1 Doutoranda em Engenharia de Estruturas – EESC-USP, limasm@sc.usp.br
2 Orientador credenciado do Departamento de Engenharia de Estruturas – EESC-USP, liborioj@sc.usp.br
Sandra Maria de Lima & Jefferson Benedicto Libardi Liborio 102
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INTRODUÇÃO
Esta pesquisa propõe o concreto como alternativa construtiva para sistemas destinados à guarda e conservação de alimentos que se utilizam dos processos de refrigeração e congelamento, sendo tais tecnologias primordiais para a viabilidade do crescimento populacional, possibilitando a estocagem adequada, bem como o intercâmbio de gêneros alimentícios perecíveis entre os mais distantes pontos do território nacional e mundial, além de permitir controles de estoque em casos de safra e entressafra dos produtos.
A problemática do concreto quando submetido a baixas temperaturas consiste no fato de ser um material poroso, capaz de armazenar água.
Powers (1945) e Powers e Helmuth (1953) desenvolveram uma série de experimentos que possibilitaram o entendimento da ação do congelamento sobre concretos, e elencaram dois fenômenos como sendo os causadores da deterioração deste material quando submetidos a esta agressividade: (1) a geração da pressão hidráulica; e (2) a difusão da água gel e água capilar.
O desempenho dos concretos com e sem ar incorporado em baixas temperaturas foi analisado em Lima (2006) com a utilização de ensaios dinâmicos a partir do monitoramento da freqüência natural, uma vez que tal parâmetro está relacionado à rigidez do material.
Os resultados obtidos por Lima (2006), comprovaram a sanidade de todos os corpos-de-prova submetidos à temperatura de -35°C, para ambos os concretos: com e sem ar incorporado.
Pode-se atribuir o alto desempenho demonstrado pelo concreto elaborado por Lima (2006) ao adequado método de dosagem, o qual se baseou nas técnicas desenvolvidas por Liborio comprovadas e analisadas pelo grupo de pesquisadores do LMABC-EESC-USP que vêm estudando todas as questões relacionadas ao alto desempenho3.
2 FOMENTO TECNOLÓGICO: OBJETIVOS
Os objetivos desta pesquisa consistem em afirmar as possibilidades de produção de concretos estruturais, de alto desempenho relacionado ao caso4, como sendo uma alternativa tecnologicamente e economicamente viável para a construção de sistema de guarda e conservação de alimentos, aprimorando os estudos realizados por Lima (2006). A análise de concretos submetidos a ciclos de gelo-degelo será incluída no escopo deste trabalho uma vez que o mecanismo de solicitação é o mesmo para concretos submetidos ao congelamento, sendo uma condição real em câmaras de resfriamento de alimentos, as quais são submetidas a temperaturas de até -25o C e são constantemente sanitizadas com água.
O conhecimento da microestrutura será imprescindível para determinação de parâmetros como: quantidade de água congelável, permeabilidade, porosidade, uniformidade dos sistemas de vazios, quantidade de grãos anidros, etc., que poderão
3 Leia mais Aluisio B. de MELO (Mestrado e Doutorado), Isac J. da SILVA (Doutorado), Fernanda G. da SILVA (Doutorado), Fernanda L. COSTENARO ( Mestrado), Samir C. FAGURY (Mestrado), Alessandra L.
DE CASTRO (Doutorado direto, em elaboração), Sandra M. DE LIMA (Mestrado), Jefferson B. L.
LIBORIO (artigos diversos)].
4 Concretos que resistam a baixa temperatura, apropriados às aplicações em pisos industriais de armazéns assim concebidos, satisfazendo as premissas de utilização, economia e reposição.
O concreto de alto desempenho aplicado às construções de sistemas de armazenagem sob...
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 8, n. 32, p. 101-104, 2006 103
aperfeiçoar o projeto do concreto de alto desempenho para ambientes com baixas temperaturas, bem como a redução de perda de resistência mecânica e resistência à abrasão de concretos com ar incorporado.
Para as indústrias que dependem da tecnologia do frio para manuseio, estocagem e armazenamento de seus produtos, seguramente a deterioração das instalações é causadora de consideráveis prejuízos.
Exemplificando-se, a figura 1 ilustra a quantidade de operários participantes no processo de industrialização da carne bovina, além das patologias de pisos industriais cuja vida útil se reduz a um ou dois anos, no máximo, por conta da falta de tecnologia nas fases de projeto, fabricação e aplicação dos concretos.
