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 16:43 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 16:43 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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. Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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. Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO - CAD Evolution Towers Curitiba –PR - 2000 CAD/Concreto Convencional Pilar em CAD (Eng. Moacir H. Inoue) Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 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 16:43 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 16:43 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 16:43 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) Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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) Tecnologias 16:43 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 Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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) Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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) Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 Tecnologias 16:43 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 Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 Tecnologias 16:43 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 Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 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 16:43 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 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 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR COMPOSIÇÃO Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção CONCRETOS DE PÓS REATIVOS - CPR PROPRIEDADES Tecnologias 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 CONCRETO COM FIBRAS José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção ( Figueiredo, A.; 2000)) CONCRETO COM FIBRAS Efeitos no Concreto Endurecido Tecnologias 16:43 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 16:43 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 16:43 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 16:43 FIBRAS VEGETAIS José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 FIBRAS DE AÇO: José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 CONCRETO COM FIBRAS José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção FIBRAS DE AÇO: Diferentes performances Diferentes formatos, dimensões e tipos de aço (Dramix) (Maccaferri) Tecnologias 16:43 CONCRETO COM FIBRAS José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 16:43 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 16:43 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 16:43 CONCRETO COM FIBRAS José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção 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
