estudo - concreto branco

_______________________________________________________________II Seminário de Patologia das Edificações - Novos Materiais e Tecnologias Emergentes

18 a 19 de novembro de 2004 - Salão de Atos II - UFRGS - Porto Alegre - RS

DURABILIDADE DO CONCRETO BRANCO: ESTUDOSREALIZADOS

A. P. KIRCHHEIM 1, A. PASSUELO2 , D. C. C. DAL MOLIN3, L. C. P. SILVAFILHO4

(1) [email protected] / Pesquisadora

M.Sc. UFRGS(2) [email protected]

PesquisadoraM.Sc. UFRGS

(3) [email protected] / Pesquisadora

Dra. UFRGS(4) [email protected] / Pesquisador

Ph.D. UFRGS

Resumo

O uso do cimento Portland branco estrutural vem mantendo um intensocrescimento em todas suas magnitudes, no entanto, há um número restrito depublicações e estudos sobre suas características e propriedades. O empregodo concreto branco se justifica nas obras estruturais por motivos estéticos,podendo-se eliminar o revestimento, bem como trabalhar com texturas epigmentos. No entanto, novos materiais necessitam de caracterização, eestudos relacionados à durabilidade permitem um melhor entendimento do seucomportamento frente aos agentes agressivos do meio ambiente. Sendo assim,este artigo objetiva apresentar os trabalhos já realizados pelos laboratóriosNORIE/LEME, mostrando o estado da arte das pesquisas realizadas emconcreto branco, muitos dos quais foram utilizados na prática paracaracterização do concreto branco utilizado no Museu Iberê Camargo.

1 Introdução

Sendo o concreto o material de construção civil mais utilizado atualmente, éjustificável o elevado número de pesquisas destinadas a compreender o seucomportamento, contribuindo, assim, para o seu melhoramento. Nos últimosanos, inúmeros materiais foram investigados para serem acrescentados noproporcionamento do concreto, permitindo que as suas características deresistência e durabilidade sejam superadas. Como exemplo pode-se citar ocrescente desenvolvimento da indústria de aditivos químicos, a utilização defibras de aço e polipropileno e principalmente a utilização de adições minerais



com características de superpozolanicidade, como a sílica ativa e ometacaulim.

Mais recentemente, outros aspectos, além do comportamento mecânico edurabilidade, estão sendo levados em conta quando o assunto é estrutura emconcreto, principalmente nos casos de concretos aparentes. A exigência emrelação à característica estética deste material tem sido foco de discussõesrealizadas no meio técnico, gerando, então, a necessidade de produzirconcretos com valor estético agregado, não apenas pelas suas formasarquitetônicas, mas também através de cromaticidades diferenciadas.

Em função da demanda pela cor é que a produção do cimento branco ganhouforça no mercado mundial. A capacidade deste material em aumentar de formasignificativa as possibilidade na produção de concretos cromáticos incrementouo número de obras realizadas com este tipo de concreto. As obras emconcretos cromáticos que têm se destacado são aquelas produzidas emcimento Portland branco estrutural sem que qualquer tipo de pigmento sejaacrescentado à mistura, produzindo então um concreto de cor extremamenteclara, denominado concreto branco.

Neste âmbito, arquitetos reconhecidos internacionalmente, entre eles ÁlvaroSiza, Santiago Calatrava e Richard Meyer, têm utilizado o concreto branco,definindo um estilo diferenciado em seus projetos arquitetônicos. Pode-se citarcomo projetos mais recentes destes arquitetos a construção do “Museu IberêCamargo”, em Porto Alegre, do aeroporto “La Paloma”, em Sondika, e da Igreja“Dives in Misericórdia”, em Roma (Passuelo, 2004).

