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CONCRETO REFRIGERADO
PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS PARA
PROJETAR ESTRUTURAS DURÁVEIS
EM CONCRETO REFRIGERADO
Petronilho e Associados Tecnologia das Construções Ltda.
Edson Petronilho
Caio Sígolo
Outubro de 2011
Rev. 01
2
Concreto Refrigerado
Já na década de 1970 surgia a preocupação com a durabilidade dos concretos
lançados na construção das grandes usinas hidroelétricas no Brasil, em virtude da
elevada temperatura desenvolvida nos maciços executados. Em geral, os sólidos
expandem-se com o calor e retraem-se com o resfriamento, aplicada a grandes
volumes essa condição resulta em fissuras caso não sejam adotadas medidas de
controle .
A construção de barragens impulsionou o desenvolvimento tecnológico do
concreto e propiciou o desenvolvimento de materiais e aperfeiçoamento da
técnica e estudos quanto à permeabilidade e fissuração térmica. O estudo dos
efeitos das variações volumétricas de origem térmica é uma das principais
preocupações em maciços de grandes volumes de material, uma vez que o calor
gerado pela hidratação do cimento é um importante indutor de fissuras ( id.,
2005).
O crescente conhecimento adquirido na época extrapolou os limites do canteiro
de obras e influenciou a indústria cimenteira no aprofundamento de estudos sobre
moagem de cimento, controle de produção do clínquer e influência da petrografia
na obtenção de produto mais adequado ao mercado.
A evolução e o entendimento do concreto aplicado em obras de grande porte
definiram o conceito de concreto-massa, sendo compreendido por aquele
3
concreto lançado em grandes volumes e que necessita de meios especiais para
combater a geração de calor e as variações volumétricas daí provenientes.
O fenômeno térmico no concreto é gerado pela hidratação do cimento. O fluxo
de calor passa do interior para o exterior da massa de concreto, que se contrai até
que sua temperatura se equilibre com as temperaturas com o meio ambiente.
Nessa fase, o concreto ganha rapidamente tanto resistência como rigidez,
gerando tensões internas que, se ultrapassarem sua resistência à tração, levam à
fissuração.
Se o concreto possuísse a capacidade de deformar-se livremente, as variações de
volume pouco interfeririam, mas o concreto está sujeito a restrições de
movimento, seja pela fundação, pela geometria da estrutura ou pela armadura. A
combinação de variações volumétricas e restrições gera tensões que, se maiores
que aquelas as quais o material pode suportar, resultam em fissuras.
Os principais fatores que influenciam a retração térmica são: condições
climáticas durante a execução, temperaturas médias da região, temperatura de
lançamento, quantidade e tipo de materiais empregados, geometria da estrutura,
propriedades do concreto endurecido, propriedades térmicas e elásticas da
fundação, tipo de cura, altura das camadas de lançamento e seus intervalos de
execução e dimensionamento de juntas de contração.
No desenvolvimento de empreendimentos que fazem uso de concreto refrigerado
deve-se considerar:
• Controle dos efeitos térmicos de hidratação do cimento, através da
redução do consumo de aglomerante e redução da temperatura dos
materiais constituintes.
4
• Cuidados com a geometria da estrutura e da fundação, a fim de
evitar fissuras que podem ser potencializadas pelo efeito térmico.
• Estudo dos materiais componentes do concreto para evitar reações
deletérias, destacando as reações álcali-agregadas.
A taxa e a magnitude da elevação adiabática da temperatura do concreto é função
da quantidade, composição e finura do cimento e da temperatura durante sua
hidratação.
Diversas práticas são adotadas para o controle dos efeitos térmicos no concreto,
como a utilização de cimentos com baixos teores de C3A e C3S, cimentos mais
grossos, adoção de pozolana, pozolana obtida de argila caulinítica, utilização de
centrais de resfriamento e produção de gelo, estudos térmicos utilizando método
dos elementos finitos e outros.
