O concreto de alto desempenho (CAD) caracteriza-se por possuir propriedades de resistência e durabilidade superiores às dos concretos comuns. São concretos com resistência superior a 50MPa, podendo chegar a 100MPa.
Em geral, a diferença básica entre concreto comum e de alto desempenho está baseada na redução da relação água/cimento, que irá resultar na alta resistência característica.
Para chegar ao patamar de um concreto de alto desempenho, são utilizados aditivos e adições. Assim, algumas características são alcançadas pela mistura, tais como: alta resistência à compressão, baixa porosidade e permeabilidade, menor consumo de água de cimento e de agregados.
Na prática, é quase impossível conseguir um material de alto desempenho sem a utilização das adições minerais, especialmente nas faixas de resistência acima de 40MPa.
As estruturas elaboradas com esse tipo de concreto são mais resistentes ao ataque de agentes agressivos, como cloretos, sulfatos, dióxido de carbono e maresia.
Entre outras características positivas que o CAD pode oferecer, pode-se destacar, ainda, desformas mais rápidas, diminuição na quantidade e metragem das fôrmas e maior rapidez na execução da obra, além de reduções do peso próprio das estruturas, taxa de armadura, área de fôrmas e custos.
No Brasil, o concreto de alto desempenho vem sendo muito utilizado. Isso se deve ao fato de que está se tornando rotina nos projetos de obras mais importantes a especificação de concretos com resistência igual ou superior a 50MPa.
Como exemplo, podemos citar o edifício E-Tower, com 162 metros de altura (da fundação ao topo), localizado na cidade de São Paulo. É considerada a construção recordista em termos de resistência alcançada, atingindo a compressão de 125MPa. Aliás, a construção é referência para muitos estudos sobre o CAD no país.
Quais as principais aplicações do CAD?
Por ser um material que demanda alto controle tecnológico, o concreto de alto desempenho é indicado apenas para estruturas especiais e em grandes empreendimentos – até por conta do elevado custo inicial.
Também é, normalmente, aplicado em estruturas com cargas ou tensões de compressão elevadas, estruturas submetidas a ambientes agressivos – ou que necessitem de alta durabilidade – e em obras emergenciais ou de recuperação.
Além disso, proporciona estruturas mais leves, por conta da maior resistência, permitindo a construção de elementos mais esbeltos para suportar a carga.
O uso do CAD vem sendo aproveitado, ainda, nos primeiros pavimentos e no subsolo de edificações altas. A utilização tem como objetivo evitar o aumento das seções, garantindo melhor distribuição das cargas dos pilares nos andares mais exigidos, como garagem e áreas comuns. Ou seja, ambientes que demandam amplos vãos livres.
No caso de estruturas submetidas a ambientes agressivos, o ganho de vida útil com a utilização do CAD pode chegar a aproximadamente 20%. A aplicação envolve, por exemplo, edificações submetidas à atmosfera salina, academias com piscina e indústrias químicas.
Quais os principais materiais utilizados no CAD?
O concreto de alto desempenho contém os seguintes materiais na composição: cimento de alta resitência, agregados comuns, superplastificante e sílica ativa.
Sílica ativa
A sílica ativa é um material muito utilizado como adição mineral no CAD. É extremamente fina, sendo de 10 a 100 vezes menor que o grão de cimento que preenche vazios entre os grãos maiores, propiciando uma estrutura mais compacta. Reage com a cal livre, melhorando a resistência e durabilidade.
Com isso, devido ao pequeno diâmetro de suas partículas, possui grande superfície específica, o que justifica a sua reatividade, melhorando a trabalhabilidade por reduzir o tamanho e volume de vazios no concreto.
Como efeito final desse processo está a obtenção de um concreto com maior resistência nas primeiras idades e menor interferência dos efeitos indesejados de exsudação. A sílica ativa é indicada tanto para os concretos de classes mais baixas, como os de fck 25, mas principalmente para os concretos de alto desempenho.
