MELINA BURATTO RODRIGUES
ACABAMENTO DE ESTRUTURA EM CONCRETO APARENTE – ESTUDO DE CASO
Palhoça 2018
MELINA BURATTO RODRIGUES
ACABAMENTO DE ESTRUTURA EM CONCRETO APARENTE – ESTUDO DE CASO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheira Civil.
Orientador: Prof. Ildo Sponholz, MSc.
Palhoça 2018
Este trabalho é dedicado àqueles que não medem esforços para alcançarem seus objetivos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Ser Superior, que nos une, nos fortalece, e nos guia sempre, para que continuemos a buscar sabedoria com o objetivo de sermos sempre melhores do que já somos.
À minha família, e aos meus pais, pelo esforço em prover o que fosse necessário para que fossemos cidadãos de bem.
Agradeço à minha madrinha, Anne Groth, por ser meu exemplo de pessoa, profissional, em quem eu me inspiro a ser sempre melhor, e também não mede esforços para que eu obtenha sucesso.
Ao meu namorado Luigi, pelo companheirismo, dedicação e amor, por estar comigo em todas as etapas deste trabalho, me motivando, dando apoio e puxões de orelha quando necessário.
À Diprotec, pela atenção e por ter fornecido as amostras necessárias para realização deste trabalho.
Ao Jacó da Plastimper, por ter compartilhado seu conhecimento no assunto, e também pelo fornecimento de amostras.
Aos meus amigos e colegas da faculdade, hoje formados e engenheiros, por quem tenho um carinho e admiração enormes.
Agradeço a todos meus amigos e primos, pela amizade e compreensão da minha ausência no decorrer da minha graduação e realização deste trabalho.
Aos professores da Universidade do Sul de Santa Catarina por todos os ensinamentos e conhecimentos compartilhados.
Ao professor Ildo Sponholz pela sua orientação e disponibilização de equipe para a realização de amostras necessárias para a produção deste trabalho.
‘There is freedom waiting for you, on the breezes of the sky, and you ask, "What if I fall?" Oh, but my darling, what if you fly?’ (HANSON, Erin).
RESUMO
O concreto era empregado em edificações antes mesmo da Idade Média, sendo abandonado durante esta época e da Renascença, enquanto na segunda metade do século XIX o material voltou a ser utilizado pela sua característica fluída, dando aos arquitetos novas oportunidades, em função da sua maleabilidade e trabalhabilidade, permitindo diversas formas, por sua resistência à compressão e ao fogo. No entanto, sua aparência original só fora reconhecida em meados do século XX, onde a produção arquitetônica modernista desenvolvida desempenhou uma grande influência em obras espalhadas pelo mundo, e pela falta de conhecimento na época, as obras em concreto aparente vêm sendo ameaçadas pela falta de cuidados específicos em projetos, execução e manutenção, sofrendo processo de degradação pela falta de manutenção, e muitas vezes em ambientes agressivos. Este trabalho teve como objetivo esclarecer materiais e métodos para reparos em concreto aparente, através da realização de amostras com intuito de obter um resultado aplicável a uma edificação com necessidades de intervenção na estrutura em concreto aparente, como também explicitar fatores que contribuem para a ocorrência de falhas na execução de estruturas em concreto aparente.
ABSTRACT
Concrete was used in buildings before the Middle Ages, abandoned during this time and Renaissance, in the second half of the nineteenth century the material was again used for its fluidity, giving architects new opportunities due to their malleability e workability, allowing several shapes, and due to its resistance to compression and fire. However, its original appearance had only been recognized in the mid-twentieth century, where the modernist architectural production developed played a major role in works scattered throughout the world, and because of the lack of knowledge at the time, works in apparent concrete have been threatened by the lack and specific care in projects, execution and maintenance, undergoing a process of degradation due to lack of maintenance, and often in aggressive environments. The objective of this paper was to clarify materials and methods for repairs in apparent concrete by performing samples with the purpose of obtaining to be applicable to a building with intervention needs in the structure in apparent concrete, as well as to explain factors that contribute to the occurrence of failures in the execution of structures in apparent concrete.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Igreja St Jean Evangeliste, por Anatole de Baudot 1894 ... 16
Figura 2 - Garage Ponthieu, por Auguste Perret, 1907 demolida em 1970 ... 16
Figura 3 - Edifício Martinelli, 1925 - São Paulo ... 18
Figura 4 - Elevador Lacerda, 1930 - Salvador -BA ... 18
Figura 5 - Fundação Iberê Camargo, RS – Concreto Branco ... 25
Figura 6 - Casa Boaçava, Concreto Colorido ... 26
Figura 7 - Paul Sabatier Université, Toulouse - Fotogravação ... 28
Figura 8 - Ação autolimpante e despoluidora ... 29
Figura 9 - Diferença entre materiais sem e com propriedades fotocatalíticas ... 30
Figura 10 - Concreto translúcido ... 32
Figura 11 - Pavilhão Itália na Expo Shangai 2010 ... 32
Figura 12 – Interior do Palácio do Centenário em Wroclaw, na Polônia ... 43
Figura 13 - Convento La Tourette de Le Corbusier, 1960 ... 44
Figura 14 - FAU USP, 1961 por Vilanova Artigas e Carlos Cascaldi ... 45
Figura 15 - Clube Atlético Paulistano, 1958 por Paulo Medes da Rocha ... 45
Figura 16 - Palácio Itamaraty, em Brasília, por Oscar Niemeyer ... 46
Figura 17 - Concreto aparente ripado ... 46
Figura 18 - Concreto aparente como estrutura e vedação ... 47
Figura 19 - Concreto aparente manchado pela absorção natural da madeira ... 51
Figura 20 - Esquema de tipos de materiais e funções de reparo... 53
Figura 21 - Concreto aparente com falha na execução ... 54
Figura 22 - Recobrimentos dos poros do substrato pelo hidrofugante ... 56
Figura 23 - Imagem inicial da proposta ... 59
Figura 24 - Peça executada vista 1 ... 60
Figura 25 - Peça executada vista 2 ... 60
Figura 26 - Argamassa polimérica de reparo superficial e acabamento em concreto ... 61
Figura 27 - Dispersão cosmética cor cinza claro ... 62
Figura 28 - Cimento queimado na cor branca ... 63
Figura 29 - Hidrofugante à base de silano/siloxano ... 63
Figura 30 - Verniz acrílico à base de água ... 64
Figura 32 - Verniz Poliuretano bi componente - resina incolor à ser misturada com catalisador
... 65
Figura 33 - Mistura da argamassa ... 66
Figura 34 - Umedecimento da placa 1 e aplicação da mistura ... 66
Figura 35 - Superfície seca após a 1a demão Figura 36 - Aplicação da 2a demão ... 67
Figura 37 - 1ª demão da mistura de argamassa + dispersão cosmética ... 68
Figura 38 - 2a demão da mistura de argamassa + dispersão cosmética ... 68
Figura 39 - 1a demão dispersão cosmética ... 69
Figura 40 - 2a demão dispersão cosmética ... 69
Figura 41 - 1a demão cimento queimado ... 70
Figura 42 - 2a demão cimento queimado ... 70
Figura 43 – As 4 amostras recebendo 1a camada de proteção ... 71
Figura 44 - Aplicação da 2a camada de proteção ... 71
Figura 45 - Aplicação Verniz à base de solvente e Verniz Poliuretano ... 72
Figura 46 - 1a placa finalizada ... 72
Figura 47 - 2a placa ... 73
Figura 48 - 3a placa ... 73
Figura 49 - 4a placa ... 74
Figura 50 - Placa 1 Argamassa Quicktop ... 74
Figura 51 - Placa 2 Armassa Quicktop + Repacryl ... 75
Figura 52 - Placa 3 Repacryl ... 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Tipos de cimento fabricados no Brasil ... 19
Tabela 2 - Cores dos agregados ... 26
Tabela 3 - Composição característica do cimento despoluente ... 31