As causas da fissuração podem ser atribuídas a falhas ou à ocorrência de não
conformidades nas fases de projeto, execução ou dosagem do concreto. A
prevenção contra a fissuração em cada uma dessas fases atua nos seguintes itens
de cada etapa:
• Juntas de contração; restrição; mudanças de seção; assentamentos
da fundação – na fase de projeto;
• Tipo e quantidade de cimento, hidratação do aglomerante, tipo e
dimensão máxima do agregado, teor de água, aditivos, altura das
camadas de concretagem e temperaturas – na fase de dosagem;
• Temperatura de lançamento do concreto, elevação da temperatura
e resfriamento$, velocidade de execução, gradiente de temperatura
5
com o meio, cura e isolamento, fundação, temperatura do ar e
velocidade do vento – na fase de execução.
Os principais tipos de fissuras em concretos massivos são aqueles devidos à
retração plástica, ao ataque de sulfatos, às reações álcali-agregado e similares
decorrentes da corrosão da armadura, ao assentamento do concreto, aos
movimentos das formas, assentamento das fundações, formação de etringita
tardia e aquelas formadas por alterações volumétricas de origem térmica no
concreto.
Entre as fissuras que surgem antes do endurecimento, ou seja, no estado plástico
do concreto, destacam-se:
• Assentamento do concreto: os materiais mais finos começam a
assentar, expulsando água e ar, mas os agregados maiores e as
armaduras oferecem restrição a esse deslocamento da massa,
resultando em fissuras.
• Retração plástica: a fissuração é causada pela secagem rápida do
concreto fresco quando a taxa de perda de água da superfície, por
evaporação, excede a taxa disponível de água de exsudação. As
principais causas são as altas temperaturas, baixa umidade relativa,
ventos e absorção do agregado.
Já entre as fissuras que surgem após o endurecimento as mais comuns são:
• Retração por secagem ou hidráulica: inicialmente, a água
perdida por evaporação não está presa à estrutura dos produtos
hidratados e sua fuga do concreto não causa retração significativa.
Entretanto, quando a maior parte dessa água livre é perdida,
6
prosseguindo a secagem, observa-se que uma perda adicional de
água resulta em retração considerável, que por sua vez causa
fissuras.
• Reação álcali-agregado: processo químico em que alguns
constituintes mineralógicos dos agregados reagem com os álcalis
(hidróxidos de sódio e de potássio) provenientes do cimento, da
água, agregados, pozolanas, etc. que estão dissolvidos na solução
dos poros do concreto, formando um gel expansivo que gera
diversas patologias, sendo a principal a formação de fissuras.
• Corrosão das armaduras: fenômeno eletroquímico, causado pela
despassivação da armadura que tem seu volume expandido
mediante carbonatação ou ataque de cloretos, cujo mecanismo de
penetração no concreto depende diretamente de sua
permeabilidade.
• Retração térmica: por ser a principal característica a ser
controlada no concreto-massa, constitui o objeto de estudo do
presente trabalho.
A fissuração em tais estruturas está diretamente relacionada à sua vida útil, pois
altera as condições de permeabilidade do maciço e dá início aos fenômenos de
deterioração do material em seu interior.
As manifestações patológicas mais comuns oriundas da fissuração são: lixiviação
do concreto, que pode reduzir sua resistência, e corrosão das armaduras através
da penetração de agentes agressivos.
7
Retração Térmica
Conceito
O concreto-massa está sujeito às elevações consideráveis de temperatura nas
primeiras idades, devido às reações exotérmicas de hidratação do cimento. O
aquecimento causa expansão que, sob restrição, provoca tensões de compressão.
Nessa idade, o módulo de elasticidade do concreto é baixo e a relaxação da
tensão é alta, portanto, a tensão de compressão é pequena a ponto de poder ser
desprezada.
Após atingir um pico máximo de temperatura e expandir seu volume, o concreto
contrai-se até equilibrar a sua temperatura com a do meio ambiente, atingindo,
assim, a temperatura de equilíbrio. Esse processo, denominado retração térmica,
faz com que o concreto fissure.
Nessa fase inicial, o concreto ganha rapidamente resistência e rigidez, gerando
tensões de expansivas que, se ultrapassarem sua resistência à tração, levam à
fissuração.
O gráfico abaixo mostra a variação de temperatura do concreto em função do
tempo.