Superplastificantes
Os superplastificantes são aditivos redutores de água especiais com efeitos mais intensos do que os comuns. O uso é considerado um dos mais importantes avanços na tecnologia do concreto, pois tem permitido, entre outros benefícios, a produção de concretos duráveis de alta resistência e de concretos fluidos.
Sendo assim, no CAD, tal aditivo tem fundamental importância para fazer a dispersão das partículas de cimento na mistura, no controle de um traço com relação água/aglomerante muito baixa e para reduzir a quantidade de água nessa mistura.
No entanto, sabe-se que o superplastificante ainda faz crescer a trabalhabilidade do concreto, aumentando o abatimento e tornando a mistura fresca passível de lançamento com pouco ou nenhum adensamento.
Cimentos de alta resistência
Alguns tipos de cimentos não podem ser usados para fazer um concreto de alto desempenho com resistência entre 75 e 100MPa. E são poucos os tipos do produto que podem ser usados quando se deseja atingir resistências superiores a 100MPa.
Dependendo dos diferentes tipos de cimento, existem variações significativas na quantidade de água e amassamento para obtenção do abatimento desejado. Além de diferenças no consumo de material necessário, aumento ou diminuição do calor de hidratação e, sobretudo, situações antieconômicas.
De acordo com algumas experiências, cimentos com baixo teor de C3A geralmente produzem concretos com melhor reologia, devido à forte influência nas primeiras idades.
Dentro da microestrutura do CAD, devido à baixa relação água/material aglomerante, as partículas de cimento ficam muito próximas umas das outras, com menor distância para percorrer na geração de uma ligação inicial. É quando ocorre maior resistência inicial e menos espaços livres, ou seja, menos porosidade.
Quais os grandes atrativos em se utilizar o CAD?
Não há dúvidas que são muitos os atrativos e vantagens no uso do concreto de alto desempenho.
Entre os principais, está o fato de que as estruturas de concreto produzidas com a mistura convencional têm área em torno de duas vezes maior do que a das estruturas executadas com CAD. Ou seja, a opção gera ganhos econômicos significativos.
Além disso, há outros ganhos e uma série de reduções, tais como:
- Redução das seções de peças comprimidas;
- Aumento da área útil de estacionamentos ou de vãos;
- Redução do peso próprio da estrutura;
- Redução do volume de concreto;
- Redução da área de fôrmas;
- Redução das fundações;
- Aumento da vida útil;
- Redução do consumo de aço e do custo final da obra.
As demais vantagens na utilização do CAD são:
- Melhores características mecânicas: compressão, desgaste e módulo de elasticidade, além de menor deformação;
- Boa trabalhabilidade;
- Ótima aderência sobre concreto pré-existente;
- Alta resistência à abrasão;
- Alta durabilidade devido à baixíssima porosidade, que reduz significativamente a carbonatação (perda de alcalinidade do concreto que protege o aço), evitando a corrosão das armaduras ao longo do tempo;
- Alta resistência à ação de agentes químicos, como cloretos e sulfatos;
- Baixa permeabilidade;
- Ausência de segregação;
- Ausência de exsudação (eflorescência de água durante o lançamento e adensamento do concreto).
É importante salientar que as vantagens técnicas e econômicas do concreto de alto desempenho não diminuem o fato de que esse tipo de material precisa de cuidados muito precisos e requer projetos específicos para dosagem.
A aplicação exige, além do controle da qualidade do cimento, dos agregados e da dosagem dos aditivos, acompanhamento da execução na obra em que será utilizado.
O que é concreto de ultra alto desempenho (CUAD)?
Além do concreto convencional e do concreto de alto desempenho, ainda tem o concreto de ultra alto desempenho (CUAD). Trata-se de um material de tecnologia de ponta projetado para fins industriais e militares.
O concreto de ultra alto desempenho surgiu para substituir o CAD depois de pesquisas desenvolvidas na França e no Canadá, a partir de 1990. No Brasil, é conhecido também como Concreto de Pós Reativos (CPR), nomenclatura que se refere aos agregados ultrafinos da composição.
