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TC031 Novas tecnologiasA

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Ministério
da Educação José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
16:43
Tecnologias
Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Construção Civil
Materiais de Construção
( TC-031)
TECNOLOGIAS EM CONCRETO
Prof. José de Almendra Freitas Jr.
[email protected]
Versão 2013
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
NOVAS TECNOLOGIAS EM CONCRETO
O concreto neste final de século está se revelando um material com
características impressionantes, muitas limitações que existiam até a
alguns anos estão desaparecendo com as novas tecnologias de
concreto.
CAD - CAR
CCR
BurjDubai – 700 m
Petronas Towers
Salto Caxias
(COPEL)
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
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
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
CONCEITOS
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).
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
CAR – características básicas da composição
• Baixa relação água/aglomerante;
• Alto consumo de aglomerante (cimento + adições);
• Baixo consumo de água;
Abatimento elevado
• Necessidade de aditivos SP;
• Trabalhabilidade é governada
mais pelo SP, menos pela água;
CONCREBRAS
• Freqüente uso de adições minerais ao cimento:
(sílica ativa, argila calcinada)
• Agregados de boa qualidade.
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
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.
Incorporadora
Munir Abbud
E-Tower – PILARES c/
fck 125 MPa
(42 andares, 162 m)
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
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.
Controle da
temperatura
Coesão devido a
sílica ativa
CONCREBRAS
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CONCRETO DE
ALTO DESEMPENHO
CAD
MICROESTRUTURA
FASE AGREGADO
•Rocha com alta resistência;
•Lamelaridade prejudica.
(Aï
(Aïtcin, 2000)
FASE PASTA MATRIZ
•Baixas relações A/A minimizam vazios;
•Sílica ativa, mais C-S-H e efeito microfiler.
ZT “perfeita”
ZONA DE TRANSIÇÃO
•Baixas relações A/A e a Sílica Ativa melhoram ZT.
Tecnologias
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CONCRETO DE
ALTO DESEMPENHO
CAD
MATERIAIS
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
E-Tower – SP
Pilares
fck 125 MPa
CIMENTO
ACI 363R-92 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.
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
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
• Sem SP, impraticável A/A < 0,4;
• Compatibilidade com o cimento é vital;
• Provável necessidade de inibidores de hidratação para
maior tempo de eficiência do SP, ampliando o prazo de
aplicação e adensamento do concreto.
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE
•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.
COMPATIBILIDADE CIMENTO-ADITIVO SP
•Combinação p/ fluidez requerida por mais tempo;
(José A. Freitas Jr.)
•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.
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
CONCREBRAS
CONCREBRAS
Aditivo SP ADVA 170 - GRACE
Mistura da Sílica
ativa
Ruptura de
um CAD – fck
90 MPa
CONCREBRAS
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
OBRAS NO PARANÁ
Irmãos Thá S/A
CESBE
Museu Oscar Niemeyer, Curitiba, 2000
fck 35 MPa aos 7 dias
Evolution Towers, Curitiba,
2000
Pilares do Corporativo com
fck 60 MPa
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
OBRAS NO PARANÁ
Engenharia e Construção
Palácio da Justiça,
Curitiba , 2005.
Estrutura inteira em fck 50 MPa
Vicente Babur Ltda
Centro Empresarial Antártica
Ponta Grossa , 2008
Pilares fck 90 MPa - Recorde brasileiro
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Evolution Towers
Curitiba –PR - 2000
37 pisos - altura 132 m
Irmãos Thá S/A
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
(Eng. Moacir H. Inoue)
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Evolution Towers
Curitiba –PR - 2000
CAD
C-60
C-30
(Eng. Moacir H. Inoue)
37 pisos - altura 132 m
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Evolution Towers
Curitiba –PR - 2000
CAD/Concreto Convencional
Pilar
em CAD
(Eng. Moacir H. Inoue)
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Evolution Towers
Curitiba –PR - 2000
(Eng. Moacir H. Inoue)
Bloco c/ 1/3 da altura em CAD C 60
cura sendo aplicada
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa , 2008
Pilares fck 90 MPa
- Recorde brasileiro
Vicente Babur Ltda
(Eng. Moacir H. Inoue)
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa , 2008
CONCREBRAS
(José A. Freitas Jr.)