Tabela 4 - Classe de agressividade ambiental ... 34
Tabela 5 - Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal. ... 35
Tabela 6 - Exigência de durabilidade relacionadas à fissuração e à proteção da armadura, em função das classes de agressividade ambiental... 36
Tabela 7 - Relação Água/Cimento... 39
Tabela 8 - Tempo mínimo de cura de concreto conforme a relação A/C ... 49
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 12 1.1 OBJETIVOS ... 13 1.1.1 OBJETIVO GERAL ... 13 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 13 1.2 JUSTIFICATIVA ... 13 1.3 METODOLOGIA ... 14 1.4 LIMITAÇÕES DA PESQUISA ... 14 1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 14 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 15 2.1 O CONCRETO ARMADO ... 15 2.1.1 Histórico ... 15 2.1.2 Histórico no Brasil ... 17 2.1.3 Componentes... 18 2.1.3.1 Cimento ... 19 2.1.3.2 Agregados ... 20 2.1.3.3 Água ... 20 2.1.3.4 Aditivos ... 21 2.1.4 Generalidades ... 22 2.1.5 Tipos de concreto ... 23 2.1.5.1 Concreto Cinza ... 23 2.1.5.2 Concreto auto-adensável ... 23 2.1.5.3 Concreto Branco ... 24 2.1.5.4 Concreto Colorido ... 25 2.1.5.5 Concreto Fotografado ... 27
2.1.5.6 Concreto com efeito fotocatalítico ... 28
2.1.5.6.1 Concreto Autolimpante ... 29
2.1.5.6.2 Concreto despoluente ... 30
2.1.5.7 Concreto Translúcido ... 31
2.1.6 Durabilidade ... 32
2.1.6.1 Causas da deterioração do concreto ... 37
2.1.6.1.1 Água ... 37
2.1.6.1.3 Deterioração química ... 41 2.2 CONCRETO APARENTE ... 42 2.2.1 Histórico ... 42 2.2.1.1 No Brasil ... 44 2.2.2 Técnicas Construtivas ... 47 2.2.3 Técnicas de reparo ... 52
2.2.3.1 Argamassas de reparo e acabamento ... 52
2.2.4 Materiais de proteção... 55 2.2.4.1 Endurecedores ... 55 2.2.4.2 Hidrofugantes ... 55 2.2.4.3 Vernizes ... 57 2.2.4.3.1 Acrílicos ... 57 2.2.4.3.2 Poliuretano ... 58
3 DESENVOLVIMENTO DO ESTUDO DE CASO ... 59
3.1 CLASSIFICAÇAO DO ESTUDO ... 59
3.2 MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS ... 61
3.2.1 Placa 1... 65
3.2.2 Placa 2... 67
3.2.3 Placa 3... 68
3.2.4 Placa 4... 69
3.2.5 Aplicação dos materiais de proteção ... 70
3.3 RESULTADOS OBTIDOS ... 72
3.3.1 Comparativo ... 74
4 CONCLUSÃO ... 77
4.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 78
REFERÊNCIAS ... 79
ANEXOS ... 82
ANEXO A – FICHA TÉCNICA ARGAMASSA DE REPARO ... 83
ANEXO B – FICHA TÉCNICA DISPERSÃO COSMÉTICA ... 85
ANEXO C – FICHA TÉCNICA HIDROFUGANTE ... 87
ANEXO D – FICHA TÉCNICA VERNIZ ACRÍLICO À BASE DE ÁGUA ... 89
ANEXO E – FICHA TÉCNICA VERNIZ ACRÍLICO À BASE DE SOLVENTE ... 91
ANEXO F – FICHA TÉCNICA VERNIZ POLIURETANO BI-COMPONENTE ... 92
1 INTRODUÇÃO
O concreto nasceu como um material de construção destinado a substituir a madeira, a pedra, o tijolo e até o aço estrutural. No entanto, estes materiais, além de estruturalmente resistentes, eram também utilizados com uma finalidade estética, ficando muitas vezes aparentes, expostos à observação das pessoas. Com o concreto, porém, a história iniciou de forma diferente, visto que durante o século XIX, era considerado um material pouco atraente, de aspecto fosco e monótono, e sua beleza estética só passaria a ser reconhecida, portanto, em meados do século XX. (SILVA, 1995, apud OLIVEIRA, 2013).
Normalmente recomendado pelo seu baixo custo, resistência ao fogo e pela fácil trabalhabilidade, adquirindo formas que o arquiteto bem desejar, o material é formado pela mistura homogênea de cimento, agregados miúdo e graúdo, água, e com ou sem aditivos que interferem na sua cura, resistência, cor e fluidez. É o material de construção mais utilizado no mundo, participa ativamente do desenvolvimento mundial, por se tratar de matéria-prima destinada à construção de moradia e infraestrutura, assim como, ao ser construído, passa a fazer parte da composição da paisagem urbana, deixando sua marca de modo que influencie no valor cultural da cidade que o pertence.
A utilização do concreto aparente no país se deu graças ao arquiteto Charles Edouard Jeanneret, Le Corbusier, que ao vir para o Brasil na década de 1920, disseminou sua experiência e teorias, sendo grande influência para arquitetos brasileiros que viriam a desempenhar um papel importante no uso do material em sua forma natural e mudar o rumo da arquitetura brasileira.
Por aceitar diferentes formas, dar o conceito de ambiente industrial que hoje está em alta na arquitetura, o concreto aparente vem sendo empregado também obras residenciais e não mais somente em obras de grande porte ou obras públicas. Além de fácil produção, por dispensar revestimentos, acaba preservando a natureza, evitando extrações e emissão de poluentes, desde a fabricação dos mesmos até transporte e execução, e torna nulo o despejo de resíduos nocivos relacionados a estes materiais. Ao dispensar revestimentos, as patologias relacionadas aos mesmos, devido à diferença de comportamento em relação à dilatação térmica, umidade e outros agentes agressivos, faculta uma manutenção menos frequente, onerosa e extensa.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GERAL
Demonstrar e analisar, através de estudos bibliográficos e realização de amostras, diferentes soluções para reparo e acabamento em estruturas de concreto aparente.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a) Realizar pesquisa bibliográfica sobre fatores que contribuem para a ocorrência de reparos e proteção da estrutura.
b) Expor materiais e técnicas específicos para acabamento em concreto aparente que visem garantir sua durabilidade.
c) Alcançar diferentes soluções para diferentes tipos de reparo e acabamento em estruturas em concreto aparente.
d) Preparar e analisar amostras possíveis de serem levadas in loco para avaliação de correção e proteção.
1.2 JUSTIFICATIVA
O concreto é empregado em edificações antes mesmo da Idade Média, sendo abandonado durante esta época e da Renascença, e na segunda metade do século XIX o material voltou a ser utilizado pela sua característica fluída, dando aos arquitetos novas oportunidades devido sua maleabilidade e trabalhabilidade, permitindo diversas formas, por sua resistência à compressão e ao fogo. No entanto, de acordo com Silva (1995) sua aparência original só fora reconhecida em meados do século XX, onde a produção arquitetônica modernista desenvolvida desempenhou uma grande influência em obras espalhadas pelo mundo, e pela falta de conhecimento na época, as obras em concreto aparente vêm sendo ameaçadas pela falta e cuidados específicos em projetos, execução e manutenção, sofrendo processo de degradação pela falta de manutenção, e muitas vezes em ambientes agressivos.
Da mesma forma que o concreto aparente fora presente em obras públicas, industriais, obras conceito e de grande magnitude, ele continua sendo empregado hoje. O material vem sendo escolhido pelos arquitetos em obras residenciais, com sua aparência original, em estruturas mistas – concreto e estruturas metálicas – dando à edificação um
aspecto industrial. Sendo assim, tanto no aspecto histórico, quanto no atual, o estudo para restaurar estruturas em concreto aparente é fundamental para que o material, que tanto revolucionou a engenharia civil, continue contribuindo para o crescimento da mesma.
1.3 METODOLOGIA
O método de pesquisa utilizado nesse trabalho foi estudo de caso realizado por meio da observação participante, por ser uma das grandes tendências metodológicas nesse campo da administração, por permitir que se façam levantamentos, observações e experimentos que permitem atingir conhecimento sobre opiniões, atitudes, crenças e percepções dos indivíduos agentes de todo processo. (TRIVINÕS, 2007).
