ESCOLA TÉCNICA PROFESSOR AGAMEMNON MAGALHÃES

CONCRETO PROJETADO

ALUNO: TIAGO ARTUR CAVALCANTI LEMOSDISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I

PROFESSOR: DANIEL GENUINO

INTRODUÇÃO

A invenção do concreto projetado é atribuída a Carl Ethan Akeley, um taxidermista muito respeitado e que revolucionou a taxidermia através do desenvolvimento de modernos dermoplásticos: o processo de montagem de modelos de animais anatomicamente convincentes por meio de tubos, arames, tecidos e gesso. Num dia da primavera de 1907, o diretor do museu de Chicago Frederick J.V. Skiff foi procurá-lo. Akeley que trabalhava no museu estava ocupado com dois elefantes africanos e o mecânico e modelista Clarence L. Dewey estava pintando uma imitação de rocha. Dewey usava um grande atomizador construído por Akeley que empregava ar comprimido para projetar gesso colorido. Skiff estava insatisfeito com o estado da fachada do museu e sugeriu utilizar o atomizador para fazer a recuperação. Akeley passou a trabalhar imediatamente com Dewey para atingir este objetivo. Após alguns insucessos, em 24 de junho de 1907, chegaram a uma maquina muito rudimentar batizado por Akeley de “plastergun”, que forçava gesso seco por um tubo com ar comprimido. Quando atingia o bico, era adicionada água por uma outra tubulação. Com o jato de gesso, água e ar comprimido, Akeley aplicou uma camada de ¼ de polegada na fachada do museu. A máquina trabalhou por uma hora até a tubulação entupir. Funcionava com câmara dupla: o material entrava por uma tubulação de transporte vindo de duas câmaras colocadas uma sobre a outra, as quais eram pressurizadas de forma alternada. Nascia assim a bomba de câmara dupla.

Foto 1 – Bomba utilizada para cobrir a fachada no museu de Chicago em 1907 (modificado de Teichert, 2002)

Aparentemente, foi o amigo e então ex-presidente americano Theodore Roosevelt, que sugeriu que Akeley patenteasse o invento no outono de 1909. Em 09/05/1911, um modelo com uma série de melhorias foi registrada como a patente No.991814 sob a designação Apparatus for mixing and applying plastic or adhesive materials. Entretanto, em maio de 1910, um equipamento Cement Gun já havia sido apresentado no Cement Show em Nova York. Num simpósio associado a este evento foi mostrada uma aplicação no Hunter’s Brook Siphon para a Water Suply de Nova York em Yorktown Heights pela companhia Parsons Manufactoring.

Posteriormente, esta companhia comprou os direitos da máquina de Akeley e mudou o nome para Cement Gun Company. Em 1912 o termo gunite passou a ser utilizada para designar a argamassa projetada. Nesta época houve aplicação sobre estrutura metálica como reforço e proteção contra fogo e corrosão na estação Grand Station de Nova York. A primeira aplicação do concreto projetado em mina de carvão aconteceu em Denver em 1914. Por volta de 1915 a Cement Gun Company já havia se tornado uma grande empreiteira utilizando o método em construção e reparo de edifícios, pontes, reservatórios, barragens e túneis para esgoto, ferrovia e água. No início de 1920 o processo tornou mais popular e com o aumento de venda a Gunite tornou-se franchisee. Em 1921 a Cement Gun Company se transfere para a Alemanha. Em 1953 tornou-se britânica. Bruner utiliza o concreto projetado para estabilização em túnel de maciço de deformação lenta em 1954. A primeira aplicação urbana de NATM em solo (Frankfurt am Main) acontece em 1969. O processo de via úmida passa por desenvolvimento tecnológico em caráter comercial no início dos anos de 1970.

