Novas tecnologias em concreto - dcc.ufpr.br · Evolution Towers, Curitiba, Pilares do Corporativo com f ck 60 MPa ... 154 a 189 pavimentos Pronto: 2009 US$ 8.000.000.000,00 CONCRETO

1

Tecnologias | Materiais de Construção

Materiais de Construção

( TC-031)

TECNOLOGIAS EM CONCRETO

Professores José de Almendra Freitas Jr. - [email protected] Marienne do Rocio de Melo Maron da Costa – [email protected] Laila Valduga Artigas – [email protected]

Ministério da Educação Universidade Federal do Paraná

Setor de Tecnologia

Departamento de Construção Civil

Versão 2018


NOVAS TECNOLOGIAS EM CONCRETO

O concreto vem se revelando um material com características

impressionantes, muitas limitações que existiam até algum tempo atrás

estão desaparecendo com as novas tecnologias de concreto.

BurjDubai – 700 m Petronas Towers

Salto Caxias

(COPEL)

CCR

CAD - CAR


TECNOLOGIAS EM CONCRETO

Concreto de Alto Desempenho CAD / de Alta Resistência CAR

Concreto Auto Adensável CAA

Concreto de Pós Reativos CPR

Concreto com Fibras

Concreto Compactado com Rolo CCR

Concreto Massa

Concreto Pesado

Concreto Leve Estrutural CLE

Concreto Celular Espumoso

Concreto Celular Autoclavado CCA

Concreto com Polímeros

Concreto Projetado

Concreto com Retração Reduzida CRR

Concreto com Retração Compensada CRC

Concreto com Alto Teor de Cinzas Volantes HVFA

Armaduras Especiais


CAD - Concreto de Alto Desempenho

• Alta durabilidade;

(ensaios específicos de durabilidade);

• Alta resistência.

CAR - Concreto de Alta Resistência

• alta resistência;

• (NBR-8953, fck 50 MPa).

CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD

CONCEITOS

mailto:[email protected]



2


CAR – características básicas da composição

• Baixa relação água/aglomerante;

• Alto consumo de aglomerante (cimento + adições);

• Baixo consumo de água;

• Freqüente uso de adições minerais ao cimento:

(sílica ativa, argila calcinada)

• Agregados de boa qualidade.

CONCREBRAS

• Necessidade de aditivos SP;

• Trabalhabilidade é governada

mais pelo SP, menos pela água;


Abatimento elevado


E-Tower – PILARES c/

fck 125 MPa

(42 andares, 162 m)

Incorporadora

Munir Abbud


Pontos positivos

• Maior resistência à compressão

por custo, peso e volume;

• Diminuição peças estruturais

• Mais espaços livres;

• Redução peso estruturas;

• Redução deformações imediatas;

• Redução fluência;

• Aumento durabilidade,

• Menor permeabilidade;

• Redução volume de concreto;

• Maior rapidez de execução.


Controle da

temperatura

CONCREBRAS


Coesão devido a

sílica ativa

Pontos negativos

• Dificuldade de aplicação - maior coesão (sílica ativa);

- perda de abatimento;

• Controle qualidade mais apurado;

• Necessidade de cura, devido ao baixo consumo de água;

• Alto calor de hidratação - consumos cimento até > 500 kg/m3;

• Retração - autógena – água solidifica ao hidratar o cimento;

- por secagem - saída água vazios capilares.


ZT “perfeita”

(Aïtcin, 2000)

CONCRETO DE ALTO

DESEMPENHO CAD

MICROESTRUTURA

FASE AGREGADO

•Rocha com alta resistência;

•Lamelaridade prejudica.

FASE PASTA MATRIZ

•Baixas relações A/A minimizam vazios;

•Sílica ativa, mais C-S-H e efeito microfiler.

ZONA DE TRANSIÇÃO

•Baixas relações A/A e a Sílica Ativa melhoram ZT.

3


CONCRETO DE ALTO

DESEMPENHO CAD

MATERIAIS

CIMENTO

ACI 363R-92: é primordial que varie pouco;

No Brasil - CP V mais utilizado.

AGREGADOS

Seleção é importante;

Miúdos - arredondados, sem impurezas e sem muitos finos;

Graúdos- evitar grãos lamelares.

E-Tower – SP

Pilares

fck 125 MPa


MATERIAIS

ADIÇÕES MINERAIS

• Adição ou substituição de parte do cimento;

• Aumentam resistência mecânica e durabilidade;

• Aumentam coesão, diminuem segregação e exsudação;

• Reduzem retração, porosidade e permeabilidade.

ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE TIPO II

• Sem SP tipo II, impraticável, A/A < 0,4;

• Compatibilidade com o cimento é vital;

• Provável necessidade de inibidores de hidratação para

maior tempo de eficiência do aditivo, ampliando o prazo

de aplicação e adensamento do concreto.



(José A. Freitas Jr.)

COMPATIBILIDADE CIMENTO-ADITIVO SP

•Combinação p/ fluidez requerida por mais tempo;

•Otimiza consumo de aditivo SP

•Ensaio de fluidez de pasta de aglomerante com aditivo;

•Método do funil de Marsh para determinar o ponto de saturação.


ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE TIPO II

•2a geração – naftalênicos/lignosulfonados – perda abatimento 45 min.;

•3a geração – éter carboxílico modificado – alto custo;

•Interação dos SP com o cimento é complicada;

•Aplicação simultânea de aditivos diferentes.

•Uso de inibidores de hidratação para maior tempo

de aplicação e adensamento do concreto.