1.4 LIMITAÇÕES DA PESQUISA
Este trabalho foi feito com o intuito de investigar soluções para reparos e acabamentos em estruturas em concreto aparente, com uma certa limitação de materiais em comparação com os materiais existentes no mercado para este fim, devido ao tempo disponível para realização deste trabalho. Os reparos e acabamentos tratados visam homogeneidade e durabilidade, não sendo tratados reparos mais profundos, como corrosão da armadura e patologias no concreto decorrentes disto.
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente estudo está organizado em quatro capítulos. No primeiro capitulo é realizada uma breve introdução, contextualização e justificativa do tema assim como a definição dos objetivos, a metodologia aplicada e a presente descrição.
Após a introdução ao tema, o capítulo 2 aborda a revisão bibliográfica necessária para realização deste estudo. No capítulo três é tratado o estudo de caso e os resultados obtidos com o mesmo. O quarto capítulo finaliza com as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 O CONCRETO ARMADO
2.1.1 Histórico
O uso do concreto é herança milenar, desde antes de Cristo, as construções na Galileia já eram realizadas com esse material, e posteriormente foi usado em obra gregas e romanas. Mostrou que veio para ficar com a criação do Cimento Portland no século XIX, que ganhou esse nome devido à sua semelhança com as rochas da ilha de Portland, na Inglaterra. Em 1849, um barco foi construído em concreto armado, pelo francês Joseph Louis Lambot, constituindo assim a primeira obra feita deste conjunto de materiais, e revolucionando as técnicas da construção civil da época. Joseph Monier, ao ver o barco exposto em Paris, decidiu usá-lo para fazer jarros e caixas de cimento armado, e posteriormente reservatórios de grande porte e até uma ponte com um vão de 16,5m e 4m de largura, sendo assim ele o grande divulgador de peças de cimento armado, como era chamado na época.
Os alemães foram os responsáveis pela teoria mais completa de concreto, baseada em experiências e ensaios, sendo Gustavo Adolpho Wayss o responsável pela disseminação do material através da fundação da sua firma no norte da Alemanha em 1875. Após ter comprado a patente de Monier.
Segundo Bastos (2006), a primeira teoria consistente sobre o dimensionamento das peças de concreto armado surgiu com uma publicação de Mörsch, engenheiro e professor da Universidade de Stuttgart na Alemanha, em 1902. Suas teorias, que resultaram em ensaios experimentais, deram origem às primeiras normas para o cálculo e construção em concreto armado. A treliça clássica de Mörsch é uma das maiores invenções em concreto armado, permanecendo ainda aceita, apesar de ter surgido há mais de 100 anos.
Com o reconhecimento das grandes possibilidades de emprego do concreto em construções, a virada do século XIX foi um período de grandes avanços tecnológicos relativos à mistura e nos sistemas estruturais. Métodos de cálculo foram sendo aprimorados, e em decorrência disso, publicações técnicas e normas padronizando o uso do material foram publicadas. Desta maneira, o concreto passa a ser utilizado como expressão arquitetônica pelos arquitetos franceses Anatole de Baudot (igreja St. Jean Evangeliste, Paris 1894 – Figura 1), Auguste Perret (Garage Ponthieu 1907 – figura 2), Henri Sauvage, e pelo alemão Max Berg.
Figura 1 - Igreja St Jean Evangeliste, por Anatole de Baudot 1894
Fonte: Mihail Švarc, 2013
Figura 2 - Garage Ponthieu, por Auguste Perret, 1907 demolida em 1970
Fonte: Autor Desconhecido
Bastos (2006) cita que o concreto armado pode ter surgido da necessidade de se aliar as qualidades de resistência à compressão e durabilidade da pedra, com as resistências mecânicas do aço, com as vantagens de assumir qualquer forma com facilidade, e proporcionar a necessária proteção superficial do aço contra a corrosão. Portanto, são materiais que criam uma perfeita harmonia entre si, visto que o concreto resiste bem à compressão, e o aço à tração, já que a resistência à tração do concreto é de apenas 10% do valor sua resistência à compressão. Juntando-os, obtém-se um material ideal para resistir a
estes esforços combinados, sendo necessária a adequação do aço nas posições em que os esforços de tração são mais solicitados, um material foi feito para complementar o outro em esforços estruturais.
2.1.2 Histórico no Brasil
Angelo (2004, apud SILVA E SÁ, CYBULSKI, 2017, p.17) informa que o concreto armado no Brasil teve presença marcante no século XX, momento em que grandes construtoras alemãs trouxeram para o país este material. Na Europa, no século XIX, havia grandes descobertas, já o Brasil recentemente tinha saído de uma situação Colonial-Republicana, porém, estava aberto às evoluções presentes no mundo, recebendo-as sem grandes restrições. Considerando a involução tecnológica do Brasil, construtoras estrangeiras responsabilizavam-se pela importação dos engenheiros, mestres-de-obras e equipe técnica, cálculo das estruturas e projetos.
De acordo com Bastos (2006), as primeiras obras feitas no país foram a partir de 1901 – galerias de água em cimento armado, com 47m e 74m. Nos anos de 1908, 1909 e1910 foram construídas pontes de 9m, 5,4m e 28m de vão, respectivamente, estando a última ainda em ótimo estado de conservação. Foi através da vinda da companhia alemã de Gustavo Wayss para o Brasil, que executou diversas obras no país, como 40 pontes em concreto armado e foi responsável pela formação de especialistas nacionais, evitando a importação de mais estrangeiros, que a partir de 1924 quase todos os cálculos estruturais passaram a ser feitos no Brasil, destacando o engenheiro Emílio Baumgart. Podem ser citadas obras que até hoje são referencia no país, como o icônico Edifício Martinelli finalizado no ano de 1925, localizado em São Paulo, batendo o recorde mundial de 30 pavimentos na época (figura 3), assim como o Elevador Lacerda ano de 1930, localizado em Salvador (figura 4).
Figura 3 - Edifício Martinelli, 1925 - São Paulo
Fonte: Douglas Nascimento, 2016
Figura 4 - Elevador Lacerda, 1930 - Salvador -BA
Fonte: Grace Jornalista, 2010
2.1.3 Componentes
O concreto é um material composto, constituído por cimento, agregados miúdos e graúdos, água e ar. Pode também conter adições e aditivos químicos com a finalidade de melhorar ou modificar suas propriedades básicas.
2.1.3.1 Cimento
Bastos (2006) descreve que a principal matéria prima do cimento é o clínquer, que é formado basicamente por calcário e argila, cuja sua propriedade é ser um ligante hidráulico que endurece em contato com a água. O cimento Portland - que carrega este nome por ter sido descoberto em 1824, em uma região do mesmo nome, na Inglaterra, com aparência similar a das rochas do local – é um pó fino com propriedades aglomerantes, que depois de endurecido, mesmo que seja submetido à ação da água novamente, não se decompõe mais. As adições feitas no clínquer, após sua fabricação, são as responsáveis pelos diferentes tipos de cimento (tabela 1), dentre elas estão o gesso (controlador do tempo de pega), as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os carbonáticos.
Tabela 1 - Tipos de cimento fabricados no Brasil
Fonte: Bastos, 2006.
Os de uso mais comum no Brasil acabam sendo o CPII E-32, o CPII F-32, o CPIII-40 e também o CPV – ARI, muito utilizado em fábricas de estruturas pré-moldadas devido à sua alta resistência inicial. Sua nomenclatura é de acordo com a resistência à compressão característica do material, podendo ser de 25, 32 ou 40Mpa.
O cimento é o material que fornece a cor característica do concreto de cinza, podendo ter suas variações dependendo do tipo e fabricantes de cimento. Cimentos elaborados com argilas calcinadas podem resultar em concretos com tons de vermelho, assim como com a presença de escória de alto forno, podem apresentar tonalidade cinza ou azul esverdeada. Já o cimento branco, onde há redução de óxido de ferro na mistura, resultando em um concreto mais claro, há predominância de aluminato tricálcico, formando assim um concreto mais reagente a sulfatos, consequentemente não sendo indicado em áreas propícias ao ataque de sulfatos, como áreas com incidência de brisa marinha, por exemplo, evitando a formação de reações expansivas e deletérias.
