COMPORTAMENTO DO CONCRETO CONVENCIONAL EXPOSTO A
ALTAS TEMPERATURAS
MELLO, Alvaro Begnini de1
BELTRAME, Neusa Aparecida2
RESUMO
O concreto é conhecido por apresentar um bom desempenho perante altas temperaturas por possuir baixa condutividade térmica, não ser combustível e não exalar gases tóxicos. Entretanto, devido à composição heterogênea desse material, quando exposto a situações de incêndios, sofre alterações físicas, químicas e mecânicas que podem comprometer sua integridade estrutural. Com o objetivo de analisar o comportamento do concreto quando exposto a situações em que há um aumento de temperatura, foram moldados 36 corpos de prova, subdivididos em 4 grupos de 9 amostras, nos quais cada grupo possuía idades de cura distintas(3,7 e 28 dias). Cada grupo de amostra foi submetido a diferentes temperaturas (250º C, 500º C e 800º C), em uma mufla, durante um período de 30 minutos. Como uso para parâmetro de resistência inicial, um grupo não foi exposto a temperaturas dentro da mufla. Após submetidos às respectivas temperaturas, realizaram-se ensaios de compressão nas amostras. Analisando os resultados obtidos, observou-se que os corpos de prova com idades de 7 dias obtiveram a maior perda de resistência a compressão com o aumento da temperatura. A resistência das amostras diminuíu em 35,17% ao serem expostas a uma temperatura de 500º C. Quando expostos a temperaturas de 800° C, ouve uma perda de 86,40%. A partir dos 500º C as
amostras apresentaram patologias superficiais como fissuras e desplacamentos. Os ensaios realizados também mostraram que a massa do concreto decresce conforme o aumento de temperatura.
Palavras chave: Incêndio. Resistência. Temperatura. 1. INTRODUÇÃO
1
Graduando do Curso de Engenharia Civil pela Universidade Paranaense (UNIPAR)- Unidade de Cascavel/PR
O incêndio é um fenômeno que de fato pode ocorrer em qualquer tipo de edificação, sendo ocasionado por vários fatores, seja por um curto circuito em uma instalação elétrica ou por um vazamento de gás. Podendo provocar a sequelas de quem é exposto, geralmente pela inalação dos gases, ou pelo desmaio causado por eles, e posteriormente pelas queimaduras graves causadas pelas altas temperaturas.
Uma das principais causas de óbito durante uma situação de incêndio é o desabamento de elementos construtivos sobre os usuários ou equipe de combate. Esses desabamentos podem ocorrer devido ao aumento de temperatura atingindo a estrutura do material empregado na edificação.
Lorenzon (2014), cita que o concreto é um material comumente utilizado em construções civis. O mesmo é conhecido por ter um bom desempenho ao fogo, porém os danos causados no concreto devido a situações de incêndio podem denotar grandes perdas da sua capacidade resistente (COSTA e PIGNATTA, 2002 apud SILVA, 2009).
Segundo FIGUEIREDO, COSTA E SILVA (2002 apud MORALLES, CAMPOS e FAGANELLO, 2011), a temperatura provoca efeitos distintos no concreto, como a perda de resistência mecânica, esfarelamento superficial e fissuração, até a própria desintegração da estrutura. Esses efeitos na estrutura da edificação podem por risco o desabamento da mesma e ainda comprometer a segurança de quem reside nela.
Elevar a pesquisa relacionado ao concreto exposto a altas temperaturas é de grande relevância para prever comportamento do mesmo em situações de incêndio.
Por meios de ensaios realizados com amostras de concreto, o trabalho aqui proposto, pretende mostrar como o concreto se porta ao ser exposto a temperaturas nas quais não é produzido para operar, avaliando sua perda de resistência, mudança de características físicas, assim como a variação da sua massa.
1.1 JUSTIFICATIVA
Os objetivos fundamentais da segurança contra incêndio são minimizar o risco à vida e reduzir a perda patrimonial. Contudo, uma das principais causas de óbito durante uma situação de incêndio é o desabamento de elementos construtivos sobre os usuários ou equipe de combate.