TEMPERATURA AMBIENTE
ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA
T
TEMPERATURA DE LANÇAMENTO DO CONCRETO
TEMPERATURA MÁXIMA
TEMPO EM DIAS
TE
MP
ER
AT
UR
A
(°C
)
Figura 1 – Variação da temperatura do concreto em função do tempo.
8
A hidratação segue três processos básicos: a nucleação e o crescimento dos
cristais, a interação entre as vizinhanças das fases e a difusão. Esses processos
podem provocar aumento de temperatura de 50ºC a 60ºC em condições
adiabáticas, dependendo do tipo de cimento empregado.
As estruturas massivas encontram-se permanentemente em uma situação de troca
de energia calorífica por meio de suas superfícies de contorno (CALMON, 1995
apud IBRACON, 2005). Logo, o fenômeno está ligado basicamente às restrições
quanto às variações volumétricas de origem térmica e por variações das
condições ambientais.
Diversas propriedades estão relacionadas a este fato: mecânicas, como resistência
à tração; elásticas, como módulo de deformação e coeficiente de Poisson,
fluência e capacidade de deformação; e térmicas, como coeficiente de dilatação
térmica, elevação adiabática de temperatura, calor específico, difusividade e
condutividade térmicas (MEHTA E MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1982).
Determinação das Tensões Térmicas
A avaliação do fenômeno térmico em obras de concreto-massa é importante para
que se evite fissuração indesejável que possa modificar potencialmente as
condições de permeabilidade da face de montante da barragem ou ocasionar
fenômenos de deterioração do material em seu interior.
Imaginando-se um cubo de volume unitário no interior do maciço de concreto,
em um primeiro estágio ocorre a elevação da temperatura, quando o concreto
ainda é deformável, e esse cubo tende a expandir-se, mas é contido pela massa
que o envolve, gerando tensões de compressão.
9
Em um segundo estágio, ao atingir o pico de temperatura, inicia-se o
resfriamento, quando o concreto é mais resistente e menos deformável, o cubo
hipotético passa a retrair-se e, havendo qualquer restrição, surgem tensões de
tração.
Tais deformações térmicas, causadoras de fissuras, podem ser calculadas pela
seguinte equação:
εF = KA . . (L + Δeh – A )
Onde:
KA = Condição de restrição
L = Temperatura de lançamento do concreto
Δeh = Elevação adiabática de temperatura
A = Temperatura ambiente
= Coeficiente de expansão térmica do concreto
εF = Capacidade de alongamento do concreto
Sendo εmáx o alongamento máximo de tração, conclui-se que a condição
suportável do concreto será superada quando εF > εmáx.
Logo,
εmáx = máx / Ec
10
Sendo εmáx a resistência à tração simples do concreto e Ec o seu módulo de
elasticidade.
O exame inicial das expressões acima permite concluir que a tendência de
fissuração é minimizada quando:
• A diferença entre o pico de temperatura do concreto e a
temperatura ambiente for pequena;
• Os valores do coeficiente de expansão térmica do concreto, do
módulo de elasticidade do concreto e o grau de restrição forem
baixos;
• A resistência à tração do concreto for elevada.
De maneira geral, as fissuras de origem térmica originam-se a partir de camadas
junto à fundação ou a partir de camadas lançadas sobre concretos antigos –
elevado módulo de elasticidade (ANDRIOLO e SKWARCZYNSKI, 1988).
Fatores que Influenciam o Fenômeno
Os principais fatores que influenciam a retração térmica são: condições
climáticas durante a execução, temperaturas médias da região, temperatura de
lançamento, quantidade e tipo de materiais empregados, geometria da estrutura,
propriedades do concreto endurecido, tipo de cura, altura das camadas de
lançamento e seus intervalos de execução e dimensionamento das juntas de
contração.
11
Restrição
As condições de restrição podem ser expressas pelo coeficiente de
restrição (Ka), obtido diretamente da Figura 2, segundo critério
estabelecido pelo ACI 207 .