Sabe-se que o uso do concreto branco em concreto arquitetônico (aparente)despende cuidados especiais desde a escolha dos materiais até o perfeitoplanejamento da sua execução. Por outro lado, a grande quantidade de finosutilizada, necessária para dar bom acabamento, acaba por fornecer a esteconcreto algumas características particulares importantes para suadurabilidade. O CIB W80/RILEM 71-PSL (1983) conceitua durabilidade como “acapacidade que um produto, componente ou construção possui de manter oseu desempenho acima dos níveis mínimos especificados, de maneira aatender às exigências dos usuários, em cada situação específica”. Isaia eHelene (1993) destacam que a “durabilidade adquire especial importânciaquando enfocada sob aspecto estrutural, tornando-se propriedade crítica sehouver perda de desempenho que signifique tanto diminuição da segurançaquanto redução da vida útil da construção”. Justificam que as conseqüênciasdesta situação podem ser cruciais porque a segurança de uma estruturaenvolve aspectos referentes à sobrevivência (proteção à vida) e à integridade(proteção à propriedade).

Desta forma, as obras produzidas em concreto branco destacam-se pelo forteapelo estético da construção. Entretanto, paralelamente, é necessário mantersuas características tradicionais de adequada durabilidade e comportamentomecânico. Neste sentido, a Universidade Federal do Rio Grande do Sul,



através dos grupos de pesquisa NORIE/LEME, vem, ao longo dos últimosanos, estudando o comportamento de concretos e argamassas de cimentoPortland branco. Tem se produzidos concretos sem e com adição de sílicaativa e metacaulim, bem como dosagem experimental de diversos traços deconcreto branco, com o objetivo de melhorar a qualidade dos materiaisempregados nas estruturas de concreto, além de apontar as potencialidades elimitações do emprego destes materiais.

Cabe salientar que se por um lado, há um aumento expressivo na produção euso de concretos com cimento branco, por outro, mesmo com diversos estudosjá realizados, ainda existem lacunas no conhecimento de seu comportamentoem serviço, especialmente em relação às formas de interação entre seusmateriais constituintes (cimento, agregados, água e aditivos) ao longo da vidaútil da edificação e diferentes condições de exposição.

Sendo assim, a principal motivação deste artigo é apresentar os trabalhos járealizados pelos laboratórios NORIE/LEME, mostrando o estado da arte daspesquisas realizadas em concreto branco. No entanto, a principal limitaçãodeste tipo de pesquisa é que retrata apenas o concreto analisado sob aspectosespecíficos, utilizados para estes os estudos em questão. Em se tratando deoutras regiões e materiais, são necessárias novas análises.

2 Ensaios realizados

Primeiramente foram realizados ensaios de caracterização mecânica e dedurabilidade visando entender o comportamento do concreto com cimentobranco quando comparado ao concreto com cimento de cor cinza. Todos osensaios seguiram normas e recomendações de ensaios, brasileiras einternacionais, conforme exposto nas referências bibliográficas.

2.1 Análise do comportamento de cimentos brancos em relação aocimento cinza convencional (CP V-ARI)

Nesta etapa foram realizados estudos de caracterização mecânica, através deensaio de resistência à compressão axial. Além disso, o comportamento dadurabilidade dos concretos produzidos com cimento branco foi avaliado atravésde ensaios de carbonatação e absorção de água por capilaridade.Analisaram-se 4 tipos de cimentos brancos, sendo 2 estrangeiros (CPB3 eCPB4) e 2 nacionais (CPB1 e CPB2), e um tipo de cimento cinza convencional(CPV-ARI) para comparação. Todos os resultados foram analisadosestatisticamente através dos softwares Statistica e o modelados através dosoftware SPSS 8.0. Dados mais completos podem ser visualizados emKirchheim (2003), Kirchheim et al. (2003), Kirchheim et al. (2004a), Kirchheimet al. (2004b). A seguir são descritos brevemente os principais resultados.



2.1.1 Resistência à compressão

Como pode ser visualizado na figura 1, percebe-se que o CPV-ARI, pararesistência à compressão, possui um desempenho superior aos cimentosbrancos analisados. No entanto, os resultados foram bastante próximos,podendo se afirmar que os concretos com cimentos brancos analisadospossuem desempenho similar ao concreto moldado com CPV-ARI.