Concretagem da camada em C-90 de bloco de fundações em
C-90 e o mesmo parcialmente desformado-90
(Christófolli, Jorge L.)
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa , 2008
(Christófolli, Jorge L.)
Pilares em concreto C-90
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa , 2008
Concrebras
Concrebras
Operação de colocação de sílica ativa e do inibidor
de hidratação Recover no caminhão betoneira
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Centro Empresarial Antártica - Ponta Grossa , 2008
Concrebras
Preparação dos
corpos-de-prova
Concrebras
Momento da ruptura de
um copo de provas de um
CAD C-90
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Centro Empresarial Antártica
Ponta Grossa , 2008
Resultados de ruptura à compressão dos
concretos com fck 90 MPa
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
(Christófoli, Jorge L)
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
508 m de altura, 101 pisos, 412.000 m2
TAIPEI 101
Estrutura mista aço/CAD de até 70 MPa
“Megacolunas”
preenchidas com CAD
Taipé – República da China
(Joseph, L. M.; Poon, D.; Shieh, S.; 2006)
Tecnologias
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
TAIPEI 101
Taipé – República da China
508 m de altura, 101 pisos
Estrutura mista aço/CAD de até 70 MPa.
MEGACOLUNA
Caixão de aço que
tem função estrutural
e de forma para os
pilares de concreto CAD.
Furos para armaduras
de concreto armado
(Joseph, L. M.; Poon, D.; Shieh, S.; 2006)
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Taipé – República da China
508 m de altura, 101 pisos
Estrutura mista aço/CAD de até 70 MPa
Megacolunas
Kuo-Chun Chang, Department of Civil Engineering, National Taiwan University
TAIPEI 101
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
World Trade Center One
(Freedom Tower)
Nova York (EUA), 2013
104 pisos
541 (torre) / 417 m de altura
Estrutura em aço com núcleo
CAD de 14.000 PSI (96,5 MPa)
Concretos com gelo e concretagens
a noite para minimizar o calor de
hidratação. Temperaturas do
concreto controladas
(Leonardo Garzon)
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
World Trade Center One
www2.pictures.gi.zimbio.com
Nova York (EUA), 2013
Núcleo central em concreto armado, 14.000 PSI (96,5 MPa),
(Leonardo Garzon)
com paredes de 1,0m a 2,0m de espessura (escadarias)
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
World Trade Center One
www.rew-online.com
Nova York (EUA), 2013
Núcleo central em concreto armado, 14.000 PSI (96,5 MPa),
(Leonardo Garzon)
com paredes de 1,0m até 2,0m de espessura (escadarias)
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Burj Dubai
2008.apr.14
Emirados Árabes
Unidos -2008
Estrutura em Concreto
Armado - CAD
Altura: + de 705 m
154 a 189 pavimentos
Pronto: 2009
US$ 8.000.000.000,00
www.burjdubaiskyscraper.com
www.burjdubaiskyscraper.
com
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Burj Dubai
Emirados Árabes Unidos
2008
Concretos utilizados:
(www.putzmeister.de)
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.doka.com
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Park City Musashi Kosugi Building – Kanagawa - Japão
S. Sugano, 2007
(Japan Concrete Institute)
www.jci-web.jp/8HSC-HPC/photogallery.html
Ed. Residencial
59 pavimentos
fc = 150 MPa
203,5 m
Fibras de aço p/
evitar spalling
28/05/2007
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CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Plataformas de petróleo
‘Hibernia' - Canadá
www.hibernia.ca
www.hibernia.ca
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
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD
Plataformas de petróleo
'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
www.sagex.no
Plataforma com 3 shafts
24 células p/ estocagem de 2
milhões de barris de petróleo
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CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
NBR 15823 (2010)
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.
