ARTIGO DE REVISÃO
SANTIAGO, Danilo Rodrigues [1], SANTANA, Joab Matias Rocha [2], SILVA, Wellington Cesar Teles Da [3]
SANTIAGO, Danilo Rodrigues. SANTANA, Joab Matias Rocha. SILVA, Wellington Cesar Teles Da. Utilização do concreto de alto desempenho na construção civil: Uma revisão sobre o tema. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 11, Vol. 05, pp. 85-95. Novembro de 2020. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/desempenho-na-construcao
RESUMO
O crescimento dos centros urbanos gerou inúmeras mudanças na sociedade, dentre elas, as suas necessidades que vem aumentando cada vez mais. Mediante as necessidades dos grandes centros, o Concreto de alto Desempenho (CAD) apresenta-se como uma inovadora proposta para edificação de grandes estruturas que necessitam de mais resistência à compressão e desempenho para sua vida útil. Este material surgiu nos anos noventa com intuito de proporcionar elevada durabilidade às estruturas, pois cada vez mais surgem prédios maiores com mais exigência de suporte de carga. Quando se fala em estruturas, subentende-se que as exigências apresentadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), bem como estudos prévios para a aplicação do material em uma determinada construção sejam observados com extremo cuidado. Este trabalho trata-se de um artigo de revisão no qual buscou-se elaborar uma pesquisa bibliográfica qualitativa abordando a importância do CAD para construção civil. Conclui-se que O uso do CAD proporciona um melhoramento da zona de transição e por conseguinte um aumento da resistência à compressão do concreto.
Palavras-chaves: Concreto de alto desempenho, resistência à compressão, durabilidade.
1. INTRODUÇÃO
Com o crescimento do setor da construção civil o emprego de concreto vem sendo amplamente expandido visto que o mesmo é considerado um material que apresenta boa resistência e é capaz de resistir a elevados carregamentos. (LIMA et al., 2014). O concreto, em conjunto com o aço, são os materiais de construção civil mais empregados devido sua praticidade em comparação a outros materiais. (TUTIKIAN; ISAIA; HELENE, 2011).
O emprego e desenvolvido do concreto advém da necessidade da engenharia em edificar em ambientes agressivos mantendo a resistência das estruturas. Assim, as misturas especiais são produzidas para resultar em concretos de elevada resistência mecânica e através dessa propriedade obter uma estrutura densa e resistente à penetração de agentes agressivos (GARCIA; SILVA, 2020). Com a evolução da construção civil percebeu-se que a resistência mecânica não poderia ser o único parâmetro na elaboração das estruturas.
A disponibilidade de softwares utilizados para dimensionamento estrutural em conjunto com o maior conhecimento do comportamento mecânico dos materiais contribui com a criação de estruturas cada vez mais arrojadas. Desta forma, a criação de concretos capazes de resistirem a grandes esforços é cada vez mais solicitada. (TUTIKIAN; ISAIA; HELENE, 2011).
Com incorporação de outros elementos no concreto, como aditivos, adições minerais, pigmentos e fibras e o uso de técnicas de execução diferenciadas, como a cura a altas temperaturas e pressões, permite-se a obtenção de concretos de última geração, que poderiam, teoricamente, atender a qualquer solicitação de projeto, permitindo a execução de estruturas esbeltas, duráveis e seguras para o usuário final. (TUTIKIAN; ISAIA; HELENE, 2011).
Para Silva e Garcia (2020), dependendo da aplicação, o ideal são os concretos de ultra desempenho. Esse tipo de concreto é produzido para obter uma resistência à compressão tão elevada que a resistência e durabilidade se assemelhe à de uma rocha, mas que apresente facilidade de ser moldado em qualquer dimensão ou forma.
Uma das justificativas de optar por este tema foi percebido justamente durante a pesquisa. Os artigos mais citados na literatura estão datados da década de noventa até o presente ano. Se faz necessário abordar sobre o assunto justamente para expor em uma linguagem mais atual as diferentes aplicações do CAD.
Desta forma, a presente pesquisa objetiva abordar sobre os conceitos, aplicações, vantagens e desvantagens do CAD.
2. METODOLOGIA
Este trabalho trata-se de uma revisão de literatura bibliográfica. Buscou-se neste artigo apresentar trabalhos já publicados que abordem o CAD, bem como suas devidas aplicações.
Para que isso ocorresse, realizou-se uma pesquisa em livros, periódicos nacionais e internacionais, trabalhos publicados em feiras e congressos, teses, dissertações, monografias e demais trabalhos de relevância que aborde sobre o tema principal.