CP-VCP-B1CP-B2

CP-B3CP-B4

Idade

fc (

MP

a)

15

20

25

30

35

40

45

3 dias 14 dias 28 dias

Figura 1 Resistência à compressão em função da interação entre o tipo de cimento e a idade

No gráfico da figura 2 são apresentados os valores da interação significativaentre o tipo de cimento e a relação água/cimento. Observa-se que a influênciada relação água/cimento diferencia-se dependendo do tipo de cimento, ou seja,o CP-B4 possui a maior resistência para a relação água/cimento 0,4 e a menorpara a relação água/cimento 0,6, variando cerca de 110% neste intervalo. Já oCP-V mantém-se com as maiores resistências para todas as relaçõeságua/cimento, variando cerca de 65% da relação a/c 0,6 para 0,4.

CP-VCP-B1CP-B2CP-B3CP-B4

a/c

fc (

MP

a)

15

20

25

30

35

40

45

0,4 0,5 0,6

Figura 2 Resistência à compressão dos concretos em função da interação entre a relação a/c eo tipo de cimento



Nota-se que, como esperado, a resistência à compressão dos cinco tipos decimento estudados decresce significativamente com o aumento da relaçãoágua/cimento.

2.1.2 Profundidade de carbonatação

Os estudos de carbonatação geraram modelos que permitiram traçar as curvasvisualizadas na figura 3.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,3 0,4 0,5 0,6

a/c

PM

F2

4 (

mm

)

CPVCPB1

CPB2

CPB3

CPB4

Figura 3 Curva prevista para profundidade de carbonatação variando a relação a/c

Ao analisar conjuntamente todos os concretos nota-se que concretos moldadoscom CP-B3, mesmo com relação a/c maior (0,6), obtiveram melhordesempenho frente à carbonatação do que concretos moldados com CP-B1com relação a/c=0,5. Além disso, os valores previstos para este concreto narelação a/c 0,5 praticamente se igualaram aos valores encontrados para todosos cimentos na relação a/c=0,4. Isto comprova, novamente, que para ofenômeno de carbonatação, além da relação a/c, também o tipo de cimento ésignificativo.

2.1.3 Análise da absorção de água

Na análise da absorção de água por capilaridade, o método utilizado foi oproposto por Kelham (1988). A figura 4 apresenta os resultados para taxa deabsorção, e na figura 5 observa-se os resultados para resistência capilar dosconcretos analisados.



Figura 4 Taxa de absorção dos concretos analisados

Figura 5 Resistência capilar dos concretos analisados

Como era esperado, nota-se que, para todos os tipos de cimento, quanto maiora relação água/cimento, maior a taxa de absorção de água e menor aresistência capilar.

Para os concretos moldados com CP-B2 e CP-B4, destacam-se os valoreselevados de resistência capilar para a relação a/c 0,4. Analisando os resultadospercebe-se que todos os concretos brancos obtiveram redução dos valores,quando comparados ao concreto moldado como referência, confirmando queconcretos moldados com cimento Portland branco possuem desempenhosatisfatório, quando analisada a taxa de absorção de água por capilaridade.

Em resumo, nesta etapa comprovou-se o desempenho adequado dosconcretos moldados com cimento branco, já que estes, nos três ensaiosrealizados, obtiveram desempenho superior ou similar aos produzidos comcimento de cor cinza.

A etapa seguinte analisou o tipo e a quantidade de adição superpozolânica,bem como definiu o tipo de agregado a ser utilizado no concreto.



2.2 Seleção do tipo e teor de adição mineral e agregado

Em relação às questões de durabilidade e estética, decidiu-se que seriainteressante utilizar um tipo de adição superpozolânica na mistura do concreto,podendo-se afirmar que da mesma forma que é utilizada em concretos cinzas,as adições garantem aumento de resistência, compacidade e coesão damistura. Já está consolidado, segundo diversos autores (Nagataki, 1994; DalMolin, 1995; Silveira, 1996; Malhotra e Mehta, 1996; Ferreira, 1999;Kulakoswki, 2002; Isaia, 2002, entre outros), que a utilização de pozolanasmelhoram as propriedades do concreto. Segundo Serra (2003), a sílica ativacontribui triplamente para melhorar o desempenho do concreto, melhorando: aspropriedades reológicas do concreto fresco; a granulometria do traço, tornandoa mistura mais compacta; a resistência da pasta e sua durabilidade. Contudo,aumenta a demanda de água, sendo necessário, conforme a situação, oemprego de aditivos plastificantes ou superplastificantes.