2.1.3.2 Agregados
Segundo Bauer (1970 apud BASTOS, 2006, p.5), os agregados podem ser definidos como os materiais granulosos e inertes que entram na composição das argamassas e concretos. Por constituírem cerca de 70% da mistura final do concreto, os agregados são de extrema importância, e acabam sendo os materiais de menor custo. Reiterando que a dureza dos agregados deve atender aos requisitos estruturais e de durabilidade, levando em consideração as condições ambientais onde está inserido. Podem ser classificados como miúdos (diâmetro máximo 4,8mm) e graúdos (diâmetro a partir de 4,8mm), também podem ter origem natural (areia de rios e pedregulhos) quanto artificial (britas originárias da trituração de rochas). Os agregados graúdos podem ser classificados da seguinte maneira:
brita 0 – 4,8 a 9,5mm; brita 1 – 9,5 a 19mm; brita 2 – 19 a 38mm; brita 3 – 38 a 76mm; pedra-de-mão - > 76 mm.
Atualmente, a brita 1 é a mais utilizada nas usinas de concreto no país.
2.1.3.3 Água
É a água que possibilita as reações químicas de hidratação do cimento que irão ser responsáveis por garantir as propriedades de resistência e durabilidade do concreto, além de lubrificar as demais partículas, influenciando na plasticidade do concreto. O seu fator na mistura deve ser cuidadosamente controlado, uma vez que em excesso diminui
consideravelmente a resistência e durabilidade da estrutura, como veremos na seção de durabilidade do concreto armado adiante.
2.1.3.4 Aditivos
Os avanços da indústria química fizeram com que muitas mudanças nas características do concreto fossem possíveis, tanto no estado fresco quanto endurecido. Foram criadas estratégias para alterar fluidez sem interferir na resistência, retardar ou acelerar o tempo de pega, ou ainda diminuir a segregação e o consumo de cimento da mistura. Entretanto, não são raras as situações que demandam a combinação de dois ou mais aditivos para se obter um concreto com determinadas características, e quando utilizados em dosagens erradas, e sem a verificação dos componentes para controle de reações químicas com os componentes do concreto, colocam em risco o desempenho, a segurança e os custos da estrutura. Nakamura (2010) cita os principais tipos e funções de aditivos e adições:
a) Plastificantes redutores de água: aumentam o slump sem adição de água ou permitem reduzir a agua sem influenciar no slump, aumentando a resistência inicial e final. São elaborados a partir de lignosulfatos, ácidos hidroxicarboxílicos ou polímeros hidroxilados. Cautela ao utilizar em altas dosagens, por retardar o inicio da pega acaba elevando o risco de segregação e causa enrijecimento prematuro;
b) Superplastificantes redutores de água: mesmos efeitos do citado acima, porém com menores dosagens e concretos de alta performance. Enquanto os plastificantes reduzem 6% de água de amassamento, os superplastificante reduzem em torno de 20% à 25%(segunda geração). Sua composição é a partir de naftalenos- sulfonados e melamina-formaldeído. Os de terceira geração são constituídos por policarboxilatos, e a redução do fato a/c pode chegar a 30%. Cautela na utilização pelo risco de segregação e limitada duração do efeito fluidificante;
c) Aceleradores de pega: indicados para tamponamentos e concretos projetos, reduzem o tempo inicial de pega, adiantando as reações de cura e resistência inicial. São feitos com silicato, carbonato e o aluminato. Cautela ao utilizar produtos com cloretos como componentes, pois em contato com a armadura causam a corrosão da mesma;
d) Retardadores de pega: facilitam a aplicação do concreto em longas distancias e o lançamento de concreto em ambientes quentes. Os constituintes podem ser carboidratos(monossacarídeos, polissacarídeos, ácidos hidro-carboxilicos), bem como de produtos inorgânicos (sais de chumbo, fosfatos, boratos). Cautela no uso devido pois o retardo da pega faz o cimento consumir mais água na sua hidratação causando uma redução maior e um enrijecimento antecipado, levando à perda de trabalhabilidade.
2.1.4 Generalidades
De acordo com Bastos (2006), mesmo sendo o material mais utilizado em construções ao redor do mundo, o concreto ainda apresenta algumas desvantagens como reformas e adaptações mais trabalhosas, fissuração frequente e por diferentes causas, isolamento térmico e acústico efetivo ineficaz, e um peso próprio elevado;
peso específico γconc = 25 kN/m3 = 2,5 tf/m3 = 2.500 kgf/m3;
Entretanto, apesar das desvantagens, as inúmeras vantagens são o que fazem o concreto ser um dos materiais mais consumidos no mundo, ficando atrás somente da água. Podemos citar:
a) Economia
- principalmente no Brasil por ser um país rico em recursos naturais; b) Conservação
- o material apresenta uma boa durabilidade característica, respeitando a dosagem correta dos componentes, e diretrizes de cobrimento;
c) Formas variáveis e praticidade
- devido à sua característica plástica nos estágios iniciais, a forma fica sujeita à criatividade do arquiteto, tornando também a execução prática e rápida;
d) Resistente ao fogo e à choques/vibrações
- com a armadura protegida pelo cobrimento adequado, há uma resistência superior em comparação à outros sistemas construtivos, como também as reações de fadiga são menores;
e) Impermeabilidade
Segundo Ribeiro (2002), a tecnologia do concreto envolve várias fases. A primeira delas se trata da definição da dosagem, ou traço, a qual deve atender as condições requeridas de resistência, trabalhabilidade e durabilidade, que são propriedades fundamentais deste material. A segunda fase se refere à produção do concreto e envolve o transporte, o lançamento, o adensamento e a cura.
Ainda segundo Ribeiro (2002), a dosagem do concreto deve ser feita de modo a buscar a mistura mais econômica e com características capazes de atender às solicitações de serviço, utilizando materiais disponíveis. A NBR 6118:2014 estabelece requisitos gerais a serem atendidos em relação à dosagem, pois esta tem relação direta com a resistência e vida-útil da estrutura.
O concreto pode ainda sofrer alterações características devido à adição de aditivos químicos, que tem por função agregar alguns benefícios ao material, como: aceleração ou retardo do seu tempo de pega, incorporação de ar, redução de água de amassamento, maior plasticidade e até aumento de desempenho na resistência final, assim como na durabilidade através de adições minerais, como escórias de alto-forno e cinza volante. Além disso, podem reduzir o calor gerado a partir da hidratação do cimento, evitando assim o surgimento de fissuras de origem térmica.
2.1.5 Tipos de concreto
2.1.5.1 Concreto Cinza
Trata-se do concreto na sua forma comum como conhecemos, cuja cor é dada pela presença de ferro no cimento Portland, e a tonalidade é variável dependendo do teor de ferro presente na mistura, com a região da fabricante do cimento e também da relação água/cimento. Por ser o pioneiro, o concreto cinza acaba sendo o mais utilizado por dispensar tratamentos extras de estética, consequentemente o mais acessível e capaz de atender a maioria das necessidades.
2.1.5.2 Concreto auto-adensável
O concreto auto-adensável, por ter propriedades plásticas e fluidez elevadas através da adição de aditivos, apresenta um alto custo – segundo um estudo realizado pela Universidade Federal de Goiás; muitas vezes podendo chegar a uma diferença de preço 18,3%
comparado com o concreto convencional – no entanto pode trazer outros benefícios à construção, em especial no que se diz respeito à logística.
Segundo Watanabe (2006), o uso desde tipo de concreto soluciona problemas comumente apresentados no concreto convencional, como os nichos de concretagem ou o acabamento insatisfatório. Além disso, reduz a mão-de-obra, os equipamentos e o consumo de energia elétrica necessário para o adensamento e vibração do material. Por ter maior trabalhabilidade, o tempo para concretar uma laje cai de 4 horas com o concreto convencional para 1 hora e meia com o auto-adensável, permitindo uma menor exposição térmica do concreto dentro dos caminhões-betoneira e antecipa as operações da obra.