Segundo Lorenzon (2014), o concreto é um material de emprego muito comum na construção civil nos mais diversos tipos de estruturas, sendo também um material cujas estruturas química e física são muito complexas em temperatura ambiente, tornando-se ainda mais complexas com a exposição ao calor. Tanto a pasta de cimento quanto o agregado são constituídos de elementos que se alteram e se decompõe, em maior ou menor grau perante a exposição (LIMA, 2004).
Sabe-se que mudanças nas propriedades do concreto quando expostas a altas temperaturas contribuem para a perda de resistência mecânica, afetando consequentemente a segurança da estrutura estrutural da edificação.
Visando aprofundar o estudo relacionado ao concreto, o objetivo principal deste trabalho é verificar a sua resistência quando exposto a diferentes temperaturas, prevendo então, o seu comportamento em situações de incêndio.
1.2 PROBLEMA
A elevação gradual de temperatura provoca efeitos distintos no concreto, entre eles, a alteração na coloração, perda de resistência mecânica, esfarelamento superficial e fissuração, até a própria desintegração da estrutura (FIGUEIREDO, COSTA E SILVA, 2002 apud MORALLES, CAMPOS, FAGANELLO, 2011).
Porém os estudos acadêmicos levantados em torno do concreto exposto a altas temperaturas não são muitos, sendo que a pesquisa proposta é de extrema importância para a análise desse material assim como a segurança em uma situação de incêndio. Desse modo, a que temperatura o concreto tende a perder suas propriedades?
1.3 HIPÓTESES
Estudos indicam que os principais componentes do cimento sendo o C-S-H, CaCo3 e Hidróxido de cálcio, tem suas características originais alteradas com o aumento gradual de temperatura, ocasionando a perda de resistência do concreto.
Pesquisas já realizadas mostram que a 200º C os agregados constituintes no concreto começam a sofrer dilatações. A 300º C o gel C-S-H sofre uma intensificação na sua hidratação, entre 500 e 600º C o Hidróxido de Calcio é rapidamente desidratado, a 700cº C o CaCO3 se transforma em CaO e libera CO2.
Analisando os estudos realizados, sugere-se como hipótese que as alterações realizadas nos componentes do concreto, levará a perda de resistência mecânica do mesmo, desse modo, espera-se que a resistência das amostras a serem ensaiadas diminuirá conforme o aumento de temperatura a elas aplicada.
1.4 OBJETIVO DOS ESTUDOS
O trabalho proposto, possui como objetivo geral avaliar a resistência a compressão do concreto convencional exposto a altas temperaturas. Tendo como objetivos específicos a exposição dos corpos de prova a altas temperaturas em um período de 30 minutos, ensaio a resistência a compressão após a exposição, análise visual das alterações decorridas da elevação de temperatura e avaliação da perda da massa do concreto após a exposição.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA
De acordo com Gouveia (2001), os fenômenos desconhecidos sempre causaram temor à humanidade e, com isso, o desejo de decifrá-los e dominá-los. Para o autor, o fogo pode ser um exemplo típico disso, sendo uma fonte de destruição, mas que é progressivamente transformado em um manancial de calor e ferramenta de ampla utilização. O fogo ainda pode causar assombro por ser um
elemento que se pode originar a partir de muitos parâmetros. Desta maneira, não é possível determinar como, onde ou com que severidade os incêndios ocorrerão.
Como é conhecido o concreto hoje, pode-se dizer que é um material novo. Até o final do século XIX os materiais usuais para o emprego de construções era a madeira, que embora abundante na época, apresentava problemas de durabilidade e combustão (muitas cidades sofreram sinistros de grandes proporções). A alvenaria de pedras ou de tijolos foi o sistema estrutural empregado nas obras mais importantes (CARVALHO, 2008).
De acordo com Couto (et al, 2013), hoje em dia o concreto é o material mais utilizado na construção civil, sendo um material heterogêneo composto por cimento, água e agregados como pedra, areia, etc., e ainda podendo ter suas caraterísticas alteradas com o emprego de aditivos, que quando misturados, esses elementos recebem o nome de dosagem e formam uma liga que poderá ser moldada, podendo ter várias aplicações e assumindo inúmeras formas. A preparação do concreto pode ser feita manualmente ou em betoneiras no próprio canteiro de obras (COUTO et al, 2013).