Tecnologias
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CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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.
Tecnologias
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CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
NBR 15823 (2010)
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.
Não apresentar segregação, ter a capacidade de se manter
coeso ao fluir dentro das formas.
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.
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
Habilidade passante:
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:
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.
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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.
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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.
Tecnologias
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CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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.
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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
Caixa L
H2/H1 entre 0,8 e 1,0
Espalhamento (Cone
de Abrams, Caixa L
e Tubo U
Observação visual, não
pode haver separação
dos materiais.
Habilidades de
preenchimento e passagem
por restrições
Resistência à segregação
(B. F. Tutikian, 2004)
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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).
Wellington L. Repette
Wellington L. Repette
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE
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)
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE
Caixa–U: NBR 15823
Avalia a habilidade do concreto em resistir ao bloqueio por obstáculos
sem segregar
(B. F. Tutikian, 2004)
(B. F. Tutikian, 2004)
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE
(R. Alencar e P. Helene, 2006)
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.
(B. F. Tutikian, 2004)
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE
Anel J :
NBR 15823.
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)
Tecnologias
16:43
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CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE
(Gomes, 2002)
Tubo-U:
Método para a avaliação da resistência à segregação.
(R. Alencar e P. Helene, 2006)
(B. F. Tutikian, 2004)
Corta o tubo preenchido e mede a segregação
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
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.
(Granato, BASF)
Grande densidade de armaduras
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
Concreto comum
(Granato - BASF)
Pouco pessoal no
serviço de concretagem
CAA
(Granato - BASF)
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
PORTO ALEGRE – RS - Museu Iberê Camargo – 2007
Concreto aparente de CPB (Cimento Portland Branco)
Formas curvas e necessidade de excelente acabamento.
Aspecto do CAA
(Tutikian,Bernardo Fonseca, Dal Molin, Denise e Cremonini, Ruy )
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
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
(http://obras.rio.rj.gov.br)
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL – CAA
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO
AUTO-ADENSÁVEL
CAA
BROOKFIELD MALZONI 2010
50MPa em CAA.
Cada viga de 800m³ de
CAA, 24/18 bainhas de 24
cordoalhas de protensão.
Momento fletor
de 60.000 tfm!!!
PhD Engenharia
Vigas com 44,4x 6m, fck
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL CAA
CAA, bombeado somente para dois pontos da viga, se
espalha e preenche os 800m3, sem adensamento externo.
BROOKFIELD MALZONI 2010
44,4 metros
PhD Engenharia
Escoramento
30 m + 6 subsolos
PhD Engenharia
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL CAA
Lajes em concreto
armado comum
Aberturas e tubulações
elétricas embutidas no
Elevações em
concreto leve
concreto leve armado
c/ tela, já acabadas
pela forma
Western Forms
Hiperestaticidade
infinita, suporta
terremotos
Western Forms
Estruturas “caixão” com formas de alumínio
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO AUTOADENSÁVEL CAA
(L.S.Franco)
Estruturas “caixão”
(L.S.Franco)
Tecnologias
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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
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
Propriedades obtidas a partir de:
• Massa mais homogênea
• Compacidade otimizada pela granulometria dos materiais finos
• Melhor interface pasta/agregado
(C. Dauriac,1997)
• Aumento da ductilidade pela adição de fibras de aço.
Material com
características
mecânicas
correspondentes
as do aço.
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
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.
Comparação de
seções de vigas com
iguais resistências à
flexão.
(C. Dauriac,1997)
Melhor performance em sismos - Reduz cargas de inércia (estruturas
mais leves), possibilita maiores deflexões com seções menores (maior
absorção de energia).
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
CARACTERÍSTICAS
Maiores resistências à abrasão, fenômenos gelo/degelo e
ataques químicos.
Significativas quantidades de cimento não hidratado no
produto acabado dá ao material um potencial de se autorecuperar 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.