O concreto auto adensável é utilizado quando há necessidade de alta fluidez, e quando há limitações no uso de equipamentos, como:
Acabamentos com o uso de fôrmas em alto relevo; Acabamentos em concreto aparente;
Fundações com hélice-contínua ou parede diafragma; Regiões com restrição de ruído;
Peças pequenas, com muito detalhes ou formato não convencional; Estruturas com alta densidade de armadura.
2.1.5.3 Concreto Branco
Feito com o cimento Portland branco, e tendo resistência igual ou superior àquela do concreto convencional, este tipo de concreto pode ser usado nesta cor, ou como base para colorir o material e requer cuidados e controle na seleção de materiais básicos (desde a produção do cimento branco) e aditivos (cinza volante pode alterar a cor), não podendo ter a presença de combustíveis à base de gás e óleos na moagem. O cimento branco, por ser mais fino, acaba apresentando um calor de hidratação mais elevado na mistura do concreto e tempo reduzido de pega. Ribeiro (2010) cita que aditivos controladores de hidratação e superplastificante, que reduzem o volume da água de amassamento, são empregados no concreto branco, para prevenir falhas na concretagem.
Figura 5 - Fundação Iberê Camargo, RS – Concreto Branco
Fonte: Gustavo Ginjo (2012)
Por ter certas particularidades, a execução deste tipo de concreto requer, além dos cuidados básicos de concretagem de estruturas, cuidados específicos como:
a) Escolha e execução de formas e estanqueidade; b) Mão de obra especializada;
c) Escolha do desmoldante que não reaja com os componentes do concreto; d) Concreto auto-adensável para que se tenha coesão garantida do concreto,
evitando formação de bolhas e falhas;
Os custos do concreto branco em relação ao concreto cinza convencional, acabam sendo mais onerosos devido aos materiais utilizados e mão-de-obra especializada, entretanto, por possuir um alto grau de refletância, as edificações em concreto branco acabam sendo isolantes térmicos, reduzindo a transmissão de calor para o interior da edificação.
2.1.5.4 Concreto Colorido
No Brasil são mais utilizados para elementos decorativos e não estruturais. Podem ser feitos à base do concreto branco ou cinza, sendo adicionados pigmentos sintetizados pela indústria química e também óxidos metálicos (ferro, cromo, titânio, cobalto, manganês).
Figura 6 - Casa Boaçava, Concreto Colorido
Fonte: Projeto IBRACON UTFPR, 2016
Os cuidados em relação à seleção de materiais e execução são similares aos procedimentos do concreto branco. A seleção de agregados, mesmo não ficando expostos, deve ser vista cuidadosamente levando em consideração as cores naturais dos minerais, como segue ne tabela 2.
Tabela 2 - Cores dos agregados
Fonte: Benini, 2005.
Os materiais que possuem variedade de cor e brilho, como os vítreos (agregados cerâmicos), junto com o quartzo translúcido são utilizados para complementar o efeito da cor do concreto, assim como as argilas, porém deve-se atentar quanto à liberação de compostos de ferro que podem ocasionar manchas na superfície.
São fatores que determinam a cor da superfície exposta a seleção e proporção dos materiais e o tratamento para acabamento da face exposta. Mesmo quando a cor do agregado predomina na superfície visível, a cor do cimento influi na tonalidade da massa. Enquanto o cimento cinza é compatível com todas as cores de agregado, o cimento branco, natural ou pigmentado amplia as possibilidades estéticas devido à variedade de cores. (RIBEIRO, R., 2010 p.53)
Ribeiro (2010) reitera ainda que para controle de cor e tonalidade dos concretos brancos e coloridos, podem ser feitas análises de cartas padrões ou empregados sistemas de medição de cor que utilizem cálculos e medições, como o sistema CIELAB.
2.1.5.5 Concreto Fotografado
Para se obter o concreto fotografado, deve-se utilizar o concreto auto-adensável (não pode o uso de desmoldantes e vibradores) e cimento de alta resistência inicial, e pode-se tanto utilizar técnica com o uso de desativante, quanto fôrmas em baixo relevo (conhecida como fotogravação). Com o uso do desativante, e um processo trabalhoso, que de acordo com Benini (2005, apud RIBEIRO, R, 2010 p.55) compreende as seguintes etapas:
a) Aplicação de desativante específico em placas rígidas, impresso ponto a ponto, conforme a fotografia. Tamanho e quantidade de pontos de acordo com a imagem;
b) Colocação das placas no fundo da fôrma;
c) Lançamento do concreto na fôrma, sobre a placa;
d) Após o endurecimento do concreto, a peça é retirada do molde;
e) Lavagem da peça com jato de água de alta pressão para retirar a argamassa estabilizada, ficando expostos os agregados.
A imagem é o resultado das partes desativadas e não desativadas. Deve-se evitar o excesso de finos e pigmentos, controlar o tempo de pega e não utilizar cura térmica.
Ribeiro (2010) expressa que já a fotogravação (sistema RECKLI®-Formliner) é através da transferência de imagens do computador ao molde, que são convertidas em imagem de 256 tons de cinza, que comandam a moagem na máquina, esculpindo relevos de profundidades variadas. A imagem formada varia de acordo com o ângulo de visão e incidência de luz, dessa forma a fachada pode aparentar efeitos diversos de acordo com a posição do observador.
Figura 7 - Paul Sabatier Université, Toulouse - Fotogravação
Fonte: Reckli, 2012
2.1.5.6 Concreto com efeito fotocatalítico
O concreto com este efeito de fotocatálise foi desenvolvido devido aos desafios que se enfrentam em relação ao acúmulo de sujeira, poluição atmosférica, constante manutenção de superfícies em concreto aparente e de sua durabilidade em geral. Este tipo de concreto promove também a sustentabilidade, através da tecnologia de autolimpeza da superfície em exposição e combate à poluição atmosférica. Ribeiro (2010) explica a fotocatálise da seguinte maneira:
A fotocatálise, de acordo com BÉTOCIB, é um fenômeno natural que utiliza a energia luminosa. Consiste na aceleração da velocidade de reações químicas a partir da incidência de raios ultravioleta (UV) em substância catalisadora, que não se altera no processo e gera a decomposição e neutralização de substâncias nocivas presentes na atmosfera que contribuem para o efeito estufa.
A fotocatálise age sobre compostos biológicos e sobre alguns poluentes primários, danosos ao meio-ambiente, como os produzidos pela combustão de motores de veículos - monóxido de carbono ,óxidos de azoto (NOx) e compostos orgânicos voláteis (COV) - que podem, através de reações químicas, produzir poluentes secundários, que são ainda mais nocivos, como a chuva ácida (pg. 28) e o ozônio, promovendo oxidação ou reduzindo-os a elementos menos nocivos, que serão lavados da superfície do concreto pela chuva, que ficará limpa.
Figura 8 - Ação autolimpante e despoluidora
Fonte: Téchne, 2008
Atualmente, há dois tipos de cimento no mercado que são compatíveis com esta tecnologia, e podemos classificar em dois os tipos de concreto fotocatalítico: concreto autolimpante e concreto despoluente.
2.1.5.6.1 Concreto Autolimpante
Tendo seu início na década de 70, no Japão - através da descoberta do pesquisador Honda e seu aluno, enquanto estavam com o objetivo de criar sistemas para tratamento de água mais eficientes – a fotocatálise do concreto autolimpante resume-se em semicondutores que são capazes de reduzir a água em hidroxila e oxigênio quando incididos por radiação ultravioleta. Sendo usado especificamente para concreto aparente, é indicado para edificações que estejam em contato com o ambiente em que a proliferação de organismos biológicos, como fungos e vegetação, seja suscetível.
Segundo Bonetta et al (2007 apud MARANHÃO et al, 2008), a ação autolimpante e despoluidora de superfícies pela ação fotocatalítica atuam de maneira conjunta. Durante o dia, a superfície é excitada pela radiação ultravioleta do sol resultando na oxidação dos compostos orgânicos que foram depositados durante o período noturno. Simultaneamente, há redução do ângulo de contato, tornando a superfície hidrofílica. A água presente nessa superfície transforma-se em uma lâmina removendo todas as partículas aderidas, como podemos ver na figura 9.