2.2.1 Análise da absorção de água em argamassas

Para esta definição realizaram-se ensaios para verificar a influência de doistipos de adições (sílica ativa e metacaulim), em 5 teores diferentes (0, 2.5, 5.0,7.5 e 10%), na capacidade de redução de absorção de água em argamassasproduzidas com cimento Portland branco estrutural e dois tipos de agregadocalcário. Foram realizados ensaios de absorção de água conformerecomendações internacionais (Método de Kelham (1988)). Maioreselucidações, como metodologia de ensaio e materiais utilizados, podem serencontradas em Kirchheim et al. (2004c).

Para a análise da significância em relação ao percentual de adição, tipo deadição e tipo de agregado, bem como suas interações, primeiramente foi feitauma análise, com todas as variáveis, no programa Statistica, onde seobtiveram os resultados que constam na tabela 1.Tabela 1 Análise de variânciaFonte SQ GDL SQR F Valor de P Efeito1–% de adição 0,155479 8 78 14,98 0,000000 Significativo2–tipo de adição 0,307854 2 39 43,84 0,000000 Significativo3–tipo de agregado 0,570788 2 39 14,66 0,000018 SignificativoInteração 12 0,457466 8 78 4,67 0,000109 SignificativoInteração 13 0,718891 8 78 1,75 0,100206 Não Signif.Interação 23 0,859054 2 39 3,20 0,051689 Não Signif.Interação 123 0,763469 8 78 1,41 0,206184 Não Signif.

Em ordem de importância, os fatores isolados percentual de adição, tipo deadição e tipo de agregado e a interação entre o percentual de adição e o tipode adição foram estatisticamente significativos no resultado de resistênciacapilar e taxa de absorção. No gráfico da figura 6 são apresentados os valoresda taxa de absorção em função da interação entre o percentual de adição e otipo de adição.



0%

2,5%

5%

7,5%

10%

Tax

a de

abs

. (g

/cm

².h1

/2)

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Sílica Ativa Metacaulim

Figura 6 Taxa de absorção da interação entre o percentual de adição e o tipo de adição

Quanto menor a taxa de absorção de água, mais resistente será o materialfrente à entrada de agentes deletérios do meio ambiente, que podem levar omaterial (concreto ou argamassa) a sofrer com problemas de durabilidade. Emtermos de desempenho, as menores taxas de absorção, em todos os teores deadição, foram observadas nas argamassas moldadas com sílica ativa. Destaca-se a redução significativa da taxa de absorção nas argamassas moldadas comsílica ativa em teores elevados (5%, 7,5% e 10%), quando comparado às comadição de metacaulim nestes mesmos teores. Para teores abaixo de 5%, nãohouve diferença representativa nos resultados obtidos para cada adição. Omesmo comportamento pode ser observado para resistência capilar (figura 7).

0%

2,5%

5%

7,5%

10%

Res

. C

apila

r (h

/m²)

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

Sílica Ativa Metacaulim

Figura 7 Resistência capilar da interação entre o percentual de adição e o tipo de adição

Percebe-se que as argamassas moldadas com sílica ativa apresentarammaiores valores de resistência capilar, em todos os teores de adição.



O gráfico da figura 8 apresenta os valores para taxa de absorção em função dotipo de agregado.

Figura 8 Taxa de absorção em função do agregado

Nota-se que as argamassas moldadas com o agregado B obtiveram menorestaxas de absorção, comprovando também a influência do tipo de agregado naabsorção de água por capilaridade destas argamassas. O mesmocomportamento pode ser observado para a resistência capilar (figura 9).

Figura 9 Resistência capilar em função do agregado

Percebe-se o aumento significativo na resistência capilar das argamassasmoldadas com o agregado B.

O gráfico da figura 10 apresenta a taxa de absorção em função da interaçãoentre o percentual de adição, o tipo de adição e o tipo de agregado.