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
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
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
COMPOSIÇÃO
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
PROPRIEDADES
Propriedades mecânicas comparadas ao concreto
comum e de alto desempenho
Propriedades
CC
CAD
CPR
Resistência à Compressão Simples (MPa)
20 - 50
60 - 80
200 - 800
4 - 8
6 - 10
15 - 140
130
140
1000 – 40000
100 - 150
100 - 150
2000 – 8000
Resistência à Flexão (MPa)
Energia de Fratura (MPa)
Deformação Última de Tensão (10-6)
(DOUGAT et al., 1996)
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
PROPRIEDADES
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
Passarela de pedestres de Sherbrooke- Canadá
Protendida, sem armaduras
comuns.
Fibras de aço inox de 12 e 2 mm.
(Carlos E. Biz, 2001)
Ductal® concrete
Passarela c/ 60 m e
espessura do deck de 3 cm.
Durabilidade prevista de
500 anos.
Montagem
em um dia.
www.lafargenorthamerica.com
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
Passarela de pedestres de Sherbrooke- Canadá
(Carlos E. Biz, 2001)
Elementos diagonais de tubos de aço inoxidável preenchidos com CPR.
www.lafargenorthamerica.com
Ductal® concrete
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
TAISEI Corporation
Sakata Mirai Bridge
Concreto fc = 200 MPa
Fibras de aço inox de 12 e 2 mm.
Pré-moldados
sem armaduras
Peso próprio1/5 de
concreto protendido
Ductal® concrete
S. Sugano, 2007
(Japan Concrete Institute)
Tecnologias
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CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR
HPFRC High Performance Fiber-Reinforced Concrete
Radioctive Waste
Storage Slovak Republic
(I. Hudoba,2007)
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
Não apresenta penetração de césio e trítio
(I. Hudoba,2007)
(I. Hudoba,2007)
(I. Hudoba,2007)
Tecnologias
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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.
Fibras para concreto de:
• Aço
• Polímeros
- Polipropileno
- Nylon
- Poliéster
• Vidro
• Amianto
• Vegetais
Ductal® concrete com fibras
HSC/HPC
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
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MATERIAIS
Valores de resistência mecânica e módulo de elasticidade para diversos
tipos de fibra e matrizes (BENTUR E MINDNESS, 1990)
Material
Aço
Vidro
Amianto
Polipropileno
Kevlar
Carbono
Nylon
Acrílico
Polietileno
Matriz de
cimento (p/
comparação)
Diâmetro Densidad
(µm)
e (g/cm3)
5 - 500
9 - 15
0,02 - 0,4
20 - 200
10
9
18
-
7,84
2,0
2,0
0,9
1,45
1,9
1,1
1,18
0,95
2.50
Módulo de
elasticidade
(GPa)
190 – 210
70 - 80
10 – 200
5 – 7,7
5 – 133
230
4,0
14 – 19,5
0,3
10 - 45
Resistência Deformação
à tração
na ruptura
(MPa)
(%)
5,5 - 2,0
0,5 - 3,5
2,0 - 4,0
2,0 - 3,5
3,0 – 3,5
2,0 - 3,0
0,5 – 0,75
8,0
3,0
2,1 - 4,0
2,0
1,0
0,9
13 - 15
0,4 – 1,0
3
0,7 x 10-3
10
3,7 x 10-3
0,02
(Thomaz, E.;IME)
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
Efeitos no Concreto Fresco
Adição de fibras prejudica as propriedades do concreto fresco.
Formação
de “ninhos”
Dificuldades
na mistura
A adição de fibras deve ser considerada como um novo agregado,
para a composição da dosagem do concreto.
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO COM FIBRAS
Efeitos no Concreto Endurecido
Pouco efeito nas propriedades mecânicas estáticas.
Algum efeito sobre:
•Compressão (até 25%)
•Tração simples (até 6%)
•Torção
•Cisalhamento
Efeito sensível:
• Aumento da resistência à
tração na flexão;
(Thomaz, E.;IME)
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO COM FIBRAS
Efeitos no Concreto Endurecido
Melhoram as propriedades mecânicas dinâmicas.