Aditivo SP ADVA 170 - GRACE

Mistura da Sílica

ativa

Ruptura de

um CAD – fck

90 MPa CONCREBRAS

CONCREBRAS CONCREBRAS


4


ENSAIOS DE RUPTURA

Concreto C 90 Concrebras

Centro Empresarial Antártica, Ponta Grossa -PR

(En

g. Jorg

e C

hri

stó

foli)


CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD OBRAS NO PARANÁ

Evolution Towers, Curitiba,

2000

Pilares do Corporativo com

fck 60 MPa

Museu Oscar Niemeyer, Curitiba, 2000

fck 35 MPa aos 7 dias

Irmãos Thá S/A CESBE



OBRAS NO PARANÁ

Palácio da Justiça,

Curitiba , 2005.

Estrutura inteira em fck 50 MPa

Centro Empresarial Antártica Ponta Grossa , 2008

Pilares fck 90 MPa - Recorde brasileiro

Vicente Babur Ltda Engenharia e Construção


Evolution Towers Curitiba –PR - 2000

37 pisos - altura 132 m

Irmãos Thá S/A

(Eng. Moacir H. Inoue)


CONSUMOS DOS MATERIAIS APLICADOS

Consumos de concretos

C20 1.690 m3

C25 1.600 m3

C30 7.966 m3

C40 1.770 m3

C60 1.008 m3

Consumo de formas: 84.000 m2

Consumo de aços CA50 / CA 60: 1.047.000 kg

Consumo de aços CP 190 RB: 72.000 kg

5



37 pisos - altura 132 m

CAD

C-60

C-30





CAD/Concreto Convencional

Pilar

em CAD





Lajes protendidas





Bloco c/ 1/3 da altura em CAD C 60

cura sendo aplicada



6


Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa , 2008

Pilares fck 90 MPa - Recorde brasileiro

Vicente Babur Ltda





Pilares em

CAD -90





Concretagem da camada em C-90 de bloco de fundações em

C-90 e o mesmo parcialmente desformado

(Christófolli, Jorge L.)

CONCREBRAS (José A. Freitas Jr.)




Pilares em concreto C-90

(Christófolli, Jorge L.)


7



Operação de colocação de sílica ativa e do inibidor

de hidratação (Recover ®) no caminhão betoneira

Concrebras Concrebras




Momento da ruptura de

um copo de provas de um

CAD C-90

Preparação dos

corpos-de-prova

Concrebras Concrebras



Centro Empresarial Antártica

Ponta Grossa , 2008


7 dias 28 dias

Número de Valores 35 35

Média 95,9 MPa 122,7 MPa

Desvio Padrão 8,5 MPa 7,1 MPa

Mínimo 74,5 MPa 104,7 MPa

Máximo 113,7 MPa 137,5 MPa

Resultados de ruptura à compressão dos

concretos com fck 90 MPa

(Christófoli, Jorge L)


Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa

8



TAIPEI 101 Taipé – República da China

508 m de altura, 101 pisos, 412.000 m2

Estrutura mista aço/CAD de até 70 MPa

(Joseph, L. M.; Poon, D.; Shieh, S.; 2006)

“Meg

acolu

nas”

pre

enchid

as c

om

CA

D



508 m de altura, 101 pisos, 412.000 m2


Fundações:

308 estacas de concreto

com 80m de comprimento,

sendo 30m dentro da pedra

Tempo de execução 15

meses

Camada de solo mole

com 50 m de espessura

Kuo-C

hun C

hang, D

epart

ment o

f C

ivil

Engin

eering, N

ational T

aiw

an U

niv

ers

ity



508 m de altura, 101 pisos

Estrutura mista aço/CAD de até 70 MPa.

(Joseph, L. M.; Poon, D.; Shieh, S.; 2006)

MEGACOLUNA

Caixão de aço que

tem função estrutural

e de forma para os

pilares de concreto -

CAD.

Furos para armaduras

de concreto armado





Estrutura mista aço/CAD de até

70MPa

16 “Megacolunas” feitas com caixões de aço (e=80 mm), com 2 x

2,4 m, preenchidos c/ concreto de 70 MPa até o 62 piso.


(H. K

. D

. H

. B

ha

de

sh

ia )


http://www.squidoo.com/man-made-marvels

9






Megacolunas

Kuo-C

hu

n C

ha

ng

, De

pa

rtm

en

t of C

ivil

En

gin

ee

rin

g, N

atio

na

l Ta

iwa

n U

niv

ers

ity





70 MPa HIGH PERFORMANCE CONCRETE

Resistência de projeto : 70 MPa aos 90 dias

Slump test - 250±20mm; Slump flow - 600±20mm

5% de ar incorporado

Retração autógena ≦300×10-6 m/m aos 90 dias

Kuo-C

hun C

hang, D

epart

ment o

f C

ivil

Engin

eering, N

ational T

aiw

an U

niv

ers

ity



Mecanismo dinâmico para

equilíbrio no topo da torre

TMD - Tuned Mass Dumper

MO

TIO

NE

ER

ING


Esfera de 5,5 m de diâmetro e com 660

toneladas instalada entre 92º e 87ºandar,

suspensa por cabos, movimentada por

atuadores hidráulicos, funciona como

contrapeso mecânico para minimizar

oscilações.