Observou-se aspectos como objetividade dos autores, precisão na comunicação da informação, relevância para a comunidade cientifica, quantidade de vezes que foram referenciados por outros autores, quallis da publicação bem como a contribuição para o mundo acadêmico.
Foram utilizados três bases principais para a pesquisa, a plataforma da Capes/CNPQ, Google Acadêmico e Scielo. Cabe salientar que, apesar do tema ser um dos pilares principais da engenharia civil, os conteúdos relacionados ao CAD ainda são escassos na atualidade, em outras palavras, os autores atuais citam vários trabalhos da década de noventa.
Partindo do princípio de que os autores mais relevantes utilizam citações antigas, não se desprezou as informações contidas nos trabalhos publicados na década de noventa, porém, foi dada prioridade para pesquisas atuais. Através da pesquisa realizada, observou-se que o os concretos de alto desempenho vêm ganhado notoriedade. Este fato se deve a busca por materiais que apresentem melhor desempenho mecânico e de durabilidade. Desta forma, Silva (2010) salienta que ainda há carência de pesquisas aprofundadas em concretos de alto desempenho.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
De acordo com Figueiredo (2011), ainda que o concreto seja o material estrutural mais empregado na construção civil ao redor do mundo, o mesmo possui limitações quanto à resistência a tração em relação a resistência à compressão. Segundo o autor, o material é susceptível às fissuras e microfissuras que podem ser provocadas por diversos fatores como, por exemplo, retração da matriz cimentícia. Desta forma, por ter a capacidade de minimizar a ocorrência deste tipo de patologia, o CAD apresenta-se como uma alternativa na fabricação de estruturas de concreto.
3.1 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
O CAD surgiu na década de 90 com a premissa básica de proporcionar elevada durabilidade à estrutura. Para que o concreto consiga atingir uma melhoria efetiva em suas propriedades, é necessário diminuir a permeabilidade da mistura. (GANASINI, 2019). Entretanto, a autora ressalta que isso pode fazer com que o concreto se torne mais vulnerável à retração e fissuração, além de ser potencialmente sujeito aos efeitos deletérios de elevadas temperaturas, reduzindo a vida útil da edificação.
No entanto, pode-se dizer que o CAD apresenta alta resistência a compressão em virtude do refinamento dos poros, o que favorece a durabilidade. Esta resistência elevada só pode ser atendida quando a dosagem do mesmo é feito da maneira correta, favorecendo a redução da permeabilidade e do calor de hidratação. (OLIVEIRA et al., 2018; VANDERLEI, 2004).
De acordo com Souza e Otre (2014), a fim de que o processo seja otimizado e o CAD alcance elevada resistência e durabilidade, o mesmo é dosado em concreteira. Este processo industrial garante a redução de imperfeições que geralmente estão presentes em concretos convencionais, além de reduzir custos de manutenção. Os autores ainda apontam que, devido a sua alta durabilidade, no futuro, o CAD será empregado em larga escala.
A ABNT (2015) classifica o concreto em dois grupos de resistência. No primeiro grupo, temos materiais que são formados por concretos de até 50 Mpa, que são concretos comuns. Já no grupo II, temos os concretos acima de 55 Mpa, nestes chamamos de CAD.
A principal característica do CAD é justamente a capacidade de oferecer alcance de alta resistência com pouca idade. Outras características relacionadas a este tipo de concreto é que eles recebem adição minerais como, por exemplo, cinza volante, metacaulim e sílica ativa e aditivos que possibilitam ajuste de consistência, como é o caso de superplastificantes. Além dos materiais, a granulometria dos agregados e adições também é observada, desta forma, três são os parâmetros observados na dosagem do CAD: ajuste granulométrico das partículas finas, empacotamento das partículas maiores e controle de dispersão da pasta de cimento. (MEHTA; MONTEIRO, 2008; OLIVEIRA et al., 2018; RICHARD; CHEYREZY, 1995).
Watanabe (2008) alerta para o controle de umidade dos agregados, sobretudo dos agregados miúdos, visto que a falta de controle sobre esta propriedade pode causar alteração na relação água/aglomerante da mistura. De acordo com a autora, o CAD geralmente possui baixa relação água/aglomerante e alto consumo de cimento, o que dificultaria a obtenção de uma mistura homogênea se não fossem empregados aditivos para ajuste de consistência. Abaixo segue um traço de CAD proposto por Serra (1999 apud WATANABE, 2008, p. 15), em valores mínimos e máximos para a produção de 1 m³ de concreto em relação água/cimento 0,24 a 0,40.