Segundo Costa e Pignatta (2002), o concreto é conhecido por sua boa resistência ao fogo, do ponto de vista da segurança contra incêndios, o concreto é de fato vantajoso devido ao fato de ser incombustível, possuir baixa condutividade térmica e não exalar gases tóxicos quando submetido a altas temperaturas. Contudo os danos causados no concreto podem denotar grandes perdas na sua resistência. Cánovaz (2004) cita que o concreto é um material composto por distintas fases tanto em nível macroscópico quanto em nível microscópico, e quando é exposto a altas temperaturas sofre alterações físicas, químicas e mecânicas. Ainda de acordo com o mesmo, são vários os fatores que influenciam o grau de alteração do concreto em altas temperaturas, como exemplo o tempo de exposição ao fogo, a temperatura máxima atingida, a velocidade do resfriamento, a dosagem e o tipo de materiais empregados.
Kutzing (2002), afirma que as alterações do comportamento do concreto exposto a altas temperaturas são resultantes da evaporação da água presente na matriz cimentícia, sob forma livre ou combinada, durante o processo de aquecimento.
“As águas livre e capilar presentes na pasta de cimento
começam a evaporar após a temperatura de 100°C, retardando o aquecimento do concreto. A evaporação total da água capilar ocorre entre 200°C e 300°C, mas neste patamar ainda não são significativas as alterações na estrutura do cimento hidratado, bem como seu reflexo na resistência do concreto.” (LIMA, et al, 2004 p.10)
Evidências empíricas indicam que, durante um incêndio, em um concreto com um certo grau de umidade, exposto a um elevado gradiente de temperatura, pode ocorrer o desplacamento das camadas superficiais quentes das camadas interiores mais frias (LIMA et al, 2004).
De acordo com Phan e Carino (1998), os desplacamentos resultam em danos consideráveis à estrutura, pois ocorrem perdas bruscas na resistência do concreto que podem levar, até mesmo, ao colapso dos elementos estruturais aquecidos. Com isso, entender os mecanismos que levam à sua ocorrência se torna de extrema importância.
Um experimento realizado por Andressa Lorezon (2014), teve como analise a coloração do concreto exposto em altas temperaturas, no qual foi observado mudanças na pigmentação do corpo de prova ensaiado, mencionando que os corpos de prova ficaram com um tom esbranquiçado (2014). Com o aumento de temperatura exercida sobre o concreto, os agregados também sofrem modificações, afetando a característica do concreto.
“Os agregados ocupam de 60 a 80% do volume do concreto e,
portanto, a variação de suas propriedades durante o aquecimento pode influenciar significativamente as características do material. Em primeiro lugar, cabe lembrar que os diferentes agregados adicionados à mistura não apresentam o mesmo coeficiente de dilatação térmica, levando ao aparecimento de expansões internas com diferentes intensidades. Muitas vezes estas expansões são aumentadas por transformações estruturais ocorridas na estrutura interna de certos agregados, como é o caso dos silicosos” (LIMA et al, 2004, p.10).
Segundo Mehta e Monteiro (1994), a estrutura do concreto é altamente heterogênea e complexa, em termos de visualização, uma amostra de concreto é identificada por ser composta de partículas de rocha com variadas formas e tamanhos, distribuídas em um meio ligante, constituído de uma massa contínua de pasta endurecida. Em termos microscópicos, duas fases da estrutura do concreto não estão distribuídas homogeneamente uma em relação à outra, nem são em si mesmas homogêneas. Ocorrem situações onde a pasta pode ser densa a um nível extremo, comparável ao agregado graúdo, e outras, onde a pasta é altamente porosa, ocasionando uma estrutura com vazios capilares.
Há uma interface entre a pasta de cimento e as partículas de agregado que se apresentam como uma camada delgada denominada de zona de transição. Geralmente, a zona de transição, por sofrer acúmulo de água, é menos resistente que as demais fases do concreto. Assim sendo, inúmeros aspectos relacionados ao comportamento do material só podem ser entendidos e explicados quando as propriedades desta região são analisadas (MEHTA & MONTEIRO, 1994). Os autores ainda citam que os principais cristais que formam a pasta endurecida presente na estrutura do concreto são os silicatos hidratados de cálcio
(genericamente denominados de C-S-H), responsáveis pela resistência do material, o hidróxido de cálcio (CH) e os compostos menores, que contém aluminatos e/ou sulfato. Todos sofrem transformações com a perda de umidade decorrente da ação das altas temperaturas.