9
10
8
7
6
5
4
3
2
L/H = 1
L/H = 20
L
H
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1,00 H
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Restrição, Ka (1.0 100%)
Alt
ura
Pro
po
rcio
nal A
cim
a d
a B
ase
Restrição Contínua da Base)
Figura 2 – Coeficiente de restrição para fundação
infinitamente rígida (ACI, 2007)
O coeficiente de restrição representa a parte de deformação que é
impedida pela fundação ou concretos já endurecidos e é função da altura
H do monólito e do seu comprimento L.
12
Propriedades Térmicas
Coeficiente de expansão térmica ( )
É a relação entre a variação volumétrica de uma massa de concreto e a
correspondente variação de temperatura, obtida pela resultante de dois
coeficientes de expansão: do agregado e da argamassa.
Como a proporção de agregado graúdo em relação à massa de concreto é
bastante grande, o coeficiente de expansão depende praticamente do tipo e
quantidade do agregado adotado, conforme demonstra a Figura 3.
Relação Cimento/agregado
Coeficiente de expansão térmica após 2 anos (10-6 / °C)
Pasta Pura 18,5
1 : 1 13,5
1 : 3 11,2
1 : 6 10,1
Figura 3 – Influência do volume de agregado (basalto) no coeficiente de
Expansão Térmica do concreto (PAULON, 1987)
Elevação adiabática de temperatura (Δeh)
É a elevação da temperatura do concreto em virtude da hidratação do
aglomerante, sem influência de qualquer fator externo. Depende da
quantidade e tipo de aglomerante, sua composição química e adições.
Os teores de água e cimento, por sua vez, vão depender da resistência
requerida no projeto, agressividade do meio, critérios de durabilidade,
características dos agregados e execução do concreto.
13
A importância da composição química do aglomerante é expressa na
Figura 4, evidenciando que percentuais maiores de C3S e C3A resultam
em maior calor de hidratação.
Constituintes mineralógicos
do cimento
Participação de cada constituinte na geração de calor (cal/g)
90 dias 90 dias 13 anos C3S 58 104 122
C2S 12 42 59 C3A 212 311 324
C4AF 69 98 102
Figura 4 – Calor de hidratação dos compostos do cimento Portland
(VERBECK e FOSTER)
Outro fator que afeta a elevação de temperatura está relacionado à finura
do cimento, quanto mais finas as partículas, mais rápidas serão as reações
de hidratação, considerando não apenas a maior superfície específica, mas
a maior reatividade das pequenas partículas.
Difusividade
Indica a velocidade de dissipação de calor para o ambiente. Depende do
tipo e dimensão máxima do agregado, como mostra a Figura 5.
14
0,090,06 0,150,12 0,1817
19
21
23
25
Basalto
Gnaise
Granito
Quartzito
Silex
Quartzo
INFLUÊNCIA DA DIFUSIVIDADE
DifusIvidade Térmica (m /dia) 2
Ele
va
ção
de T
em
pe
ratu
ra (
°C)
Intervalo de lançamento = 7 dias
Figura 5 – Influência da difusividade térmica para concretos com
diferentes tipos de agregados (MARQUES FILHO, 2005)
Concretos com maior difusividade iniciam a queda de temperatura em
idades menores e, consequentemente, apresentam maior tendência à
fissuração.
Capacidade de Alongamento (εF)
A capacidade de alongamento ou deformação do concreto é a máxima
deformação que ele apresenta quando submetido à solicitação de tração.
Porém, o concreto possui a característica da fluência, que é sua capacidade
de deformar-se ao longo do tempo sob carga constante. A fluência ocorre
com o resfriamento da massa de concreto, logo, a capacidade de
alongamento é superior à obtida por uma solicitação rápida, ou seja, a
capacidade de alongamento do concreto deverá ser acrescida de uma
parcela devido à fluência.
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Temperatura de Equilíbrio
Entende-se como temperatura de equilíbrio, de contorno ou do ambiente, a
média das temperaturas de certa localização, considerando variações
diárias e anuais.
Em obras como barragens de concreto haverá uma parte submersa na face
de montante sujeita às temperaturas da água, e na face de jusante, à
incidência da temperatura do ambiente.