Basicamente, é composto por uma mistura de cimento de alta resistência, sílica ativa, pó de quartzo, agregado miúdo, microfibras de aço ou orgânicas (de 2% a 4%, de 1mm a 13mm de comprimento e 0,15mm a 0,2mm de diâmetro), aditivo superplastificante (que viabiliza a baixa relação água/cimento, em torno de 0,15 e 0,25) e água.
A ideia central que diferencia esse tipo de concreto dos demais é a ausência de agregados graúdos, eliminando alguns inconvenientes. Entre eles, o índice de vazios entre os agregados e as zonas de transição entre pasta e agregados que, no concreto comum, é o elo mais fraco em termos microscópicos.
Segundo especialistas, quando consideradas as propriedades, as estruturas com o material podem chegar a alturas, resistências e vãos similares às estruturas de aço. No entanto, com custo inferior e durabilidade e esbeltez maiores.
Para se ter uma ideia, em relação aos concretos convencionais, o CUAD apresenta resistências à compressão até oito vezes superior.
Enquanto o concreto comum apresenta resistências de até 50MPa e o concreto de alto desempenho resistências entre 60 e 120MPa, o CUAD chega a variar entre 200 e 800MPa. Em comparação a flexão, esse número chega a ser dez vezes maior.
Por que o CUAD é tão resistente?
A seguir estão algumas características e situações que fazem o concreto de ultra alto desempenho ser tão resistente:
- Nível de porosidade minimizada pela utilização de uma distribuição granulométrica extensa;
- Distribuição granulométrica de forma que cada partícula maior esteja cercada por várias partículas menores, responsáveis por distribuir as tensões;
- Relação água/cimento muito baixa, em torno de 0,15 e 0,20, viabilizada por aditivos superplastificantes;
- Reforço com microfibras de aço;
- Defeitos de moldagem diminuídos, já que o produto é autoadensável.
A baixa relação água/cimento e a diminuição da porosidade não deixam espaços vazios para a variação volumétrica. Assim, praticamente não há retração. Para completar, a baixa porosidade confere enorme resistência à degradação na maioria dos ambientes, sem contar que o produto é autorreparável devido ao alto teor de cimento anidro.
A alta resistência à torção e à compressão oferecida pelo material possibilita também a execução de estruturas mais leves, tanto em volume quanto em peso, se comparadas à do concreto preparado com materiais convencionais.
No entanto, o CUAD não se diferencia dos demais apenas pela elevada resistência mecânica. Eminentemente estrutural, reforçado por fibras, ultracompacto e homogêneo, o material apresenta, no estado fresco, uma consistência fluida mais próxima da argamassa do que do concreto, por não ter agregado graúdo na composição.
Como citado no tópico das características que explicam tal resistência, trata-se de um produto autoadensável, dispensando equipamentos de vibração. Dessa forma, é excelente tanto na moldagem de pré-fabricados quanto na recomposição de estruturas deterioradas, uma vez que adere facilmente a outros concretos.
Já a menor porosidade ocorre porque a estrutura é muito compacta após a cura, graças aos minerais ultrafinos. Além de menos poroso, o CUAD é também pouco permeável à umidade, aos gases e às substâncias agressivas do meio ambiente. Isso também faz o concreto de ultra alto desempenho mais durável e resistente à corrosão.
Com todas essas características em potencial, as empresas fabricantes do produto já pesquisam o uso em estruturas resistentes a incêndios e a impactos de explosões, edificações de alta segurança para centrais nucleares e/ou na execução de contêineres de dejetos nucleares.
É importante deixar claro que a introdução do concreto de ultra alto desempenho não significa que os produtos convencionais estejam superados. Na verdade, mesmo nos países em que o material está sendo largamente empregado, o uso permanece complementar aos concretos convencionais.
É importante ressaltar que trabalhar com o CUAD não é tão simples assim. Mexer com esse material demanda um preparo altamente técnico dos profissionais, assim como mão de obra extremamente treinada e especializada.
Agora, aproveite para compartilhar suas informações e dúvidas com relação aos concretos de alto desempenho e de ultra alto desempenho. E continue seguindo nossas publicações para ficar ainda mais por dentro dos assuntos relacionados à construção civil.