(Leonardo Garzon)

World Trade Center One

(Freedom Tower) Nova York (EUA), 2013


Estrutura em aço com núcleo

CAD de 14.000 PSI (96,5 MPa)

104 pisos

541 (torre) / 417 m de altura

Concretos com gelo e concretagens

a noite para minimizar o calor de

hidratação. Temperaturas do concreto

controladas

10


(Leonardo Garzon)

World Trade Center One Nova York (EUA), 2013


http

://s

ou

thern

natio

nalis

t.co

m

http://inhabitat.com

104 pisos, 541m(torre)/417m de altura


(Leonardo Garzon)



ww

w2

.pic

ture

s.g

i.zim

bio

.co

m

Núcleo central em concreto armado, 14.000 PSI (96,5 MPa),

com paredes de 1,0m a 2,0m de espessura (escadarias)


(Leonardo Garzon)



Núcleo central em concreto armado, 14.000 PSI (96,5 MPa),

com paredes de 1,0m até 2,0m de espessura (escadarias)

ww

w.r

ew

-on

line.c

om


(Leonardo Garzon)


http

://p

t.w

ikip

ed

ia.o

rg/w

iki/1

_W

orld

_T

rad

e_

Cen

ter


http://southernnationalist.com/blog/2012/04/30/new-yorkers-mis-name-their-latest-tower/freedom-tower/

http://www.zimbio.com/pictures/Tr74GCjCEj9/Construction+Continues+Former+World+Trade/1Xaf-jiRQwT

11


Construção do World Trade Center One


Estrutura em Concreto

Armado - CAD

Altura: + de 705 m

154 a 189 pavimentos

Pronto: 2009

US$ 8.000.000.000,00


ww

w.b

urjd

ub

ais

kyscra

per.

com

2008.apr.14 Burj Dubai www.burjdubaiskyscraper.

com

Emirados Árabes

Unidos -2008


Em 14/05/2007


Burj Dubai www.burjdubaiskyscraper.com

Emirados Árabes Unidos

-2008


192 estacas c/ mais de 50 m.

Plataforma base de concreto

com 3,7 m em 8.000 m2.

Concreto fundação 45.000 m3




-2008

http://www.burjdubaiskyscraper.com/





12


Estrutura: colunas “parede” de concreto armado.



Emirados Árabes Unidos -2008


Concreto utilizado: 250.000 m3

www.burjdubaiskyscraper.com


Burj Dubai



ww

w.d

oka.c

om

www.burjdubaiskyscraper.com

Burj Dubai Emirados Árabes Unidos - 2008



Bomba de concreto de super-alta pressão (em 11/2007) obteve o

recorde mundial de altura de bombeamento = 601 m.

www.putzmeister.de








13


CONCREBRAS

CAD- Pré-resfriamento com gelo

CAD 80 MPa – Burj Dubai


Concretos utilizados:

Base: C80A (DMC 20mm)

0- 95 m - Pilares: C80A (DMC 20mm)

95-452 m Pilares: C80 (DMC 14mm)

452-570 m – Pilares: C60

Lajes e demais pilares - C50

(www.putzmeister.de)

Burj Dubai


2008

www.doka.com




Park City Musashi Kosugi Building – Kanagawa - Japão

28/05/2007

Ed. Residencial

59 pavimentos

fc = 150 MPa

203,5 m

Fibras de aço p/

evitar spalling

S. Sugano, 2007

(Japan Concrete Institute)

ww

w.jci-w

eb

.jp

/8H

SC

-HP

C/p

hoto

galle

ry.h

tml


‘Hibernia' - Canadá

Hibernia 224 metros de altura total- 85 metros para resistência ao

gelo, 26 metros dos quatro pilares e 113 metros da plataforma de

produção. 165. 000 m3 de CAD – fc médio 80 MPa

www.hibernia.ca

www.hibernia.ca

Plataformas de petróleo


http://www.offshore-technology.com/projects/hibernia/index.html

14


Defesa contra icebergs

‘Hibernia' - Canadá

www.hibernia.ca

www.hibernia.ca

www.hibernia.ca




'Stattfjord' - Noruega

15 plataformas de concreto

Tipo Condeep

15 milhões de m3 de concreto

protendido

Concreto auto-adensável de

alta-resistência.

Stattfjord B:

145 m de lâmina de água

24 células p/ estocagem de 2

milhões de barris de petróleo

Plataforma com 3 shafts

www.sagex.no





Plataformas de petróleo ‘Troll' - Noruega -303 m

www.sagex.no www.sagex.no

Mais pesado objeto móvel feito p/ homem, 650.000 toneladas,

245.000 m³ de concreto e 100.000 toneladas de aço.

www.sagex.no


NBR 15823 (2010)

CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA

Self-Consolidating Concrete – SSC

Desenvolvido no Japão década de 80, para

resolver problemas da dificuldade de

adensamento do concreto e minimizar mão de

obra.

CAA – concreto que preenche cada espaço das

formas exclusivamente através de seu peso

próprio, sem necessidade de qualquer forma de

compactação ou vibração externa.

15


NBR 15823 (2010)


Self-Consolidating Concrete – SSC

CAA - Vantagens:

• Concretagem mais rápida

• Possível produção fck de até 90MPa.

• Ausência de vibração reduz a mão-de-obra no

canteiro

• Melhor acabamento final da superfície

•(lajes e pré-fabricados).

• Maior durabilidade por ser mais fácil de adensar.

• Grande liberdade de formas e dimensões e

peças de seções reduzidas.


NBR 15823 (2017) Estabelece como requisitos para o CAA no estado fresco as

seguintes propriedades:

• Fluidez ou habilidade de preenchimento.

• Viscosidade plástica aparente em fluxo livre ou confinado.

• Habilidade passante em fluxo livre ou confinado.

Fluidez ou habilidade de preenchimento: NBR 15823

Capacidade do CAA de fluir dentro da forma e preencher todos

os espaços.

Propriedade avaliada pelo espalhamento em fluxo livre do

concreto no método do cone de Abrams.