Para regiões mais quentes, diminui-se o diferencial térmico entre o pico de
temperatura atingido pelo concreto e a temperatura de equilíbrio,
considerando mesma temperatura de lançamento e elevação adiabática
(ibid., 1987).
Assim, em regiões mais quentes a necessidade de medidas minimizadoras
de problemas relativos à fissuração térmica é reduzida. Segundo
Skwarczynski (1988), um acréscimo de 6ºC no diferencial térmico
equivale a um incremento de aproximadamente 60 -strain na solicitação
de alongamento de tração.
-strain é a quantidade de deformação de um corpo provocada por uma força nele aplicada. A magnitude da tensão medida é muito pequena e expressa como microtensão (me), que é e.10
-6.
Porém, o clima quente pode causar efeitos indesejáveis no concreto, tanto
no estado fresco como no endurecido. Alguns deles:
• Aumento do teor de água;
• Perda da trabalhabilidade e adição de água;
• Aumento da velocidade de pega, causando dificuldades no
manuseio e aumentando a possibilidade de juntas frias;
• Aumento de fissuração plástica;
16
• Redução da resistência face ao aumento do teor de água e
nível de temperatura;
• Aumento de retração hidráulica;
• Redução da durabilidade.
Temperatura de Lançamento
Para uma mesma elevação adiabática, temperaturas de lançamento
menores geram picos de temperatura menores, reduzindo, portanto, o
diferencial de temperatura.
A Figura 6 mostra a diferença entre os gradientes de temperatura em
função da temperatura de lançamento para um bloco de concreto-massa
sob duas diferentes condições de concretagem, uma diurna e outra
noturna.
AT 1
AT 2
IDADE (DIAs)
TL = T2
TL = T1
T 2max
T 1max
T (°C)
Concretagem diurna
Concretagem noturna
Figura 6 – Influência da temperatura de lançamento do concreto
(IBRACON, 2005)
De uma forma mais completa, pode-se verificar na Figura 7 a relevância
dessa variação da temperatura de lançamento quando se analisa seus
efeitos com a utilização do mesmo cimento.
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Embora a análise considere cimento estrangeiro, o resultado se aplica a
toda e qualquer situação de uso, bem como a qualquer cimento.
TEMPO, EM DIAS
ELE
VA
ÇÃ
O A
DIA
BÁ
TIC
A D
A T
EM
PE
RAT
UR
A °
C
10
0
10
1
20
30
40
TEMPERATURAS DE LANÇAMENTO
CIMENTO TIPO I (USA)
38°c
32°c
27°c
21°c
16°c
10°c
4°c
Figura 7 – Efeito da temperatura de lançamento do concreto sobre a elevação
da temperatura do concreto-massa produzido com cimento tipo I
(USA).
Dimensões da Estrutura
Quando a estrutura de concreto armado possui dimensões reduzidas, o
calor de hidratação dissipa-se facilmente para o ambiente e o pico térmico
pode não ser elevado. No entanto, aumentando-se as dimensões, dificulta-
se a dissipação do calor e eleva-se o pico térmico, aumentando, portanto, o
diferencial de temperatura.
O mesmo ocorre com a altura das camadas de concretagem, que resultarão
em maiores picos de temperatura quanto maiores elas forem.
Dissipação do Calor
Esse recurso só é válido em obras em que o volume de concreto-massa é
muito grande. Nas obras de barragens, a implementação de galerias de
dissipação nos maciços permite maior dissipação do calor para o
ambiente, reduzindo, portanto, o pico térmico.
Para efeito de cálculo, são considerados blocos com dimensões menores e
após cumprir sua função, as galerias são preenchidas com concretos
18
pobres. A execução das galerias obedece a estudos específicos, sendo
instaladas entre 12 e 18 metros de distância uma da outra.
Dependendo da difusividade do concreto, recomenda-se o isolamento
térmico durante a cura para reduzir as velocidades de dissipação de calor e
evitar o choque térmico.
Medidas de Controle da Elevação da Temperatura
Levando-se em consideração os principais fatores que influenciam a fissuração
térmica no concreto, nota-se que o pico máximo de temperatura – função da
temperatura de lançamento do concreto – é diretamente proporcional à
intensidade das tensões e deformações. Daí a relevância quanto à sua limitação,
que interfere no processo de fissuração e, consequentemente, na durabilidade da
estrutura.
