Materiais constituintes dos concretos de ultra - alta resistência

2.2.1 A utilização do cimento

Altos percentuais de cimento aplicados na confecção de alguns representantes dos concretos de ultra - alta resistência (podendo atingir os 1000 kg/m³), são indicados como uma das maiores desvantagens dos CUAR (CWIRZEN, CWIRZEN E PENTTALA, 2008).

De fato algumas pesquisas utilizam porcentagens desmedidas de cimento em sua composição, vide Tabela 6, como nos estudos conduzidos por Talebinejad et al. (2004) na Universidade de Tehrân, Iran. Para alcançar resistências na faixa de 200 a 350 MPa os pesquisadores relatam ter utilizado de 1300 a 2105 kg/m³ de cimento e ainda adição de 25 a 30% de sílica ativa, alcançando o máximo valor de 309 MPa.

TABELA 6. CONSUMO DE CIMENTO EM TRAÇOS DE CUAR.

Pesquisadores Consumo de cimento (kg/m³) Resistência (MPa)

Talebinejad et al. (2004) 1300 – 2105 200 – 309

Vanderlei (2004) 874 200 - 210

Yazici et al. (2009) 498 + adições minerais 190 - 206

Henche e Alessi (2011) 734 170 - 186

FONTE: Presente estudo.

Altos resultados podem ser obtidos utilizando uma dosagem muito menor de cimento por metro cúbico, como por exemplos no trabalho de Yazici et al. (2009) onde com 498 kg/m³ mais o acréscimo de adições minerais, foi atingido 206 MPa com cura a 28 dias na água e 250 MPa utilizando cura sob pressão. Existe ainda a preferência na utilização deste material é o fato da preferência pelo cimento com alta proporção de aluminato tri cálcico (C₃A) e silicato tri - cálcico (C₃S) para contribuir com altas resistências nas primeiras idades e baixa finura Blaine para possibilitar a melhor hidratação das partículas.

2.2.2 A importância da seleção e proporcionamento dos agregados

Os agregados presentes nos concretos convencionais (CC) quando submetidos a forças de compressão respondem a estas solicitações de maneira a gerar outras tensões de tração e cisalhamento na interface da pasta/agregado, gerando microfissuras nestas regiões. O tamanho e a intensidade das microfissuras geradas está diretamente relacionado com a extensão da zona de sobtensões de tração ou cisalhamento (VANDERLEI, 2004). Portanto, quanto maior o agregado maior o aparecimento de microfissuras na pasta, considerada o elo fraco do CC.

Por este motivo, nos CUAR os agregados graúdos são retirados da dosagem, sendo então selecionadas as partículas de no máximo 2,0 mm de diâmetro médio.

Utilizando esta redução, para Vanderlei (2004), se consegue reduzir o tamanho das microfissuras de origem mecânica (originada por carregamentos externos), química (originada pela retração autógena) e termomecânica (ocasionada pela expansão diferenciada entre a pasta e o agregado durante a aplicação do tratamento térmico).

A seleção do tamanho máximo da partícula é apenas o primeiro passo para a dosagem dos materiais secos nos CUAR, pois após esta etapa, se inicia o processo chamado de máxima densificação do concreto, também denominado de empacotamento das partículas granulares.

Por definição, o perfeito empacotamento das partículas acontece quando os espaços entre as frações maiores são preenchidos pela classe de partículas imediatamente inferior, formando uma distribuição granulométrica o mais homogênea possível (OLIVEIRA et al., 2000).

A Figura 21 apresenta uma representação gráfica computadorizada e teórica de como acontece à acomodação das partículas granulares no concreto. Este processo de densificação possibilita a diminuição de vazios no interior do concreto melhorando consideravelmente suas características mecânicas.

Figura 21. Visualização teórica do empacotamento de partículas.

FONTE: Fidjestol, Thorsteinsen, Svennevig (2012).

2.2.3 Utilização das fibras nos CUAR

As fibras normalmente utilizadas para confecção dos CUAR são fibras de aço reto, que apresentam pequena variação dimensional dependendo do fabricante, mas que em geral possuem de 0,2 a 0,3 mm de diâmetro nominal e comprimento de 12,7 a 13,0 mm.

No processo de fabricação destas fibras é aplicada uma fina camada de revestimento em bronze e por este motivo as fibras virgens possuem coloração dourada como indicado na Figura 22. Este revestimento desaparece durante o processo de mistura e já não é visível após a ruptura dos CUAR conforme a Figura 23. A função prevista dessas fibras dentro do CUAR exige que elas tenham um nível muito elevado de resistência mecânica, sendo a resistência mínima à tração especificada pelo fabricante de 2600 MPa.

Existem basicamente dois tipos de fibras utilizadas nos CUAR: as metálicas, as de polipropileno. As fibras metálicas visam impedir a quebra brusca do concreto, aumentando sua ductibilidade e dispensando, em alguns casos, a armadura de tração. Já as fibras de polipropileno são utilizadas para atenuar a fissuração causada pela retração plástica e no aumento das resistências dos concretos submetidos ao efeito direto do fogo, ao desgaste e ao impacto (SCOARES et al.

(2005).

Figura 22. Fibras metálicas tipo Dramix®.

FONTE: Catálogo produtos Ganzhou Daye Matallic Fiber Co. Ltd.

Figura 23. Fibras metálicas aparentes após ruptura de uma viga de CUAR em escala real.

FONTE: Graybeal, 2006 - A.

Corvez e Mazzacane (2012) explicam que na especificação técnica para a construção do museu MUCEM na França, houve uma exigência de um tipo específico de CUAR comercializado pela Lafarge com o nome comercial de Ductal®

AF, iniciais de Anti Fire (antifogo). Esta mistura utilizada para compor a estrutura da edificação contém fibra de polipropileno que possui a função de evitar o fenômeno de spalling a temperaturas superiores a 1000°C (LÉON, 2012).

Resplendino (2012) conduziu pesquisa sobre a utilização das fibras nos CUAR utilizando diferentes quantidades de fibras, vigas armadas ou não, protendidas e sem protensão. Estes experimentos buscavam o melhor entendimento dos efeitos combinados das fibras e das barras de aço nas vigas e também para definir as condições para a obtenção de uma ductilidade suficiente aos elementos estudados. Segundo ele, a investigação das fibras nos CUAR envolve as seguintes principais preocupações: estudo da incorporação das fibras na mistura, visando o melhor processo de orientação das fibras; otimização das dosagens a fim de controlar ou até limitar os efeitos da retração autógena nas primeiras idades; além da busca da melhor solução estrutural otimizada.