Não apresentar segregação, ter a capacidade de se manter

coeso ao fluir dentro das formas.




Habilidade passante: NBR 15823

Capacidade do CAA de fluir dentro da forma, passando por entre

os embutimentos, sem obstrução do fluxo ou segregação.

Avaliada pelo método do anel J com fluxo livre do concreto, ou

pelo método da caixa L com fluxo confinado do concreto.

Viscosidade plástica aparente do concreto: NBR 15823

Propriedade relacionada com a consistência da mistura (coesão)

que influencia no comportamento ao escoamento.

Quanto maior a viscosidade, maior a resistência ao escoamento.

Avaliada pelo tempo de escoamento no método do cone de Abrams

(t500), ou pelo funil V com fluxo confinado do concreto.



MATERIAIS:

Cimento: Qualquer tipo, maior finura mais indicado.

Variações no cimento afetam as propriedades do CAA.

Adições: Redução do teor de argamassa. Maior coesão.

Menos calor. Benefícios quanto à durabilidade. Uso implica

em aumento do consumo do superplastificante.

Adições mais utilizadas:

•Filer de calcário calcítico - é o mais indicado.

•Cinzas volantes - com finura de 500 a 600m2/kg.

•Sílica ativa - usual com fck acima de 60MPa. aumenta a

coesão e a demanda de superplastificante.

•Metacaulim aumenta a coesão e a demanda de

superplastificante.

16


MATERIAIS:

Aditivos: Superplastificantes a base de policarboxilato são os

mais empregados, em percentuais da ordem de 1 a

1,6% do peso de cimento utilizado.

Promotores de viscosidade ou modificadores de

viscosidade, produtos a base de polisacarídeos que

formam grandes reticulados que prendem água.

Causam diminuição da exsudação e o aumento da

viscosidade da pasta evitando a segregação dos

agregados.



MATERIAIS:

Agregado miúdo:

Todo tipo de agregado usado em concreto

convencional pode ser usado em CAA. Os naturais

são preferíveis por possuírem grãos arredondados.

Agregado graúdo:

Preferível agregados graúdos com formato regular e

dimensão máxima característica (DMC) de 20mm. Em

geral para o CAA agregados graúdos com

DMC<10mm gera composições mais econômicas.



Concreto Auto-Adensável

Arquivo: Filmes concreto / CAA / CAA Reoplastico


(B. F. Tutikian, 2004)

ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE ESPECÍFICOS

Propriedade avaliada Método de ensaio Valores Limites

Habilidade de

preenchimento

Espalhamento

(cone de Abrams)

Entre 600 e 800 mm

Habilidades de

preenchimento e passagem

por restrições

Funil V

Entre 5 e 10 segundos

Habilidades de

preenchimento e passagem

por restrições

Caixa L H2/H1 entre 0,8 e 1,0

Resistência à segregação

Espalhamento (Cone

de Abrams, Caixa L

e Tubo U

Observação visual, não

pode haver separação

dos materiais.


17


Wellington L. Repette Wellington L. Repette

ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE

Fluidez e escoamento: NBR 15823

Ensaio de espalhamento do cone de Abrams (Slump flow test)

Permite observar se está havendo segregação ou não.

Variante t500- medição de tempo que o concreto atinge uma

marca de 500mm de diâmetro (2 a 5 segundos).



Ensaio de espalhamento do cone de Abrams NBR 15823

Arquivo: Filmes concreto / CAA / SCC Flow test



Caixa–L: NBR 15823

Objetiva medir a fluidez simultaneamente com a capacidade do

concreto passar por obstáculos permanecendo coeso, verifica-se a

relação entre a altura H1 e H2, depois de realizada a

intercomunicação do CAA entre as partes.

(B. F. Tutikian, 2004) (B. F. Tutikian, 2004)



Ensaio Caixa-L NBR 15823

Arquivo: Filmes concreto / CAA / SCC L Box Test

18




Caixa–U: NBR 15823

Avalia a habilidade do concreto em resistir ao bloqueio por obstáculos

sem segregar







(R. A

len

car

e P

. H

ele

ne,

20

06

)

Funil-V & Funil-V 5 min: NBR 15823

Tempo que o concreto leva para escoar neste aparelho é uma

medida de fluidez do CAA em passar por espaços restritos. Ao

preencher o funil novamente, aguardando-se 5 minutos, tem-se

informações importantes quanto a resistência à segregação.


Ensaio Funil-V NBR 15823

Arquivo: Filmes concreto / CAA / Funil V



Anel J : Fácil de executar, testa a habilidade passante do CAA. O índice é a média de dois diâmetros ortogonais formados pelo espalhamento.

(Alencar, R., Helene, P.; Honda, J.;CONCRETO e construções, n.51,2008)

NBR 15823.


19


Ensaio Anel J NBR 15823

Arquivo: Filmes concreto / Slump tes aditivo e sem/ j ring[1]




Tubo-U:

Método para a avaliação da resistência à segregação.

Cortar o tubo preenchido e medir a segregação

(R. Alencar e P. Helene, 2006) (B. F. Tutikian, 2004)

(Gomes, 2002)


A aplicação do CAA exige uma qualidade muito maior dos equipamentos envolvidos bem como um controle mais rigoroso de

todo o processo de produção.

O CAA pode ser um material altamente favorável, tornando-se uma excelente opção.