Figura 9 - Diferença entre materiais sem e com propriedades fotocatalíticas
Fonte: Téchne, 2008
Destaca Maranhão et al (2008) que, para o desenvolvimento desta tecnologia, foram feitos testes em materiais de características porosas e usados, e áreas externas (telhas de fibrocimento sem amianto, materiais cerâmicos, placas de granito e argamassas mistas) onde foram tratados para apresentarem propriedades fotocatalíticas, e posteriormente submetidos à radiação ultravioleta. Os resultados obtidos foram extremamente favoráveis.
2.1.5.6.2 Concreto despoluente
De acordo com Ribeiro (2010), o concreto despoluente atua da mesma maneira que o concreto autolimpante, por ser um concreto fotocatalítico, feito com cimento com acréscimo de dióxido de titânio TiO2, transformando óxidos de azoto (NOx) em compostos estáveis, eliminando o ozônio e degradando os compostos orgânicos voláteis (COVs). Com a incidência de raios UV solar ou artificial, o catalisador TiO2 reage com os poluentes em contato com a superfície, decompondo-os e contribuindo com a redução da poluição. Próprio para ser utilizado aparente e indicado para áreas em contato com o meio poluído e barreiras acústicas, pode ter diferentes tipos de acabamento, desde que não perca a superfície de contato necessária para sua função despoluente.
Podendo ser composto por cimento cinza ou branco, acrescido de TiO2, os demais componentes de concreto despoluente são os mesmos do concreto aparente conforme tabela 3.
Tabela 3 - Composição característica do cimento despoluente
Fonte: Ribeiro, 2010.
No Brasil não há registro de sua utilização, entretanto, obras feitas na França constataram que a ação despoluidora do material é 60% mais eficaz quando há vento perpendicular à superfície, ou seja, a eficácia é proporcional ao tempo em que os gases ficam junto à superfície.
2.1.5.7 Concreto Translúcido
O concreto com este efeito foi criado e desenvolvido pelo húngaro Aron Losonczi, em 2001, que adicionou a fibra óptica à mistura do concreto, sem que alterasse a função estrutural do material e sua resistência.
O efeito translúcido neste tipo de concreto se dá pela presença de fibra óptica em um concreto com característica fina, onde é possível a passagem de luz. As fibras ópticas são dispostas paralelamente no bloco, e com as extremidades expostas nas superfícies que ficarão aparentes, através das quais ocorrerá a transmissão de luz, natural ou artificial.
Os painéis transparentes criados pela indústria italiana são propostos para uso como componentes arquitetônicos em funções diversas, dentre as quais: internal lightining – técnicas de sombreamento e difusão da luz; e isolamento térmico, “uma vez que o componente plástico oferece baixa condutividade e, ao permitir a entrada de luz nos edifícios, diminui os gastos com energia elétrica”, afirma a fabricante Italcementi.
As resinas utilizadas na mistura podem ser de diferentes cores e reagem à luz artificial e à natural, resultando em iluminação suave dentro do ambiente, podendo ser percebido que à noite as luzes internas refletem para o exterior e durante o dia as luzes externas são projetadas para o interior.
Figura 10 - Concreto translúcido
Fonte: Guilherme Neumann, 2016
Figura 11 - Pavilhão Itália na Expo Shangai 2010
Fonte: Guilherme Neumann, 2016
2.1.6 Durabilidade
As normas técnicas brasileiras NBR 6118:2014 e NBR 12655:2006 que tratam dos procedimentos, ao conceber um projeto de estrutura de concreto, de preparo, controle e desempenho do concreto de cimento Portland, respectivamente, estabelecem que no momento de projeto de uma edificação, a mesma deve ser planejada de forma que sua vida útil seja de no mínimo 50 anos, ou seja, a construção deve resistir esforços de uso, peso próprio, vento, umidade, incidência solar, dilatação térmica, entre outros neste período. A NBR 6118:2014 define também que o conceito de vida útil aplica-se à estrutura como um todo ou às suas partes, ou seja, determinadas partes das estruturas podem merecer consideração especial com valor de vida útil diferente do todo.
Uma vida útil longa é sinônimo de durabilidade. Como a durabilidade sob um conjunto de condições não significa necessariamente durabilidade sob outra, é costume incluir uma referência geral ao ambiente ao definir a durabilidade. De acordo com o ACI Committee 201, a durabilidade do concreto de Cimento Portland é definida como sua capacidade de resistir a ação de intemperismo, ataque químico, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração; ou seja, o concreto durável manterá sua forma original, qualidade e facilidade de manutenção quando exposto ao seu ambiente.
Nenhum material é inerentemente durável; Como resultado de interações ambientais, a microestrutura e, consequentemente, as propriedades dos materiais mudam com o tempo. Presume-se que um material atinja o fim da vida útil quando suas propriedades sob determinadas condições de uso tenham se deteriorado de tal forma que o uso continuado do material seja considerado inseguro ou antieconômico. (MEHTA; MONTEIRO, 2001, p.61, tradução da autora)
Há diversos fatores que devem ser levados em consideração quando o assunto é durabilidade do material, e de como torná-lo durável. Neville (1997 apud GALLETTO, 2005, p.6) concorda que o concreto deve suportar o processo de deterioração ao qual se supõe que venha a ser submetido, mas não significa vida indefinida, nem significa suportar qualquer tipo de ação sem que seja necessária uma manutenção de rotina.
Ripper e Souza (1998) afirmam que o concreto é um material de construção instável ao longo do tempo, alterando suas propriedades químicas e físicas em razão das características de seus componentes e das respostas dos mesmos em relação às condições do meio ambiente. As consequências destes processos de alteração que venham a comprometer o desempenho de uma estrutura, ou material, costuma-se chamar deterioração. Os elementos agressores, em si, são designados agentes de deterioração.
A água, que é um agente que tanto cria o material, como o destrói no decorrer do tempo se tiver caminhos para tal, é um dos principais inimigos do concreto, devido à sua característica de capilaridade e devido à porosidade do concreto. Entretanto, o concreto não é o único material vulnerável a processos físico-químicos relacionados com a água, que por ser um solvente, é conhecida por dissolver mais substâncias do que qualquer outro líquido, sendo assim o maior causador de deterioração da estrutura.
Reiterando as afirmações de Ripper e Souza (1998), a durabilidade não depende somente do material, mas também do ambiente em que estará inserido, pois suas propriedades alteram ao longo do tempo em decorrer das interações com o meio. Sendo a corrosão de armadura a patologia mais frequente e mais agravante, podendo desencadear uma queda na resistência da estrutura, podendo leva-la à colapso, a NBR 6118/2014 estabelece algumas diretrizes à serem seguidas, dentre elas está a relação entre a classe de agressividade do ambiente e o cobrimento mínimo da armadura.
Tabela 4 - Classe de agressividade ambiental
Fonte: NBR 6118/2014 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014.
Através da classificação da agressividade ambiental, é possível verificar o cobrimento mínimo da armadura, que é o menor valor a ser respeitado ao longo de todo o elemento considerado. Para garantir o cobrimento mínimo (cmín), o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal (cnom), que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução (∆c). Assim, as dimensões das armaduras e os espaçadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na tabela 5, para ∆c = 10mm. (NBR 6118/2014 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS)
Tabela 5 - Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal.
Fonte: NBR 6118/2014 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2014).
A corrosão da armadura não é facilitada somente pela falta de cobrimento, mas também pela abertura de fissuras no concreto, permitindo a entrada de umidade e agentes agressivos através do meio, desencadeando reações químicas que enfraquecem a estrutura. As fissuras podem ter diferentes causas, como veremos no capítulo a seguir. Desta maneira, a NBR 6118/2014 também regulamenta valores-limites de fissuras.
A fissuração em elementos estruturais de concreto armado é inevitável, devido à grande variabilidade e à baixa resistência do concreto à tração; mesmo sob as ações de serviço (utilização), valores críticos de tensões de tração são atingidos. Visando obter bom desempenho relacionado à proteção das armaduras quanto à corrosão e à aceitabilidade sensorial dos usuários, busca-se controlar a abertura dessas fissuras. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014)
A abertura máxima das fissuras, com a estrutura sob ação das combinações frequentes, desde que não exceda valores entre 0,2mm a 0,4mm, não tem importância relevante na corrosão das armaduras passivas, assim como podemos ver na tabela 6 a seguir.