São negligenciados processos de cura, escolha do aglomerante, compatibilização de aditivos, caracterização de agregados, controle de qualidade, dentre outros.
(a) (b) Figura 1 - (a) Grandes efetivos envolvidos nos processos de industrialização de carne; (b)
Fissuração em rede atingindo toda a extensão do piso intensificada nos caminhos preferenciais de água; presença de sangue nas fissuras colaborando para contaminação do ambiente.
Outro fato estarrecedor trata-se do consumo de cimento Portland que chega a alcançar índices de 12 kg de cimento/MPa, enquanto a boa técnica, comprovada em Lima (2006) permite projetar concretos de alto desempenho para ambientes com baixas temperaturas com consumo de 5 a 7 kg de cimento/MPa.
3 METODOLOGIA
Este trabalho dará continuidade à pesquisa iniciada por Lima (2006), dando ênfase ao estudo dos seguintes tópicos:
i. Estudo da perda de massa pela abrasão, posto a importância desta propriedade para sistemas de guarda e conservação de alimentos, freqüentemente solicitados por rodas de poliuretano de pequeno diâmetro de empilhadeiras que promovem desgaste ao piso: NBR 12042: 1992 – Materiais inorgânicos – determinação do desgaste por abrasão;
ii. Estudo da microestrutura que propiciará o entendimento da ação do congelamento sobre o concreto, bem como identificar parâmetros tais como:
porosidade, permeabilidade, grau de hidratação, fissuração a partir dos quais será avaliada a eficiência das técnicas empregadas no projeto e dosagem do concreto;
iii. Ensaio do concreto a ciclos de gelo-degelo para simular as condições em câmaras de resfriamento as quais são submetidas a ciclos de temperaturas.
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As técnicas indiretas para estudo da microestrutura serão utilizadas para identificação das fases em amostras de concretos, entre elas termogravimetria e difração de raios-X. Microanálises com base em porosimetria por intrusão de mercúrio serão utilizadas para determinação da porosidade, da distribuição dos vazios de ar incorporado e também para verificar os danos causados pelo congelamento (i.e.
aumento dos poros pelas deformações advindas de contração ou expansão).
4 RESULTADOS ESPERADOS
A proposta de se utilizar o concreto de alto desempenho como alternativa construtiva para sistemas de armazenagem de alimentos ou outros produtos a frio, tem como meta solucionar os diversos problemas relativos à durabilidade dessas construções, bem como oferecer vantagens quanto aos custos, eficiência e facilidade de execução de tais edificações.
5 AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento, ao Laboratório de Estruturas, ao Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP pela realização dessa pesquisa e ao CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, financiador deste doutorado.
6 REFERÊNCIAS
LIBORIO, J. B. L; CASTRO, A. L. A importância da avaliação ecológica de pastas com e sem sílica ativa para produção de concretos estruturais com cimento Portland para obras marítimas. In: SEMINÁRIO E WORKSHOP EM ENGENHARIA OCEÂNICA, 2004, Rio Grande/RS. Anais... Rio Grande, RS, 2004. 1 CD-ROM.
LIBORIO, J. B. L. (2003). Concreto de alto desempenho – uma tecnologia simples para produção de estruturas duráveis. Revista Tèchene, dez.
LIMA, S. M. (2006). Concreto de alto desempenho em ambientes com baixas temperaturas. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo.
MELO, A. B. (2000). Influência de cura térmica (vapor) sob pressão atmosférica no desenvolvimento da microestrutura dos concretos de cimento Portland. Tese (Doutorado) - Interunidades em Ciências e Engenharia de Materiais, EESC/IQSC/
IFSC - Universidade de São Paulo.
POWERS, T. C. (1945). A working Hypothesis for further studies of frost resistance of concrete. Journal of the American Concrete Institute. Michigan, v.16, n.4, p. 245-273, Feb.
POWERS, T. C. (1949). The air requirement of frost-resistance concrete. Proceedings Highway Research Board, v.29, p.184-211.
POWERS, T. C.; HELMUTH, R. A. (1953). Theory of volume changes in hardened Portland-cement past during freezing. Proceedings Highway Research Board, v.32, p.285-297.
SILVA, I. J. (2000). Contribuição ao estudo dos concretos de elevado desempenho: propriedades mecânicas, durabilidade e microestrutura. Tese (Doutorado) – Interunidades em Ciências e Engenharia de Materiais, EESC/IQSC/
IFSC - Universidade de São Paulo.
ISSN 1809-5860
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 8, n. 32, p. 105-108, 2006