Sílica Ativa

Metacaulim

Agregado A

Tax

a de

abs

.(g/c

m².h

1/2)

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0% 2,5% 5% 7,5% 10%

Agregado B

0% 2,5% 5% 7,5% 10%

Figura 10 Taxa de absorção da interação entre o percentual de adição e o tipo de adição

Observa-se que, para ambos os agregados, a taxa de absorção diminui com oaumento do percentual de adição. Nota-se também a redução significativa,para ambos agregados, da taxa de absorção das argamassas moldadas comsílica ativa. O mesmo comportamento pode ser verificado para resistênciacapilar destas argamassa (figura 11), comprovando a influência benéfica dautilização de sílica ativa e metacaulim, bem como a interferência dos teoresdestas adições nestas argamassas.

Sílica Ativa

Metacaulim

Agregado A

Res

. C

apila

r (h

/m²)

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

0% 2,5% 5% 7,5% 10%

Agregado B

0% 2,5% 5% 7,5% 10%

Figura 11 Resistência capilar da interação entre o percentual de adição e o tipo de adição



Outro fator importante, que cabe destacar, é de que o tipo de adição afeta,principalmente, a tonalidade da amostra, o que pode ser percebido visualmentenos teores mais elevados, como pode ser observado na figura 12.

Figura 12 Aspecto dos corpos-de-prova de argamassa com o aumento do teor de adição

As amostras com adição de sílica ativa possuem tendência ao cinza com oaumento dos teores. Já as de metacaulim aproximam-se do alaranjado, tendoaparência rosada devido a sua elevada reflectância. Adicionalmente, cabe citarque o uso do agregado B tornou as superfícies mais refletivas, conforme ensaiorealizado em um aparelho espectrofotômetro capaz de fazer medidas decoordenadas CIELAB (L*, a*, b*). Maiores informações podem ser encontradasem Passuelo et al. (2004).

Nas amostras confeccionadas com adição de sílica ativa evidencia-se a baixavariação na tonalidade das amostras entre os teores 5,0% e 7,5%, em ambosos tipos de agregado, o que é especialmente interessante considerando-seque, em termos de durabilidade, os teores ideais desta adição situam-se nestafaixa. Por fim, é pertinente salientar a importância de definir-se um teor deadição que ao mesmo tempo seja agradável ao olho humano e permita aexecução de um concreto de boa qualidade e durabilidade.

Diante disto, decidiu-se considerar a adição de 5% de sílica ativa como aestratégia mais adequada para equilibrar os efeitos sobre a cor e adurabilidade. Os resultados demonstraram que há um menor custo/benefício nautilização de sílica ativa nesta proporção. Estes resultados influenciaram amontagem do plano experimental da fase seguinte, que estendeu os testespara corpos-de-prova de concreto.

Sendo assim, foram feitos estudos em concretos para caracterizar os efeitos daadição de 5% de sílica ativa em relação à massa de cimento, na verificação do



incremento de durabilidade, o qual foi feito com a análise da resistência àpenetração de cloretos, e verificação da resistência à compressão. Foramanalisadas três relações a/agl (0.42, 0.51 e 0.60). O item 2.2.2 resume osresultados encontrados, sendo que maiores informações sobre o método emateriais utilizados podem ser encontradas em Kirchheim et al. (2004d). Outrosestudos realizados nestes e em outros concretos brancos, os quais fazem partede um programa experimental mais amplo, pode ser visualizado em Passuelo(2004) e Passuelo et al. (2004).

2.2.2 Análise da penetração acelerada de íons cloreto no concreto

Os resultados obtidos para o ensaio de penetração acelerada de íons cloreto(ASTM C 1202, 1992) foram avaliados através de uma análise estatística dosdados (ANOVA), com um nível de confiança igual a 95%. Os resultadosencontrados na análise da significância indicam que tanto a presença daadição como a relação água/aglomerante foram estatisticamente significativos.A interação entre adição e a relação a/agl não foi significativa. No gráfico dafigura 13 são apresentados os valores da carga passante observados emfunção da relação água/aglomerante dos concretos com e sem adição de sílicaativa.

