - CAD. 
 
Key words: Concrete; High Resistance; Construction Material.