O concreto projetado foi utilizado no Brasil desde os anos 1950 em pequenos trabalhos de estabilização de taludes e reparo em estruturas de concreto. Nos anos de 1960, foi utilizado em obras subterrâneas no Projeto da Hidrelétrica de Furnas. Devido ao seu bom desempenho em quartzito altamente alterado foi empregado também na Hidrelétrica de Chavantes. Na década de 70, estavam em uso no Brasil, bombas com duas câmaras operadas pela Tecnosolo, do Rio de Janeiro, na obra da UHE de Pedra do Cavalo. Essas máquinas necessitavam de uma mistura muito seca, pois quando a umidade chegava a 3% os entupimentos eram freqüentes. A produção da ordem de 4 m3/h dependia da habilidade do operador, pelo fato de ter de abrir e fechar na seqüência correta as válvulas de entrada e saída das câmaras bem como da entrada do ar comprimido. Equipamento similar foi utilizado nos túneis da pista ascendente da Rodovia dos Imigrantes em 1972, onde havia 12 túneis de seção 150m2, 3.820m de extensão e consumo total de 17.000m3. A Ferrovia do Aço (1976-1983) utilizou concreto projetado de via seca para o revestimento primário, e também com revestimento final em alguns trechos. Este projeto era constituído de 90 túneis em 97 km de extensão, 40 km em via dupla, 57 km em via singela e consumo total de 400.000 m3.

Os primeiros equipamentos de via seca utilizado inicialmente no Brasil eram manufaturados pela MEYCO, ALIVA e ESTE que apresentavam produções de 3 a 6 m3/hora, com operação manual do mangote. Uma segunda geração de máquina surgiu com alimentação quase contínua da mistura por meio de um rotor. Este sistema está em uso até hoje (Aliva, Meynadier e outros) permitindo produções de até 10 m3/h aceitando umidade do material de até 10% e com operação simplificada.

O sistema chamado “via úmida” surgiu no inicio dos anos 70. Este sistema se desenvolveu em duas direções: o “via úmida” com bombas de rotor e o “via úmida” com bombas de pistões modificadas para evitar pulsações. As bombas de pistões permitiam aplicação de concreto projetado com produções de até 10 m3/h, enquanto as bombas de rotor se limitam a produções de até 15 m3/h. Equipamentos modernos de via úmida de fabricantes como ALIVA, SCHWING e PUTZMEISTER permitem produções de 6 a 30 m3/h com operação manual ou com mecânica. Em 1985 a ALIVA apresentou sua máquina DUPLO que permitia a utilização de concreto projetado tanto em via seca como em via úmida com produções variando

de 6 a 20 m3/h, que foi utilizado a primeira vez nos túneis do Metrô de São Paulo. Em 1993 a ESTE lança a máquina dupla no Brasil.

CONCEITOS E APLICAÇÕES

O concreto projetado, também chamado gunita, é um processo de aplicação de concreto utilizado sem a necessidade de formas, bastando apenas uma superfície para o seu lançamento. O não emprego de formas pode ser por opção, ou quando, pelas características da concretagem, seu emprego torna-se difícil ou impossível. Esse sistema é muito utilizado em concretagens de túneis, paredes de contenção, piscinas e em recuperação e reforço estrutural de lajes, vigas, pilares e paredes de concreto armado.

O sistema consiste num processo contínuo de projeção de concreto ou argamassa sob pressão (ar comprimido) que, por meio de um mangote, é conduzido de um equipamento de mistura até um bico projetor, e lançado com grande velocidade sobre a base. O impacto do material sobre a base promove a sua compactação, sem a necessidade dos tradicionais vibradores, resultando em um concreto de alta compacidade e resistência. Existem dois métodos de emprego do concreto projetado: por via seca e por via úmida.

VIA SECA

O concreto é projetado ou jateado através de equipamento próprio, cuja consistência é seca, ou seja, sem água. Sua mistura é feito no caminhão betoneira a seco. O equipamento recebe o concreto com esse padrão e o empurra para um mangote, por uma bomba, onde recebe a adição de água e aditivo acelerador. Assim ele é projetado sobre uma superfície, em camadas de pouca espessura e num curto espaço de tempo adquire resistência capaz de manter a contenção destas. Utiliza-se como agregado graúdo a brita tipo pedrisco.

As vantagens desse processo é que o operador pode controlar a consistência da mistura no bico projetor, durante a aplicação e pode-se utilizar mangote com maior extensão. Por outro lado, como ponto negativo, o controle da quantidade de água feito pelo mangoteiro pode provocar uma grande variabilidade na mistura.

VIA ÚMIDA

No processo via úmida, o concreto é preparado da forma comum, misturando-se na câmara própria, cimento, agregados, água e aditivos, sendo essa mistura lançada pelo mangote até o bico projetor.