A desidratação do gel do C-S-H se inicia aos 100º C e se intensifica aos 300º C, terminando próximo aos 400º C, neste período ocorre uma redução do da agua de gel o que ocasiona a formação de silicatos anidros e CaO, responsáveis pelas fissuras na estrutura do concreto, diminuindo sua resistência. O fato das partículas anidras não serem afetadas pela variação de temperatura não interfere no fato em que a maneira de como elas estão ligadas ao restante da pasta pode ser alterada, visto que a zona de transição entre os agregados e a pasta consiste em uma região mais fraca, que desidrata com maior facilidade e, consequentemente, é mais suscetível a fissuração (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Alonso (et al, 2003) cita que a quantidade de portlandita decresce até 100° C, devido à desidratação e à carbonatação, que se acelera em atmosferas ricas em CO2, como é o caso de muitos incêndios. Na temperatura de 530° C, a portlandita rapidamente se decompõe e é transformada em óxido de cálcio (CaO). Durante o processo de resfriamento, este óxido pode se re-hidratar, formando novamente a portlandita, o que causa expansões que acabam por contribuir para o aparecimento de fissuras no concreto. A portlandita assim formada apresenta um arranjo cristalino menos estável e sofre processo de decomposição a temperaturas mais baixas que a original.
3 MATERIAIS E METODOS
Neste trabalho foi avaliada a redução da resistência à compressão do concreto de classe de resistência C25, com idades de 3, 7 e 28 dias, produzido na instituição de ensino UNIPAR (Universidade Paranaense) sendo submetido a temperaturas de 250º C, 500º C e 800º C, através de uma abordagem experimental. Para tal, foram ensaiados corpos-de-prova cilíndricos em forno mufla, verificando a influência de
diferentes picos de temperatura sobre a resistência a compressão do concreto. Nos itens a seguir são descritos os procedimentos adotados na realização do experimento.
3.1 MATERIAIS
Os materiais utilizados para a produção do concreto, objeto desta pesquisa, consistem em agregado graúdo, agregado miúdo, cimento e água. O agregado graúdo é de origem basáltica denominado brita 1. O agregado miúdo utilizado neste trabalho é constituído de areia natural (fina), sendo usado cimento Portland do tipo CPV-32 como aglomerante.
3.2 MÉTODOS E CORPOS DE PROVA
Este trabalho foi elaborado com uma amostra de 25 MPa, sendo composta por 36 corpos-de-prova cilíndricos de dimensões 10 cm x 20 cm. A amostra foi dividida em 3 grupos de 12 corpos-de-prova, os quais foram aquecidos nos níveis de temperatura indicados na Tabela 1.
Tabela 1 – Esquematização dos ensaios
Temperatura 3 Dias 7 Dias 28 Dias Total de amostras comprimidas
20 °C (ambiente) 3 3 3 9
250 °C 3 3 3 9
800 °C 3 3 3 9
TOTAL: 36
3.2.1 Traço do concreto
O traço adquirido neste trabalho é apresentado na tabela 2, sendo obtido através do método ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), com consistência fixada em 90 ± 10 cm. As propriedades dos materiais foram adquiridas por meio de ensaios em laboratório, também tendo seus valores apresentados na tabela citada anteriormente.
Tabela 2 – Propriedades dos materiais e traço do concreto.
Massa especifica (kg/m3) Massa unitária (kg/m3) Modulo de finura Consumo (kg/m3) Traço
Cimento (kg/m3) 3120 - - 410,52 1
Areia (kg/m3) 2685 1295 1,39 671,25 1,63
Brita (kg/m3) 2880 1460 4,13 1219,1 2,96
Agua 1000 - - 195 0,475
3.2.2 Moldagem e cura
Foram moldados corpos-de-prova com idades de 3, 7 e 28 dias, sendo de cura normal. Com todos os materiais necessários separados e os moldes preparados com desmoldante do tipo óleo minerais, iniciou-se a mistura manualmente dos materiais em um recipiente com dimensões de 62,2 cm de largura e 144,60 cm de comprimento. Posteriormente, foram moldados os corpos-de-prova através de adensamento manual utilizando uma haste de aço com 600mm de comprimento e 16mm de diâmetro, sendo realizados 15 golpes, obedecendo a
norma NBR 5738/2015 (Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto).