Os próximos itens relacionam as práticas mais difundidas para o controle de
temperatura:
Pré-resfriamento do Concreto
Pode ser obtido por meio do resfriamento da água de mistura, pela
substituição de parte da água da mistura por gelo em escamas ou pelo
resfriamento dos agregados graúdos.
O sistema de resfriamento de agregados utilizando nitrogênio é bastante
simplificado, pois não envolve tantos componentes como nas instalações
frigoríficas usuais. Porém, devido ao seu alto custo e cuidados no
manuseio, sua aplicação fica restrita a pequenas produções de concreto.
Assim, como principal solução para o pré-resfriamento, mantém-se a
utilização de instalações frigoríficas convencionais, usando somente o gás
amoníaco como refrigerante. O resfriamento de pequenas partículas, como
areia, cimento ou material pozolânico, não possui aplicabilidade prática,
em virtude de dificuldades técnicas e alto custo.
O pré-resfriamento pode trazer diversas vantagens:
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• O concreto torna-se mais fluido, permitindo redução no teor de
água, mantendo a mesma trabalhabilidade e, consequentemente,
diminuindo o consumo de cimento;
• Proporciona maior uniformidade na mistura e minimização dos
problemas de clima quente;
• Eleva os tempos de início e fim de pega, face à hidratação mais
lenta, evitando ocorrência de juntas frias e proporcionando
economia de aditivos retardadores de pega;
• Reduz o cronograma devido à possibilidade de camadas de maior
altura e menor quantidade de juntas.
Pós-resfriamento do Concreto
É obtido através da circulação de um líquido em baixa temperatura
(geralmente água) por meio de serpentinas tubulares plásticas embutidas
no interior da massa de concreto. O sistema acelera a remoção do calor
nas primeiras idades, nas quais o módulo de elasticidade é relativamente
baixo.
Redução da Quantidade de Aglomerante (cimento)
A mais imediata das alternativas é a substituição de parte do cimento por
material pozolânico adequado. Os efeitos de redução de geração de calor
podem ser observados porque os teores de C3A E C3S são severamente
reduzidos com imediato reflexo na liberação do calor de hidratação.
Também é possível dosar o concreto empregando a dimensão máxima dos
agregados, reduzindo o consumo de aglomerante devido à menor
quantidade de água requerida na mistura.
Camadas de Concretagem
Reduzindo-se a altura das camadas de concretagem, obtêm-se reduções na
elevação de temperatura.
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Seleção do Aglomerante
Como esclarecido anteriormente, o emprego de cimentos com baixos
teores de C3A e C3S, aliado à limitação de sua finura, reduz
significativamente o calor de hidratação.
A Figura 8 ressalta a importância de cimentos com baixo calor de
hidratação e pozolânicos na elevação da temperatura.
42 86 100
10
20
30
40Comum
INFLUÊNCIA DO TIPO DE CIMENTO
Idade (dias)
Ele
va
ção
de T
em
pe
ratu
ra (
°C)
12
Pozolânico
Baixo calor de hidratação
Figura 8 – Influência do tipo de cimento na elevação da temperatura do
concreto.
Medidas Minimizadoras do Efeito Térmico
Juntas de Contração
Como as barragens de concreto são construídas em estruturas monolíticas,
torna-se necessária a introdução de juntas de concretagem (horizontais) e,
principalmente, de juntas de contração (verticais), a fim de acomodar as
variações volumétricas oriundas do resfriamento ou secagem e facilitar o
processo de execução (ICOLD-CIGB, 1997).
A localização e o espaçamento das juntas dependem das características
físicas da estrutura, dos resultados do estudo de temperatura, métodos de
concretagem e tipo de concreto utilizado. Um espaçamento de 12m a 18m
tem-se mostrado satisfatório para a maioria das barragens
21
Redução da Restrição
É uma medida teoricamente possível, mas pouco viável na prática, devido
à natureza do material de fundação, que apresenta grande dureza e módulo
de elasticidade semelhante ao concreto.