A vantagem desse processo é que se pode avaliar precisamente a quantidade de água na mistura, e garantir que esta hidratou adequadamente cimento, resultando na certeza da resistência final do concreto. Além disso, esse processo dá menores perdas com a reflexão do material e produz menor quantidade de pó durante a aplicação.

Os concretos via seca e via úmida são muito utilizados em painéis, revestimentos, muros de contenção, contenção de encostas, taludes, paredes de túneis, galerias, etc.

DOSAGEM E APLICAÇÃO

A dosagem de cimento empregada em concreto projetado é a mesma utilizada nos concretos tradicionais, oscilando entre 300 e 375 kg/m3, embora haja casos em que se terá que utilizar dosagem de até 500 kg/m3. Deve-se, entretanto, utilizar agregados de tamanho superior a 10 mm para possibilitar a redução de cimento e com isso a diminuição da retração hidráulica. Isso faz com que o concreto projetado possa ser utilizado como material estrutural. A relação água/cimento deve variar entre 0,35 e 0,50 de forma a garantir a aderência e a resistência do material. Podem ser utilizados aditivos nesse tipo de concreto, na proporção de 2 a 3%, de forma a diminuir a reflexão e aumentar a resistência, quais sejam aditivos aceleradores de pega, impermeabilizantes ou plastificantes.

A espessura das camadas não deve ultrapassar 150 mm. Em casos excepcionais em que se deva aumentar esse valor, aplica-se em camadas com espessura de 50 mm cada. Em nenhum caso deve-se ultrapassar a espessura total de 200 mm. Antes da aplicação do concreto projetado a superfície que servirá de base deve ser devidamente preparada, retirando-se eventuais concentrações de bolor, óleos e graxas, material solto e poeira, devendo-se utilizar nessa operação jato de areia. Após a preparação faz-se a umectação da superfície. Depois de umedecida projeta-se uma argamassa de cimento, areia e água, formando uma camada de pequena espessura, a fim de formar um berço sobre o qual se possa projetar a mistura com agregado graúdo e baixo teor de água, sem o perigo de que se produza reflexão excessiva. Em seguida aplicam-se camadas de concreto de 50 mm cada, com intervalo entre elas de 6 a 12 horas, de acordo com o tipo de cimento e dos aditivos empregados. A cura é imprescindível para obter-se um concreto sem fissuras e de boa resistência, devendo-se empregar água ou agente de cura, aplicados sobre a última camada durante, no mínimo, 7 dias. Um aspecto de grande importância e considerado um inconveniente no concreto projetado é a reflexão do material, principalmente do agregado graúdo, uma vez que é lançado com grande velocidade sobre o anteparo. A quantidade de reflexão depende de muitos fatores, tais como a hidratação da mistura, a relação água/cimento/agregado, a granulometria dos agregados, a velocidade de saída do bico projetor, a vazão do material, o ângulo da superfície de base, a espessura aplicada e a destreza do mangoteiro. A quantidade refletida varia entre 10 e 30% em superfícies verticais e 20 a 50% em tetos.

O concreto pode ser aplicado tanto na vertical como na horizontal (de baixo para cima) com baixo índice de reflexão, além disso, é possível adicionar fibras de aço ou sintéticas e aditivos super-lastificantes e super-fluidificantes ao concreto na própria obra ou na usina.

BENEFÍCIOS

O concreto projetado apresenta benefícios tanto em relação ao desempenho técnico do concreto, quanto à velocidade de aplicação e execução de estruturas. Além disso, esse sistema economiza etapas de escavação, mão-de-obra, construção de fôrmas, escoras e canteiros para armazenamento de cimento areia e brita na obra. Abaixo estão listados os benefícios de sua utilização:

Maior durabilidade e resistência (Fck 40 Mpa); Maior velocidade na execução; Economia de materiais e mão-de-obra; Limpeza e baixa interferência no restante da obra; Maior produtividade; Rapidez na concretagem e execução de estruturas em locais de difícil acesso ou

inacessíveis para uso de concreto convencional.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://www.ecivilnet.com/artigos/concreto_projetado.

Evolução do Concreto Projetado na Construção – Fonte: http://www.ita-aites.org

http://www.cortesiaconcreto.com.br/