Após 24 horas, após a moldagem de cada grupo de amostra, os corpos-de-prova foram retirados do molde e armazenados em temperatura ambiente de 20ºC para posteriormente serem submetidos aos ensaios.
3.2.3 Exposição a altas temperaturas
Para a simulação do fogo, foi utilizado um forno mufla da marca Quimis, com capacidade de 800ºC, situada na instituição de ensino Unioeste em Cascavel-PR.
Com fins de se obter resistências iniciais distintas, os corpos-de-prova foram moldados com idade de 3, 7 e 28 dias. Sendo os mesmos aquecidos a níveis de temperatura de 250º C, 500º C e 800º C. Submetidos a resfriamento lento, as amostras foram expostas durante um período de tempo de 30 minutos, pois segundo a NPT 008 (2012), esse é o tempo mínimo estabelecido para o cálculo de TRFF (Tempo Requerido de Resistência ao Fogo), ou seja, o tempo em que um material precisa resistir ao fogo antes da sua ruptura.
Como uso para parâmetro de resistência inicial, um grupo de amostras de 9 corpos de prova não foram expostos a temperaturas dentro da mufla.
Rodrigues (1994) cita que ocorrem poucas alterações na resistência do concreto até 300º C e que acima dos 800º C ocorrem perdas significativas da resistência. Portanto, foram ensaiados corpos-de-prova à temperatura de 250º C, 500º C e 800º C para determinar a perda de resistência com o aumento da temperatura.
3.2.4 Resistência a compressão do concreto submetido a altas temperaturas Após exposição a altas temperaturas no forno mufla, os corpos-de-prova foram resfriados em temperatura ambiente e capeados com gesso. Sendo posteriormente rompidos por compressão em uma prensa, situada no laboratório de
materiais de construção na instituição de ensino UNIPAR (Universidade Paranaense).
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 RESULTADOS OBTIDOS
A tabela 4, apresenta os valores de resistência à compressão em MPa para cada temperatura em que as amostras foram expostas. Para cada grupo de corpos de prova ensaiados, é apresentada a média aritmética, assim como o desvio padrão e o coeficiente de variação. Os corpos de prova que não foram levados à mufla foram rompidos para estabelecer um parâmetro inicial de análise. Os mesmos são demonstrados na tabela como 20º C, levando em consideração este valor para a temperatura ambiente.
Tabela 4 – Resistencia a compressão das amostras
Temperatura (Cº)
RESISTENCIA (MPA) 3 DIAS
CP1 CP2 CP3 MÉDIA Desvio Padrao Coef. Variaçao
20 Cº 23,60 18,80 19,10 20,50 2,69 13,12 250 Cº 13,70 17,50 12,90 14,70 2,46 16,72 500 Cº 11,40 12,00 13,50 12,30 1,08 8,79 800 Cº 6,50 4,00 6,80 5,76 1,54 26,69 7 DIAS 20 Cº 27,40 23,70 18,00 23,03 4,74 20,56 250 Cº 16,50 14,30 11,10 13,96 2,72 19,45 500 Cº 13,10 14,70 16,40 14,93 1,65 11,05 800 Cº 3,90 2,40 3,10 3,13 0,75 23,98 28 DIAS 20 Cº 20,80 20,42 21,30 20,84 0,44 2,12 250 Cº 21,90 20,60 22,00 21,50 0,78 3,63 500 Cº 18,60 16,20 18,10 17,63 1,27 7,18 800 Cº 4,80 3,10 4,50 4,13 0,91 21,97
A tabela 5 mostra a perda de massa para cada temperatura na qual os corpos de prova foram expostos, sendo demonstrados em idades de 3, 7 e 28 dias.