Tabela 6 - Exigência de durabilidade relacionadas à fissuração e à proteção da armadura, em função das classes de agressividade ambiental
Fonte: NBR 6118/2014 - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014.
A durabilidade das estruturas de concreto depende não somente das atitudes coordenadas de todos os envolvidos nos processos de projeto e construção, mas também da utilização, devendo ser seguido também diretrizes relacionadas às condições de uso, inspeção e manutenção da edificação. A resistência da estrutura de concreto à ação do meio ambiente e ao uso dependerá, no entanto, da resistência do concreto, da resistência da armadura, e da resistência da própria estrutura. Qualquer um que se deteriore, comprometerá a estrutura como um todo. (Helene at al., 2011)
Andrade, Helene e Medeiros (2011) sustentam que a durabilidade da estrutura de concreto é determinada por quatro fatores identificados como regra dos 4C:
• Composição ou traço do concreto;
• Cura efetiva do concreto na estrutura; • Cobrimento das armaduras.
2.1.6.1 Causas da deterioração do concreto
Para tornarmos uma obra durável, é preciso saber quais são os agentes agressivos que o concreto enfrenta e de que forma são feitas as interações com o mesmo, para acharmos a melhor maneira de os combater. São eles:
a) Água
b) Deterioração física c) Deterioração química
2.1.6.1.1 Água
Em materiais porosos, mudanças na estrutura da água e de seus movimentos internos são conhecidos por causar diferenças de volume de sólidos de variados tipos. No concreto, o papel da água deve ser visto de uma certa perspectiva, por ser o material necessário para reação da hidratação do cimento Portland, e como agente plastificador da mistura dos componentes do concreto. De modo gradual, dependendo das condições do ambiente e da densidade da estrutura, a maior parte da água contida na mistura sofrerá o processo de evaporação, deixando poros vazios em seu lugar, aumentando a permeabilidade e facilitando o caminho de água decorrentes de chuvas e umidade, no interior da peça no decorrer do tempo.
Ribeiro (2010) salienta que “a água utilizada na mistura do concreto deve ser limpa e não pode conter substâncias nocivas ou que interfiram no processo de hidratação, de forma a não influir nas reações e não alterar propriedades físicas e mecânicas.” Não esquecendo da água utilizada na cura úmida (garante hidratação adequada ao cimento, evitando fissuras), que também deve ser isenta de óleos, ácidos, materiais orgânicos, ou qualquer outra substância nociva ao sistema.
Outro fator que interfere na permeabilidade do concreto, tornando-o mais permeável que a nata de cimento, são as microfissuras presentes no entorno do agregado com a nata de cimento, chamada de zona de transição. Segundo Mehta e Monteiro (2001, p.65, tradução nossa) a zona de transição fica mais vulnerável durante os momentos iniciais da hidratação, devido a diferentes deformações e os diferentes tamanhos de agregado, induzida
geralmente por retração de secagem, retração térmica e carga aplicada externamente. As rachaduras na zona de transição são pequenas demais para serem vistas a olho nu, mas são maiores em largura do que a maioria das cavidades capilares presentes na matriz da nata de cimento e, portanto, são fundamentais para estabelecer interconexões, que aumentam a permeabilidade do sistema.
Figura 7 - Microfissuras na zona de transição
Fonte: Foundation, Concrete and Earthquake Engineering. (2014) https://civil-engg-world.blogspot.com.br/2014/10/influence-of-microcracking-permeability-concrete.html
Bertolini (2010 apud OLIVEIRA, 2013, p.62) destaca também que a resistência de uma estrutura à ação dos agentes agressivos depende das propriedades do concreto, descreve que um dos principais fatores que influenciam na resistência do concreto à penetração dos agentes agressivos é a relação água/cimento(A/C), que é fator chave para determinar a porosidade capilar da pasta de compostos de cimento, consequentemente, a resistência à penetração dos agentes agressivos.
A relação água/cimento ideal para assegurar sua durabilidade e a sua resistência à compressão é estipulada através da classe de agressividade ambiental, e relacionada na tabela 7.
Tabela 7 - Relação Água/Cimento
Fonte: NBR 6118/2014 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014.
Segundo Ripper e Souza (1998), a relação com a quantidade de ligante é o elemento básico que definirá as características como densidade, compacidade, porosidade, permeabilidade, capilaridade e fissuração, além da resistência mecânica do concreto, que em resumo são os indicadores de qualidade do material, que seria o primeiro critério para classificar uma estrutura durável ou não.
Galletto (2005) reitera que além da porosidade natural do concreto, e da permeabilidade deixada através da evaporação da água, os agregados também podem conter poros, porém estes poros geralmente não possuem uma continuidade, além disso, as partículas dos agregados estão envoltas pela nata de cimento, desse modo não há contribuição à permeabilidade do concreto.
É importante salientar que deve-se evitar todas as disposições arquitetônicas onde possa ocorrer empoçamento de água de chuva (tendo a possibilidade de ser ácida e prejudicar ainda mais o material) ou proveniente de limpeza e lavagem. Caso não seja possível evitar regiões onde facilite a infiltração ou diminua a vida útil do sistema de impermeabilização, um sistema de drenagem deve ser previsto.
2.1.6.1.2 Deterioração física
Segundo Galletto (2005) as causas da deterioração física podem ser dividas em duas categorias: a deterioração por causa do desgaste superficial e a fissuração. A primeira se deve à perda progressiva da massa a partir da superfície do concreto, que pode ser decorrente da abrasão, da erosão e da cavitação, relacionadas a seguir:
Erosão: termo normalmente usado para descrever o desgaste pela ação abrasiva de fluidos contendo partículas sólidas em suspensão;
Cavitação: trata-se da perda de massa pela formação de bolhas de vapor e sua subsequente ruptura em virtude das mudanças repentinas de direção em águas que fluem com alta velocidade.
A fissuração, que seria a manifestação patológica mais ocorrente, tem diferentes causas, e pode se manifestar desde após algumas horas pós concretagem - como após anos de uso. Podemos categorizar as causas da fissuração entre o estado ainda plástico do concreto e o seu estado endurecido. No estado plástico da mistura, segundo Oliveira (2013) sua causa pode derivar dos seguintes fatores:
Acomodação plástica do concreto em regiões em contato com as armaduras, depois do adensamento;
Calor de hidratação, em peças de grande densidade, há um aquecimento maior no núcleo com relação a zona superficial, devido às reações químicas pertencentes ao processo de cura do concreto, suficiente para gerar tensões capazes de fissurar o material. Deve-se levar em consideração o tipo de cimento utilizado e sua dosagem, pois os pozolânicos por exemplo, são de hidratação mais lenta, e diminuem o risco de fissuras devido à este processo. Retração restringida, tanto a plástica, quanto a dimensional do concreto ou dos
aglomerantes, que acontece logo após sua cura e aumenta quando cresce a relação A/C, quando diminui a quantidade e o módulo de elasticidade dos agregados, etc., quando a retração é bloqueada – por vínculos externos ou pelas armaduras – geram tensões no concreto que podem levar à fissuração.
Já no seu estado endurecido, segundo Galletto (2005), o concreto pode sofrer fissuração pelos seguintes motivos:
Variações de temperatura: movimentações térmicas causando dilatação e retração dos materiais;
Movimentações higroscópicas: como exemplo; materiais cerâmicos podem ter expansão irreversível devido alto teor de umidade do ambiente
Recalque de fundação: por assentamentos diferenciais de fundações diretas ou pela variação do teor de umidade dos solos argilosos
Ataques químicos: pela hidratação da cal, expansão das argamassas e concretos por ação de sulfatos ou retração das argamassas por carbonatação.