Grande densidade de armaduras

(Granato, BASF)



CAA

Concreto comum

Pouco pessoal no

serviço de concretagem

(Granato - BASF)

(Granato - BASF)


20


GOIÂNIA – GO

Ed. Camila – Residencial Sorelle - Arcel Engenharia

fck 20 MPa;

Flow Test - 65 a 70 cm;

•Materiais utilizados:

•areia natural,

•brita de gnaisse,

•Cimento CPII F– 32

•aditivos superplastificantes

•modificadores de viscosidade ( Geyer, André e Sá,Rodrigo Resende)



PORTO ALEGRE – RS - Museu Iberê Camargo – 2007

Concreto aparente de CPB (Cimento Portland Branco)

Formas curvas e necessidade de excelente acabamento.

(Tutikian,Bernardo Fonseca, Dal Molin, Denise e Cremonini, Ruy )

Aspecto do CAA



(htt

p:/

/obra

s.r

io.r

j.gov.

br)


Cidade da Música Roberto Marinho RJ - R$ 482 milhões (2008)

Área 87.403 m2 - CA 50 7.941 t - Cabos de protensão 800 t

CAA e CAD resfriado fck 50 MPa 63.566 m3 - Formas 270.467 m2


CONCRETO

AUTO-ADENSÁVEL

CAA

BROOKFIELD MALZONI 2010

Ph

D E

ng

enh

ari

a

Vigas com 44,4x 6m, fck

50MPa em CAA.

Cada viga de 800m³ de

CAA, 24/18 bainhas de 24

cordoalhas de protensão.

Momento fletor

de 60.000 tfm!!!

http://oglobo.globo.com/rio/mat/2008/02/14/relatorio_mostra_que_cidade_da_musica_vai_operar_no_vermelho-425663608.asp

21


CONCRETO

AUTO-ADENSÁVEL

CAA


Vigas a 30m do chão, escoramento

a partir do 6º sub-solo.

www.piniweb.com.br

PhD Engenharia

PhD Engenharia


CONCRETO

AUTO-ADENSÁVEL

CAA


Intenso controle das temperaturas, cada viga com 800m³ de

concreto refrigerado com gelo para 13oC no lançamento.

PhD Engenharia

PhD Engenharia


Escoramento

30 m + 6 subsolos

CAA, bombeado somente para dois pontos da viga, se

espalha e preenche os 800m3, sem adensamento externo.

44,4 metros

CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL CAA


PhD Engenharia PhD Engenharia



Arquivo: Filmes concreto / CAA / glenium[1]

22


Estruturas “caixão” com formas de alumínio

Elevações em

concreto leve armado

c/ tela, já acabadas

pela forma

Aberturas e tubulações

elétricas embutidas no

concreto leve

Lajes em concreto

armado comum

Hiperestaticidade

infinita, suporta

terremotos

Western Forms Western Forms



Estruturas

“caixão” com

formas de alumínio

Concreto pintado imitando tijolinho

Western Forms

Western Forms



Estruturas “caixão”

(L.S.Franco)

(L.S.Franco)

CONCRETO AUTO-

ADENSÁVEL CAA


Estruturas em “caixão” com CAA

Arquivo: Filmes concreto / Concreto leve espumoso/ Concrete Forms

23


CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR

Reactive-Powder Concrete – (RPC)

Materiais a base de cimento Portland com baixíssima porosidade e

altíssima resistência à compressão (superiores a 200 MPa - 2 a 4 vezes

maior que os CAD comuns).

Possuem importante resistência à flexão e uma ductilidade

extremamente alta, (250 vezes superior aos concretos convencionais).

Desenvolvidos na França pela Bouygues Construction Company em

1994

US Army Corps of Engineers US Army Corps of Engineers



Propriedades obtidas a partir de:

• Massa mais homogênea

• Compacidade otimizada pela granulometria dos materiais finos

• Melhor interface pasta/agregado

• Aumento da ductilidade pela adição de fibras de aço.

Material com

características

mecânicas

correspondentes

as do aço.

(C. D

au

ria

c,1

99

7)



BENEFÍCIOS PARA AS ESTRUTURAS:

Resistência superior à compressão e cisalhamento permitem redução

significativa do peso próprio dos elementos estruturais.

Sem necessidade de armaduras para compressão ou o cisalhamento.

Melhor performance em sismos - Reduz cargas de inércia (estruturas

mais leves), possibilita maiores deflexões com seções menores (maior

absorção de energia).

Comparação de

seções de vigas com

iguais resistências à

flexão.

(C. D

au

ria

c,1

99

7)


Maiores resistências à abrasão, fenômenos gelo/degelo e

ataques químicos.

Significativas quantidades de cimento não hidratado no

produto acabado dão ao material um potencial de se auto-

recuperar de fissuras.

A sua finura possibilita acabamentos superficiais de alta

qualidade.

Sua baixa e não interconectada porosidade diminui as

transferências de massas tornando inexistente a

penetração de líquidos, gases ou elementos radioativos.

Não há difusão de Césio, a difusão de Trítio é 45 vezes

menor que nos materiais convencionais de contenção.


CARACTERÍSTICAS

24



COMPOSIÇÃO No CPR a areia fina utilizada se torna o agregado graúdo dos

concretos convencionais, o cimento Portland preenche a função de

agregado miúdo e a sílica ativa a função do cimento. Cimento

Portland com baixo teor de C3A e baixa finura Blaine.