– 400 kg < Cimento < 500 kg;
– 650 kg < Agregado miúdo < 750 kg;
– 1000 kg < Agregado graúdo < 1100 kg;
– 1% < Superfluidificantes < 2% (do peso do cimento);
– 120 kg < água < 160 kg;
– 7 % < sílica ativa < 15 % (peso do cimento).
Além do apontado acima uma das vantagens dos CAD é o empacotamento granulométrico e conseguinte elevação da compacidade, assim como apontam Zanni et al. (1995) e apresentado na Figura 1.
Figura 1 – Diferença entre concreto convencional e de alto desempenho.
3.2 APLICAÇÃO DO CAD
Tendo em vista sua elevada resistência e demais qualidades já mencionadas neste trabalho, o CAD oferece a qualidade que algumas obras e empreendimentos necessitam. De acordo com Silva (1995 apud GARCIA; SILVA, 2020, p. 9), existem diversos tipos de aplicações do CAD como em edifícios conforme visto na Figura 2. Além disso é possível utilizar o CAD em pontes, plataformas marítimas, belas obras de arquitetura, entre outros.
Figura 2 – Edifício E-TOWER em São Paulo
Este edifício localizado na capital paulistana, foi construído com CAD com resistência média de 125 Mpa. Com a aplicação do material nesta obra, permitiu-se que houvesse a redução das secções dos pilares com o objetivo de aumentar as vagas dos carros nos seus estacionamentos internos de subsolo.
No caso das pontes, para Bastos (2006) o emprego de CAD é recomendável uma vez que o mesmo é capaz de resistir a grandes carregamentos, além de possuir elevada durabilidade, tendo a vida útil estimada em 100 anos, diferente do concreto convencional, que tem vida útil estimada em 50 anos. A Figura 3 apresenta uma passarela construída em CAD em Seul, Coréia do Sul.
Figura 3 – Passarela Seonyu
Existem algumas estruturas e formas arquitetônicas que fogem do padrão convencional. Com a aplicação do CAD nessas estruturas é permitido que o construtor consiga atingir objetivos relacionados ao desempenho, resistência e durabilidade de suas obras. A resistência elevada do CAD proporciona sua aplicação em projetos nos quais a redução de peso próprio é necessária e importante, ou em situações de arquitetura arrojada com o emprego de peças esbeltas. A Figura 4 apresenta a estação de trem em Shawnessy na cidade de Calgary, Canadá.
Figura 4 – Estação de trem de Shawnessy
Neste sentido, os autores dizem que em edifícios altos a elevada resistência permite a possibilidade de redução no dimensionamento de seus pilares de maneira que possam suportar as mesmas cargas que pilares maiores feitos de concreto convencional. Resulta dessa aplicação o melhor aproveitamento do espaço, em especial no caso dos pavimentos inferiores onde a redução dimensional é mais significativa.
Outra aplicação que é interessante abordar, segundo Garcia e Silva (2020) é que o CAD oferece alto potencial de aumento das propriedades mecânicas, propriedades que beneficiam o processo de construção e o aumento das propriedades que proporcionam maior durabilidade. Com relação ao custo desse tipo de concreto, o custo inicial é alto em relação ao concreto convencional, no entanto, “isso se contrapõe à redução dos custos da construção que a resistência inicial elevada proporciona”.
Além disso, como percebe-se pela Figura 5, o CAD proporciona uma seção transversal bem menor que o concreto convencional, ganhando vão livre e permitindo assim um melhor aproveitamento do espaço.
Figura 5 – Seções comparativas entre concretos de diferentes tipologias
Para Garcia e Teles da Silva (2020), além da elevada resistência mínima necessária, para ser considerado CAD também são necessários o aprimoramento de aspectos relacionados a trabalhabilidade, módulo de elasticidade e de deformação.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A utilização do CAD é uma tendência que vem crescendo. Isso se deve a diversos fatores, um deles é o empacotamento promovido neste tipo de concreto, que consiste na densificação da massa de concreto com o preenchimento de vazios. Isso proporciona um melhoramento da zona de transição e por conseguinte um aumento da resistência à compressão do concreto.
Além disso outros fatores podem ser elencados como a busca cada vez maior por materiais de maior desempenho técnico. O uso do CAD pode reduzir seções de pilares, reduzir espessuras de lajes e vigas, ganhar vãos e assim equilibrar o fato inicial, de que, por via de regra, que seu preço é mais elevado se comparado aos concretos convencionais.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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[1] Estudante de Engenharia Civil.
[2] Estudante De Engenharia Civil.
[3] Orientador. Engenheiro Civil.
Enviado: Outubro, 2020.
Aprovado: Novembro, 2020.