2.1.6.1.3 Deterioração química
De acordo com Mehta e Monteiro (2001), os processos de deterioração desencadeados por reações químicas envolvem geralmente interações químicas entre agentes agressivos presentes no ambiente externo e os constituintes da pasta de cimento. Entretanto, há exceções como quando as reações álcali-agregados que ocorrem entre álcalis da pasta de cimento e certos materiais reativos quando presentes nos agregados; hidratação retardada do CaO e MgO cristalinos, se presentes em quantidades excessivas no cimento Portland, e corrosão eletroquímica da armadura de aço no concreto. Podemos citar três situações em que reações químicas ocorrem em interação com a pasta de cimento endurecida:
a) Hidrólise dos componentes da pasta de cimento: aguas contendo poucos ou nenhum íon de cálcio, quando em contato com a pasta de cimento Portland, causam a lixiviação do hidróxido de cálcio expondo outros componentes cimentícios à decomposição química. Esse processo leva o concreto a uma perda de resistência e afeta também a sua estética, pois o produto lixiviado, interagindo com o CO2 presente no ar, resulta na precipitação de crostas brancas de carbonato de cálcio na superfície;
b) Reações par troca de cátions: podem causar três tipos de reações deletérias. Dentre estas reações são destacadas as que formam sais solúveis, como o cloreto de cálcio, acetato de cálcio, cloreto de alumínio, cloreto de ferro e com maior destaque os ácidos carbônicos e sulfúrico. Ainda podem ser formados sais de cálcio insolúveis e não expansivos (acido oxálico, tartárico e fluorídrico) e o ataque químico contendo sais de magnésio (cloreto, sulfato ou bicarbonato de magnésio) que ao interagirem com o silicato de cálcio hidratado (C-S-H), transformam-se em silicato de magnésio hidratado (Mg-(C-S-H), que não possui característica cimentícia.
c) Reações formando produtos expansivos: levando a tensões internas que se manifestam pelo fechamento de juntas de expansão, deslocamentos seguidos de fissuração, lascamento e pipocamento da estrutura. Podem ser associadas em três fenômenos;
1. Ataque por sulfato: sais sólidos, quando dissolvidos, reagem com a pasta de cimento endurecida, formando a etringita, cuja formação não é associada com expansão deletéria, como o gesso, são solúveis na presença de cloretos e podem ser lixiviados pela água do mar. Alguns tipo de solo, água freática e efluentes industriais podem conter sulfatos de sódio, potássio, magnésio e cálcio que reagem com os produtos de hidratação do cimento.
2. Reação álcali-agregado: ocorre quando constituintes mineralógicos dos agregados reagem com os hidróxidos alcalinos (provenientes do cimento, água de amassamento, agregados, adições minerais, agentes internos) dissolvidos na solução dos poros do concreto. O produto dessas reações é um gel higroscópico com característica expansiva, que responsável por movimentações diferenciais nas estruturas, podem gerar fissuras, pipocamento, redução significativa das resistências à tração e compressão do concreto.
3. Corrosão da armadura do concreto: sendo a patologia mais comum, trata-se de um fenômeno de natureza eletroquímica, que pode ser acelerado pela presença de agentes externos, ou incorporados ao concreto. Para que a corrosão se manifeste é necessário que, em contato com a armadura, haja oxigênio, umidade e o estabelecimento de uma célula de corrosão eletroquímica, que só ocorre após a despassivação da estrutura. HELENE e PEREIRA (2003 apud GALLETTO, 2005, p.22)
2.2 CONCRETO APARENTE
2.2.1 Histórico
Foi no período pós segunda guerra mundial, em que o crescimento do uso do concreto armado fez com que ele fosse o material referencia em construção em que ele é hoje. Devido a urgência na reconstrução de cidades neste período, prazos e custos foram potencializados e aperfeiçoados, fazendo com que desta maneira o aspecto original do concreto passara a ser explorado pela rapidez, facilidade e solução de acabamento. Embora em 1914, na Polônia, o aspecto visual do concreto já havia sido aproveitado pelo arquiteto Max Berg ao contribuir com a disseminação do concreto armado no mundo através da sua obra Palácio do Centenário.
Figura 12 – Interior do Palácio do Centenário em Wroclaw, na Polônia
Fonte: Stanislaw Klimek, 2005.
O período chamado de Brutalismo, que marcou a arquitetura entre os anos de 50 e 80, foi o movimento realizado por arquitetos com tendências modernistas que idealizavam e defendiam as características originais das peças estruturais das edificações. Na década de 1960 este conceito já havia sido disseminado, fazendo com o que o concreto aparente fosse amplamente escolhido em obras no mundo todo, sendo escolhido pelos principais arquitetos da época como Le Corbusier.
Figura 13 - Convento La Tourette de Le Corbusier, 1960
Fonte: Autor Desconhecido
2.2.1.1 No Brasil
No Brasil, a tendência Brutalista se destacou na construção de Brasília, com a escola carioca, e a escola paulista. Essa última, segundo Ribeiro (2010), foi desenvolvida uma arquitetura que valorizava a técnica construtiva, a estrutura e adotava o concreto armado aparente, defendendo a praticidade, a otimização dos processos técnicos da construção civil através do emprego do concreto armado, da racionalização, da pré-fabricação e mecanização do canteiro de obras. Fizeram parte dessa escola grandes arquitetos, dentre eles; João Batista Vilanova Artigas, Carlos Millan, Lina Bo Bardi, Telésforo Cristófani, Israel Sancovski, Paulo Mendes da Rocha, Joaquim Guedes, Pedro Paulo de Mello Saraiva, Paulo Bastos, Ruy Othake, entre outros.
Figura 14 - FAU USP, 1961 por Vilanova Artigas e Carlos Cascaldi
Fonte: Sin Salud (2011)
Figura 15 - Clube Atlético Paulistano, 1958 por Paulo Medes da Rocha
Fonte: José Moscardi
Já a escola carioca, com Lúcio Costa, Oscar Niemeyer, e outros, utilizava a linguagem moderna, racionalista e, ao mesmo tempo, pretendiam criar uma arquitetura representativa da identidade nacional.
Figura 16 - Palácio Itamaraty, em Brasília, por Oscar Niemeyer
Fonte: Elroi Sanchez
Segundo Silva (1995) no início da década de 80, no Brasil, o concreto aparente começou a sofrer muitas críticas, devido à frequente necessidade de recuperação das obras feitas nas décadas de 50 e 60, por problemas de detalhamento e execução. Com o avanço da tecnologia do concreto, e descobertas, ao decorrer do tempo, das diferentes soluções para patologias comumente encontradas, o concreto aparente vem sendo empregado novamente de diversas maneiras e acabamentos em obras no mundo todo, sendo elas na maior parte residenciais.
Figura 17 - Concreto aparente ripado
Figura 18 - Concreto aparente como estrutura e vedação
Fonte: Gustavo Sosa Pinilla
2.2.2 Técnicas Construtivas
O concreto quando aparente, segundo Helene (2005 apud Ribeiro, R., 2010, p. 30), deve ter resistência à compressão superior à 40MPa, fator água/cimento inferior a 0,45 e cimentos com baixo teor de silicato tri-cálcico, para reduzir ocorrência de eflorescências. O traço deve ter um teor mais alto de argamassa, para acabamento superficial adequado e sua desfôrma ser efetuada em mesmo tempo, para obter coloração homogênea. Além do tempo na fôrma, também influem na cor/tonalidade final do concreto aparente, dentre outros, o cimento, o tipo e o teor de adições (escória, pozolanas, metacaulin, sílica ativa, etc.) e os agregados miúdos e graúdos. Definido o padrão a ser utilizado na obra é importante que as características dos materiais do concreto aparente sejam mantidas até sua finalização para que se obtenha resultado homogêneo.
Segundo Ribeiro (2010), fatores como a qualidade dos processos que envolvem execução, homogeneidade e acabamento (cor, formato, granulometria) da estrutura em concreto aparente interferem diretamente na uniformidade do aspecto final da mesma. As propriedades do concreto estão relacionadas com a dosagem e qualidade dos seus componentes, razão da necessidade de maior controle da origem de materiais, onde a escolha é feita a partir da classificação da agressividade do ambiente e da aparência final desejada, não prejudicando os requisitos de resistência que a peça estrutural deve ter, assim como à trabalhabilidade e durabilidade.