Composição típica do CPR original (DOUGAT el al., 1996)

Material (kg/m3) CPR 200 CPR 800

Cimento Portland Tipo I (ASTM) 950 980

Sílica Ativa 237 225

Pó de quartzo - 382

Areia 997 490

Fibras de aço 13 mm 146 -

Fibras de aço 3 mm - 617

Superplastificante (sólidos) 17 18

Água 180 186

Relação a/(cimento + sílica) 0,15 0,14



COMPOSIÇÃO



PRODUÇÃO

Mistura:

Cura térmica:

90 oC – estimula propriedades pozolânicas do quartzo

Cura com pressão (ainda no estado plástico):

250 a 400 oC – altíssima resistência – 400 MPa

Misturador forçado de

eixo vertical ou

betoneira de

contracorrente

ww

w.q

un

fen

g.c

om



PROPRIEDADES

Propriedades CC CAD CPR

Resistência à Compressão Simples (MPa) 20 - 50 60 - 80 200 - 800

Resistência à Flexão (MPa) 4 - 8 6 - 10 15 - 140

Energia de Fratura (MPa) 130 140 1000 – 40000

Deformação Última de Tensão (10-6) 100 - 150 100 - 150 2000 – 8000

Propriedades mecânicas comparadas ao concreto

comum e de alto desempenho

(DOUGAT et al., 1996)

25



PROPRIEDADES


CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR Passarela de pedestres de Sherbrooke- Canadá

Protendida, sem armaduras

comuns.

(Carlos E. Biz, 2001)

Ductal® concrete

Passarela c/ 60 m e

espessura do deck de 3 cm.

Fibras de aço inox de 12 e 2 mm.

Montagem

em um dia. www.lafargenorthamerica.com Durabilidade prevista de

500 anos.



Passarela de pedestres de Sherbrooke- Canadá

Elementos diagonais de tubos de aço inoxidável preenchidos com CPR.

www.lafargenorthamerica.com

(Ca

rlo

s E

. B

iz, 2

00

1)

Ductal® concrete


S. Sugano, 2007

(Japan Concrete Institute)

TAISEI Corporation

Ductal® concrete

Pré-moldados

sem armaduras

Concreto fc = 200 MPa

Sakata Mirai Bridge


Peso próprio1/5 de

concreto protendido

Fibras de aço inox de 12 e 2 mm.

26


Concreto fc = 200 MPa Sakata Mirai Bridge


www.ductal-lafarge.com

Espessuras

Moldagem Consumos de Materiais (Kg/m3)

a/c Ar (%) Água Cimento Areia Brita Aditivo SP (%)

0,17 1,5 155 litros 912 kg 613 798 1,5


Pré-moldados sem armaduras

Concreto fc = 200 MPa Seonyu Footbridge

Seul - Coréia


Arco: 120 m x 4,3 m

Ductal® concrete


HPFRC High Performance Fiber-Reinforced Concrete

Radioctive Waste

Storage Slovak Republic

(I. Hudoba,2007)

(I. Hudoba,2007) (I. Hudoba,2007)

(I. Hudoba,2007)


Não apresenta penetração de césio e trítio

Mechanical properties of the HPFRC

Age [days] 7 28 90

Compressive strength [MPa] 47,80 71,1 87,8

Modulus of elasticity [GPa] 32,68 39,63 40,99


Fibras para concreto de: • Aço • Polímeros

- Polipropileno - Náilon - Poliéster

• Vidro • Amianto • Vegetais HSC/HPC

Ductal® concreto com fibras

As fibras melhoram algumas deficiências do concreto:

• Minimizam a retração;

• Minimizam a microfissuração e permeabilidade;

• Aumentam a resistência ao choque (tenacidade);

• Aumentam a ductilidade das peças.

CONCRETO COM FIBRAS

27


HSC/HPC

Concreto com fibras

Arquivo: Filmes concreto / Concreto com fibras/ superSec


CONCRETO COM FIBRAS MATERIAIS

Material

Diâmetro (μm)

Densidade (g/cm3)

Módulo de elasticidade

(GPa)

Resistência à tração (MPa)

Deformação na ruptura

(%)

Aço 5 - 500 7,84 190 – 210 5,5 - 2,0 0,5 - 3,5

Vidro 9 - 15 2,0 70 - 80 2,0 - 4,0 2,0 - 3,5

Amianto 0,02 - 0,4 2,0 10 – 200 3,0 – 3,5 2,0 - 3,0

Polipropileno 20 - 200 0,9 5 – 7,7 0,5 – 0,75 8,0

Kevlar 10 1,45 5 – 133 3,0 2,1 - 4,0

Carbono 9 1,9 230 2,0 1,0

Nylon - 1,1 4,0 0,9 13 - 15

Acrílico 18 1,18 14 – 19,5 0,4 – 1,0 3

Polietileno - 0,95 0,3 0,7 x 10-3 10

Matriz de cimento (p/

comparação)

- 2.50 10 - 45 3,7 x 10-3 0,02

(Thomaz, E.;IME)

Valores de resistência mecânica e módulo de elasticidade para diversos

tipos de fibra e matrizes (BENTUR E MINDNESS, 1990)


Adição de fibras prejudica as propriedades do concreto fresco.

CONCRETO COM FIBRAS

Efeitos no Concreto Fresco

A adição de fibras deve ser considerada como um novo agregado,

para a composição da dosagem do concreto.

Formação

de “ninhos”

Dificuldades

na mistura


Pouco efeito nas propriedades mecânicas estáticas.

(Thomaz, E.;IME)

Efeitos no Concreto Endurecido

Algum efeito sobre:

•Compressão (até 25%)

•Tração simples (até 6%)

•Torção

•Cisalhamento

Efeito sensível:

• Aumento da resistência à

tração na flexão;

CONCRETO COM FIBRAS

28


Melhoram as propriedades mecânicas dinâmicas.

CONCRETO COM FIBRAS

Fibras transformam o concreto de:

Frágil para Pseudo-dúctil

• Minimizam fissuração;

• Diminuem a retração;

• Aumentam resistência à fadiga;

• Aumentam resistência ao impacto (tenacidade);

• Minimizam lascamento (spalling) em incêndios.