Aproveitamento das Condições Ambientais
Pode-se baixar o pico de temperatura através de alterações no cronograma
da obra quanto aos lançamentos do concreto, fazendo-as coincidir com as
épocas de temperaturas mais baixas, como no inverno ou à noite.
Redução da Velocidade de Dissipação de Calor
O emprego de agregados adequados, tanto petrográfica quanto
granulometricamente, minimiza consideravelmente a taxa de dissipação de
calor.
No emprego de concretos com alta difusividade, por limitações impostas
pela matéria-prima disponível, faz-se necessário o uso de isolamento para
evitar o choque térmico, que abrange desde a manutenção das formas de
madeira até a aplicação de materiais como cortiça ou manta de borracha.
A Figura 9 mostra o coeficiente de transmissão superficial para os casos
mais comuns.
Tipo de isolamento
Coeficiente de transmissão superficial (kcal/m
3.h °C)
Concreto – ar 11,6
Concreto – água de cura 300,0
Concreto – madeira – ar 2,6
Concreto – metal – ar 11,6
Concreto – isolante – ar 2,0
Figura 9 – Coeficiente de transmissão de calor de diferentes ambientes de
isolamento (MARQUES FILHO, 2005)
22
Redução da Temperatura de Lançamento
O controle da temperatura de lançamento do concreto é uma das melhores
formas de se evitar a fissuração. O ACI 207.4R sugere que a temperatura
de lançamento, tal que a deformação por tração do concreto, causada pela
queda de temperatura, não exceda o limite à tração do concreto, seja
calculada conforme fórmula abaixo proposta:
T
CT
.Ki fr
=
Onde:
Ti = Temperatura de lançamento do concreto
Tf = Temperatura estável final do concreto
C = Capacidade de deformação por tração do concreto
kr = Grau de restrição
= Coeficiente de expansão térmica
Tr = Aumento inicial de temperatura do concreto
Longe de encerrar o assunto, visto que todo o exposto apenas introduz os
conceitos básicos da termodinâmica aplicada ao concreto e salienta os cuidados
nos trabalhos com grandes volumes, resta registrar a importância das proporções
do maciço no comportamento térmico do volume. A figura 10, abaixo, ilustra
essas valiosas informações para o momento decisivo do projeto.
23
ELE
VA
ÇÃ
O D
A T
EM
PE
RAT
UR
A °
C0
10
1
20
30
35
TEMPERATURA DE LANÇAMENTO
CIMENTO TIPO I (USA)
38°c
32°c27°c
21°c16°c
10°c
5
15
25
RELAÇÃO VOLUME/SUPERFICIE, M
2 3
Figura 10 – Efeito da relação volume/superfície sobre a temperatura
do concreto-massa produzido com cimento tipo I (USA).
24
Referências Bibliográficas:
Aitcin P. C. Concreto de Alto Desempenho, 2008.
Andriolo, F. R.; Skwarczynski, T. M. – Concreto Pré-Refrigerado no Brasil: Uma Evolução com Mais de 20 Anos – Logos Engenharia S.A., São Paulo –
1988.
Mehta, P. K.; Monteiro, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais.
São Paulo, Pini, 1994.
Marques Filho, J. – Tese Doutorado – UFRGS – 2005.
Neville, A. M. (1995), Properties of concrete, Fourth edition, Longman, Edinburgh.
Neville, A. M (1994), Cement and Concrete: Their interrelation in Practice.
Pacelli A. W. (editor). Concretos – Massa, Estrutural, Projetado e Compactado
com Rolo – Ensaios e Propriedades – Equipe de FURNAS – Laboratório de Concreto, 1997.
Paulon, V.A. O Fenômeno Térmico no Concreto – Associação Brasileira de Cimento Portland, São Paulo – 1987.
ACI – COMMITTEE 207 – Mass Concrete for Dams and Other Massive
Structures – American Concrete Institute.
CBGB; Eletrobrás; Ibracon – Concreto Massa no Brasil - Memória Técnica –
Eletrobrás, Rio de Janeiro – 1989.