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.
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
( Figueiredo, A.; 2000))
CONCRETO COM FIBRAS
Efeitos no Concreto Endurecido
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
CONCRETO COM FIBRAS
Propriedades (Concreto Endurecido)
Efeitos no Concreto Endurecido
( Figueiredo, A.; 2000))
Aumento da ductilidade e da tenacidade
Material não rompe imediatamente após a primeira fissura
Volume crítico de fibras –
equilíbrio eficiência / trabalhabilidade
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
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.
( Figueiredo, A.; 2000))
Efeitos no Concreto Endurecido
Tecnologias
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
Efeitos no Concreto
Endurecido
Compatibilidade do comprimento das fibras com
o DMC dos agregados graúdos.
L > 2 DMC
CONCRETO COM FIBRAS
( Figueiredo, A.; 2000))
Tecnologias
16:43
CONCRETO COM FIBRAS
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
Efeitos no Concreto
Endurecido
Afloramento das fibras
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)
Tecnologias
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FIBRAS VEGETAIS
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CONCRETO COM FIBRAS
• 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.
Sisal
HSC/HPC
Tecnologias
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FIBRAS DE AÇO:
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CONCRETO COM FIBRAS
• 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 baixo fator a/c;
• Reduz a retração;
• Diminui microfissuração e permeabilidade, aumenta durabilidade.
Fibra de aço com ancoragem
em gancho DRAMIX
Fibra de aço corrugada
( Figueiredo, A.; 2000))
(Rui T. Bailot / Roberto F. Bauer)
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
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FIBRAS DE AÇO:
Lançamento no concreto
Dosador automático
Diretamente na esteira
com os agregados.
www.revistatechne.com.br/Edicoes/107/artigo31700
Tecnologias
16:43
Tipos
de Fibras
CONCRETO
COM FIBRAS
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FIBRAS DE AÇO:
Diferentes
performances
Diferentes formatos,
dimensões e tipos de aço
(Dramix)
(Maccaferri)
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
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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.
Tecnologias
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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
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
FIBRAS DE AÇO INOX:
APLICAÇÕES:
Produtos refratários,
concretos aparentes ou
ambientes agressivos.
ESPECIFICAÇÕES
Composição química
Componentes (%)
Grau
Cr
Ni
304
18-20
8-10
310
24-26
19-22
430
16-18
-------
www.engineeringfiber.com
Diâmetro (mm)
0,5-1,0
0,5-1,0
0,5-1,0
Tensão de
ruptura à tração
(MPa)
1200
1200
1000
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
FIBRAS DE POLÍMEROS :
Minimizam a retração – menos microfissuração – concreto mais durável.
Não degradam. Baixo módulo de elasticidade comparado com as de aço.
www.chargerenterprises.com
(J. Tanesi e A. Nince – TECHNE set./2002)
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
FIBRAS DE POLÍMEROS :
Fibras com comprimentos da ordem de 2 a 4 cm.
Polipropileno - baixo custo, baixos E e resistência à tração
Nylon - 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
Comprimentos da ordem de 2 a 4 cm.
Comprimentos excessivos ou
excessos na dosagem tentem
a formar “ninhos”.
Fibermesh
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
FIBRAS DE POLÍMEROS :
Fibras de polipropileno em conjunto com fibras de aço,
utilizadas em anéis de túneis para melhorar o desempenho
em incêndios - minimizam o lascamento.
Tecnologias
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CONCRETO COM FIBRAS
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FIBRAS DE VIDRO :
Fibras de vidro possuem Módulo de elasticidade e
resistência à tração maiores que as fibras de polímeros.
(Eng. Aline Martins, Itambé)
(Téchne)
Tecnologias
16:43
CONCRETO COM FIBRAS
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FIBRAS DE VIDRO :
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.
(Técne)
Tecnologias
16:43
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção
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
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