CONCRETO COM FIBRAS


( F

igu

eir

edo, A

.; 2

00

0)


Propriedades (Concreto Endurecido) CONCRETO COM FIBRAS

Aumento da ductilidade e da tenacidade

Material não rompe imediatamente após a primeira fissura

Volume crítico de fibras –

equilíbrio eficiência / trabalhabilidade


( F

igu

eir

edo, A

.; 2

00

0))


CONCRETO COM FIBRAS

Comprimento crítico da fibra - lc

Determinado para

maximizar a energia de

arrancamento da fibra.

Energia de arrancamento é

representada pela área do

triângulo.


( F

igu

eir

edo, A

.; 2

00

0))

29


Compatibilidade do comprimento das fibras com

o DMC dos agregados graúdos.

( Figueiredo, A.; 2000))

Efeitos no Concreto

Endurecido

L > 2 DMC

CONCRETO COM FIBRAS


Afloramento das fibras

CONCRETO COM FIBRAS Efeitos no Concreto

Endurecido

Impossível garantir cobrimento

adequado.

Concretos expostos a água

sofrem com a oxidação das

fibras de aço aparentes.

Ocorre a ruptura do pequeno

cobrimento. (Kormann, A. C. M. ;2002)


CONCRETO COM FIBRAS FIBRAS VEGETAIS

• Bambu, coco, juta, malva, piaçava, sisal e celulose;

• Baixa durabilidade;

• Sofrem decomposição em meio alcalino;

• Medidas para minimizar a decomposição:

Emprego de feixes;

Proteção das fibras e matriz;

Redução da alcalinidade da matriz.

HSC/HPC

Sisal


FIBRAS DE AÇO:

• 2 a 8 cm de comprimento, mais compridas mais eficientes, mas ficam

mais difíceis de misturar;

• 0,4 a 1,5% do volume de concreto, traços com alto consumo de cimento

e baixa relação a/c;

• Reduz a retração;

• Diminui microfissuração e permeabilidade, aumenta durabilidade.

(Rui T. Bailot / Roberto F. Bauer) Fibra de aço corrugada Fibra de aço com ancoragem

em gancho DRAMIX

CONCRETO COM FIBRAS

( Figueiredo, A.; 2000))

30


Lançamento no concreto

CONCRETO COM FIBRAS

Dosador automático

Diretamente na esteira

com os agregados.

www.revistatechne.com.br/Edicoes/107/artigo31700

FIBRAS DE AÇO:


Tipos de Fibras

Diferentes formatos,

dimensões e tipos de aço

(Dramix)

Diferentes

performances

CONCRETO COM FIBRAS FIBRAS DE AÇO:

(Maccaferri)


CONCRETO COM FIBRAS FIBRAS DE AÇO:

•Cuidados em peças expostas – corrosão das fibras (aço inox ??);

•Uso em concreto projetado – diminui a reflexão (perdas);

•Uso em pavimentos de concreto – aumenta tenacidade e minimiza

a retração.


CONCRETO COM FIBRAS

FIBRAS DE AÇO:

MODELO FBR 40 FBR 50 FBR 60 Tolerância

Comprimento nominal (C) 40 mm 50 mm 60 mm ± 3,00 mm

Largura (L) 2,5 mm 2,5 mm 2,5 mm ± 0,50 mm

Espessura (E) 0,7 mm 0,7 mm 0,7 mm ± 0,25 mm

Altura (A) 2,0 mm 2,0 mm 2,0 mm ± 0,50 mm

Passo (P) 7,0 mm 7,0 mm 7,0 mm ± 1,00 mm

31


CONCRETO COM FIBRAS

FIBRAS DE AÇO INOX:

ESPECIFICAÇÕES

Grau

Composição química Componentes (%)

Diâmetro (mm)

Tensão de ruptura à tração

(MPa) Cr Ni

304 18-20 8-10 0,5-1,0 1200

310 24-26 19-22 0,5-1,0 1200

430 16-18 ------- 0,5-1,0 1000

www.engineeringfiber.com

APLICAÇÕES:

Produtos refratários,

concretos aparentes ou

ambientes agressivos.


Em pavimentos para aumentar a

tenacidade e minimizar a retração

Concreto projetado, fibras

minimizam reflexão

HAREX

CONCRETO COM FIBRAS

FIBRAS DE AÇO:

www.thalassa.com.br


Piso de concreto com fibras de aço

Arquivo: Filmes concreto / Concreto com fibras/ Steel Fibre Concrete Floor


FIBRAS DE POLÍMEROS : Minimizam a retração – menos microfissuração – concreto mais durável.

Não degradam. Baixo módulo de elasticidade comparado com as de aço.

(J. Tanesi e A. Nince – TECHNE set./2002)

CONCRETO COM FIBRAS

www.chargerenterprises.com

32


Fibras de polipropileno para concreto e argamassas

Arquivo: Filmes concreto / Concreto com fibras/ Mset fibra polipropileno


Fibras de polipropileno para concreto e argamassas

Arquivo: Filmes concreto / Concreto com fibras/ HORMIGON FIBRAS polipropileno


Comprimentos da ordem de 2 a 4 cm.

Comprimentos excessivos ou

excessos na dosagem tendem

a formar “ninhos”.

Fibras com comprimentos da ordem de 2 a 4 cm.