Tabela 5 – Perda de massa das amostras ensaiadas
Temperatura
MASSA (kg)
3 DIASCP1 CP2 CP3 MÉDIA Desvio Padrao Coef. Variaçao
20 Cº 3,80 3,80 3,82 3,80 0,01 0,30 250 Cº 3,72 3,70 3,72 3,71 0,01 0,31 500 Cº 3,56 3,54 3,54 3,54 0,01 0,33 800 Cº 3,50 3,50 3,52 3,50 0,01 0,33 7 DIAS 20 Cº 3,79 3,78 3,80 3,79 0,01 0,26 250 Cº 3,72 3,72 3,76 3,73 0,02 0,62 500 Cº 3,62 3,62 3,62 3,62 0,00 0,00 800 Cº 3,56 3,56 3,58 3,56 0,01 0,32 28 DIAS 20 Cº 3,84 3,82 3,84 3,81 0,01 0,35 250 Cº 3,73 3,77 3,80 3,76 0,04 0,93 500 Cº 3,60 3,58 3,60 3,59 0,01 0,24 800 Cº 3,56 3,55 3,58 3,56 0,02 0,45
4.2 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 4.2.1 Resistência à compressão
O gráfico apresentado na figura 1 demonstra a variação de resistência à compressão do concreto submetido a altas temperaturas em três idades de cura distintas, em um período de 30 minutos. Nota-se que as amostras ensaiadas com 3 dias de cura teve sua resistência a compressão diminuída conforme o aumento de temperatura. Essa resistência diminuiu em 28% quando as amostras foram
submetidas a 250º C, tendo uma redução de 40% quando submetidas a 500º C, e tendo uma perda de resistência de 71,90% ao atingir picos de 800º C.
Para as amostras ensaiadas com 7 dias de cura, após submetidas as temperaturas propostas, os resultados indicam que houve uma redução de 39,38% na resistência a compressão do concreto ao ser exposto a 250º C, porém quando submetido a 500º C obteve um ligeiro aumento de resistência de 6,94%, e ao atingir picos de 800º C, a perda de resistência total do concreto foi de 86,40%.
Os resultados obtidos com as amostras cujo o período de cura foi de 28 dias, mostram que os corpos de prova expostos a 250º C obtiveram um acréscimo de 3,16% em sua resistência, passando a perder 15,40% ao ser submetido a 500º C, e quando expostos a picos de 800º C sua perda de resistência foi de 80,18% em relação a resistência inicial.
Figura 1 – Gráfico de variação de resistência
Observa-se que as mostras, para todas as idades de cura, possuem uma redução mais acentuada de resistência a compressão após serem expostas a temperaturas de 500º C. Conforme Castellote (et al. 2003), neste nível de
0 5 10 15 20 25 0 250 500 800 R e si st e n ci a a c o m p re ss ã o ( m p a )
Temperaturaº C
3 dias 7 dias 28 diastemperatura ocorre a dissociação do C-S-H em CaO e água, visto que a principal função do C-S-H é manter a pasta de cimento unida por meio de ligações químicas e das forças coesivas de Van der Waals, contribuindo satisfatoriamente para a resistência do concreto. Notou-se também que no último pico de temperatura ensaiado, 800º C, a perda de resistência para todas as amostras com 3, 7 e 28 dias de cura foi superior a 70%.
4.2.2 Variação da massa da amostra devido ao aumento da temperatura
A figura 2 indica a perda de massa dos corpos de provas expostos a altas temperaturas. Os resultados indicam que a perda de massa, ao atingir picos de 800º C, é de 7,89% para amostras com 3 dias de cura, 6,06% para 7 dias, e 6,56% para amostras com 28 dias de cura.
Figura 2 – Gráfico de variação de massa
3,3 3,35 3,4 3,45 3,5 3,55 3,6 3,65 3,7 3,75 3,8 3,85 0 250 500 800 M a ss a ( k g )
Temperatura Cº
3 dias 7 dias 28 dias4.2.3 Aspecto visual dos concreto corpos de prova
Após serem submetidas a temperaturas de 250º C, 500º C e 800º C, os corpos de prova apresentaram mudanças nas suas características físicas, como fissuras, rachaduras, desplacamento e alteração na coloração.