Polipropileno - baixo custo, baixos E e resistência à tração

Náilon - custo mais alto, densidade similar a da água - não segrega,

resistência à tração e E superiores as de polipropileno

Poliéster - características melhores que as de polipropileno

CONCRETO COM FIBRAS

Fibermesh

FIBRAS DE POLÍMEROS :


CONCRETO COM FIBRAS

Fibras de polipropileno em conjunto com fibras de aço,

utilizadas em anéis de túneis para melhorar o desempenho

em incêndios - minimizam o lascamento.

FIBRAS DE POLÍMEROS :

33


Fibras de polipropileno e aço - anéis de túneis

Arquivo: Filmes concreto / Concreto com fibras/ precast tunnel construction


Fibras de vidro possuem Módulo de elasticidade e

resistência à tração maiores que as fibras de polímeros.

CONCRETO COM FIBRAS FIBRAS DE VIDRO :

(Téchne)

(Eng. Aline Martins, Itambé)


CONCRETO COM FIBRAS FIBRAS DE VIDRO :

(Téchne)

O vidro comum sofre ataque do meio alcalino do cimento, as

fibras precisam ter composição química especial ou ser

revestidas por polímeros. Tipo AR ou Álcali Resistente,

tem composição química

especial. Possuem +- 16% de

óxido de zircônio (ZrO2) na sua

composição.

Tipo E são fibras de

vidro comum, revestidas

com polímeros para não

sofrer ataque do meio

alcalino.


Enquanto isso, na obra, depois que o engenheiro saiu....

34


NOVAS TECNOLOGIAS EM CONCRETO – Referências bibliográficas:

CONCRETO: Estrutura, Propriedades e Materiais, P. Kumar Mehta e Paulo J. M. Monteiro, São Paulo: Pini,

1994.

Concreto de Alto Desempenho, Pierre-Claude Aïtcin – São Paulo – Pini, 2000.

CD-ROM: CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO, Versão 1.0. ABCP, Produzido por NUTAU/USP,199

CONCRETO COM FIBRAS DE AÇO – ANTÔNIO Domingues de Figueiredo, PCC-USP, São Paulo, 2000

CONCRETO COM FIBRAS DE POLIPROPILENO – Techne, 66, setembro/2002.

BELGO – Fibras Dramix. – Boletim Técnico

MACIÇOS EXPERIMENTAIS DE LABORATÓRIO DE CONCRETO COMPACTADO COM ROLO APLICADO ÀS BARRAGENS, José

Marques Filho, 2005.

USO DE CONCRETO COMPACTADO A ROLO NA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS, Eng. Luércio Scandiuzzi, ABCP.

EMPREGO DO CCR NA AMPLIAÇÃO DA UHE RIO DO PEIXE, Golik M. A., Stock R. Filho, Gontijo M. C., Onuma N., Anais do II

Seminário Nacional de Concreto Compactado a Rolo, 1996.

CD-ROM: O CIMENTO PORTLAND NA PAVIMENTAÇÃO URBANA, ABCP, 2000.

CONCRETO PRÉ-RESFRIADO NO BRASIL: Uma Evolução com mais de 20 anos, Francisco R. Andriolo e Tadevs M. Skwarczynski,

São Paulo, 1988.

CONCRETO LEVE DE ALTO DESEMPENHO MODIFICADO COM SB PARA PRÉ-FABRICADOS ESBELTOS – DOSAGEM,

PRODUÇÃO, PROPRIEDADES E MICROESTRUTURA, João Adriano Rossingnolo, USP São Carlos, 2003.

www.litebuild.com - Aerated, ligthweight, foamed concrete technology

www.pb-aax.de-Porenbeton, Autoclaved Aerated Concrete.

Concreto. Ensino, Pesquisa e Realizações, Vol.2, Capítulo 45. Jane Proskek Gorninski e Claudio de Souza Kamierczack. IBRACON, São

Paulo, 2005.

FIGUEIREDO, A. D.; CONCRETO COM FIBRAS, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2000.

Concreto polímero, Luciano Martin Teixeira, Congresso sobre concretos especiais, SOBRAL-CE, 2005.

PONTE PRESIDENTE COSTA E SILVA – Métodos Construtivos, Walter Pfeil, Rio de Janeiro – LTC, 1975

Tutikian, Bernardo Fonseca; Método para Dosagem de Concretos Auto-Adensáveis, Tese de Doutorado, PPEC-UFRGS.

Repette, Wellington Longuini; Capítulo 49 - Concreto, Ensino, Pesquisa e Realizações, IBRACON, 2005.

Alencar, Ricardo e Helene, Paulo; Concreto auto-adensável de elevada resistência – inovação tecnológica na indústria de pré-fabricados

Revista Concreto & Construções no 43, 2006

Concreto, ensino, Pesquisa e Realizações, Capítulo 30, Leonel Tula, Editor Geraldo c. Isaia, São Paulo, IBRACON, 2005.

Marshall Industries Composites Inc., C-BAR- Reinforcing Rods.

Fortius - Aslan - GFRP Bars – BK International.

Bond strenght of nylon-coated reinforcing steel bars, Ghaly, A. M.; Cahill, J. D. IV; CBC 2004.

CONCRETOS ESPECIAIS – PROPRIEDADES, MATERIAIS E APLICAÇÕES, Paula Sumie Watanabe e Paulo Sérgio dos Santos

Bastos, Bauru/SP, Fevereiro/2008

http://www.litebuild.com/

http://www.pb-aax.de/



Documents

Novas tecnologias em concreto - dcc.ufpr.br · Evolution Towers, Curitiba, Pilares do Corporativo com f ck 60 MPa ... 154 a 189 pavimentos Pronto: 2009 US$ 8.000.000.000,00 CONCRETO