A figura 3 demonstra a variação na coloração das amostras de concreto conforme o aumento de temperatura. Foi possível perceber que, após a submissão a 250º C, os corpos de prova ficaram com um tom mais claro, e com uma cor mais uniforme.
Segundo Cánovaz (1988), no processo de elevação da temperatura o concreto sofre uma série de mudanças na coloração, especialmente quando os agregados são silicosos e calcários, devido a presença de componentes ferrosos nos mesmos. Lima (2005) complementa que as alterações calorimétricas são mais acentuadas para os agregados ricos em sílica do que nos calcários.
Figura 3 – Mudança de coloração nas amostras
A figura 4, mostra as mudanças físicas na seção transversal das amostras. Assim como há uma variação de coloração, também é possível notar alterações físicas após a exposição a temperaturas acima de 500º C.
Como mostra a figura 5, a partir da temperatura de 500º C, as amostras de concreto começaram a apresentar pequenas fissuras e desplacamentos, na qual essas mesmas patologias aumentam consideravelmente quando o concreto exposto a 800º C, como indica a figura 6. Os desplacamentos que ocorrem a partir de 500º C são um fenômeno conhecido como spalling, onde Kalifa (et. al. 2000, apud SOUSA, 2009), observa que é o resultado de dois principais processos independentes, que ocorrem simultaneamente no interior do concreto aquecido. O primeiro deles é conhecido por processo termo-mecânico, sendo associado ao aparecimento de tensões geradas pelos gradientes térmicos que ocorrem na estrutura. O segundo é de origem termo-hidráulica e está associada à transferência de ar, vapor e água através da rede de poros, resultando no aparecimento de gradientes de pressão no interior do concreto com subsequentes acréscimos de pressão nos poros.
Segundo Cánovas (1998), as fissuras superficiais presentes nas amostras é resultado da desidratação do gel do C-S-H durante o processo de aquecimento do concreto, que inicia em 100° C, se intensifica aos 300º C e termina próximo de 400° C. Neste período ocorre uma redução progressiva da água de gel, com formação de silicatos anidros e CaO, ocasionando a deterioração do concreto.
Figura 6 – Patologias no concreto exposto a 800º C
A figura 7 mostra que após o rompimento dos corpos de prova, notou-se que para cada temperatura em que o concreto foi exposto, houve uma projeção de deformação.
5 CONCLUSAO
O desenvolvimento do presente estudo possibilitou uma análise de como o concreto de 25 MPa para o estudo em questão se comporta frente a uma situação onde há um acréscimo de temperatura, como no caso de um incêndio. Quando o concreto é exposto a altas temperaturas, além de ter sua resistência afetada, também sofre influência em suas características físicas. Nota-se o surgimento de fissuras, deslocamentos superficiais e alteração na sua coloração.
A perda da resistência a compressão em função do aumento de temperatura das amostras com 3 dias de cura corroboram para a hipótese sugerida no trabalho, onde a perda de resistência do concreto foi de 28% quando exposto a 250º C, 40% quando submetido a 500º C, e quando atingindo pico de 800º C sua perda de resistência foi de 71,90%.
Analisando os 3 períodos de cura dos corpos de prova após serem submetidos a altas temperaturas, percebe-se que a resistência a compressão do concreto diminui de forma mais significativa após atingir 500º C, conforme prescreve as literaturas, é nesta temperatura que ocorre a dissociação do C-S-H (silicato de cálcio hidratado), em CaO e água.
Assim conclui-se que os resultados obtidos evidenciam perdas consideráveis da resistência à compressão quando o concreto exposto a altas temperaturas. Isso mostra que o concreto, apesar de ter um bom desempenho em situações de incêndio, não está livre de sofrer consequências negativas com o aumento de temperatura, o que impactua de forma direta na segurança de uma estrutura, automaticamente interferindo na segurança dos usuários da mesma.
Para a realização de futuros trabalhos relacionados ao concreto exposto a altas temperaturas, sugere-se a realização de ensaios com um número maior de corpos de prova, com diferentes idades de cura, assim como a exposição em diversas temperaturas, a fim de se adquirir um número maior de informações, aprofundando a pesquisa sobre o assunto.
6 REFERENCIAS
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