Carga Passante (Coloumbs)

0,42 0,51 0,60

0% 5%

a/c

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

Figura 13 Penetração de íons cloreto em função da interação entre os teores de adição e arelação a/c

Como se pode observar o aumento da relação água/aglomerante resultou noincremento na carga total passante, devido ao aumento da porosidade dapasta, sendo que este comportamento já está consolidado no meio científico ejá foi avaliado por diversos autores citados por Mattos e Dal Molin (2003), entreeles Irassar et al., 1999; Monteiro et al., 1999; Wee et al., 1999; Francinete Jr. eCascudo, 2000.

Baixa

Moderada

Alta



Para os concretos produzidos com a adição de 5% sílica ativa houve umincremento na carga total passante, da relação a/agl 0,42 para 0,51, de 61%, ede 0,51 para 0,60, de 9%. Já os concretos sem adição de sílica ativa, quando arelação a/agl passou de 0,42 para 0,51, o acréscimo foi de 71%, e quandopassou de 0,51 para 0,60, foi de 34%.

Conforme o critério de classificação da resistência à penetração de cloretos daASTM C 1202 (1992), os concretos sem adição de sílica ativa, nas relaçõeságua/cimento 0,51 e 0,60, apresentaram alta penetração, já os na relação a/agl0,42 apresentaram penetração moderada. Os concretos com adição de 5% desílica ativa, nas relações 0,51 e 0,60, obtiveram uma redução significativa dacarga passante (30% e 43%, respectivamente), obtendo uma penetraçãomoderada. A redução mais significativa se deu para os concretos na relaçãoa/agl 0,42, com adição de sílica ativa, sendo que para estes a penetração foibaixa, obtendo uma redução de 46% na carga passante, quando comparado aoconcreto moldado sem adição de sílica ativa.

Utilizando o mesmo método de ensaio deste trabalho, Mattos e Dal Molin(2003) observaram em concretos moldados com cimento branco, utilizandoagregado graúdo basáltico e miúdo quartzoso, um incremento de 3% e de 29%,quando a relação a/c passou de 0,40 para 0,50 e de 0,50 para 0,60,respectivamente. As autoras compararam os resultados obtidos em concretobranco, a concretos moldados com clínquer cinza (CP-I), nas mesmascondições e agregados, sendo que estes concretos com CP-I obtiveram menorpenetração de íons cloreto, para a relação 0,4, 0,5 e 0,6 esta redução foi de23%, 9,4% e 1,1%, respectivamente. Uma das justificativas dada pelas autoras,fundamentada em Mehta e Monteiro (1994), foi devido à incorporação de arocasionada pelo aditivo nos concretos com cimento branco.

No entanto, comparando os resultados para concreto cinza analisado porMattos e Dal Molin (2003) aos concretos brancos deste experimento, observa-se que os concretos sem adição de sílica ativa, nas relações a/c 0,4; 0,5 e 0,6(nota-se que difere um pouco das utilizadas nessa pesquisa que foram 0,42;0,51 e 0,6), obtiveram um acréscimo na carga total passante de 4,5%; 38,6% e11,4%, respectivamente. Enquanto que os concretos brancos com adição desílica ativa obtiveram redução de 43,8%; 20,9% e 21,6%, respectivamente,reafirmando a influência benéfica da adição de sílica ativa em concretosmoldados com cimento Portland branco.

2.2.3 Análise da resistência à compressão

Da mesma forma que na análise dos concretos para o ensaio de penetração decloretos, os resultados de resistência à compressão foram analisados noprograma Statistica, onde se obtiveram os resultados que constam na tabela 2.



Tabela 2 Análise de variância (ANOVA) – resistência à compressãoFonte SQ GDL SQR F Valor de P Efeito1 – adição 95,921 30 8,861012 10,8251 0,002564 Significativo2 – água/agl. 1958,116 30 8,861012 220,9811 0,000000 Significativo3 – idade 1131,744 30 8,861012 127,7217 0,000000 SignificativoInteração 12 39,393 30 8,861012 4,4457 0,020372 SignificativoInteração 13 0,634 30 8,861012 0,0715 0,931148 Não significativoInteração 23 18,374 30 8,861012 2,0736 0,109160 Não significativoInteração 123 6,626 30 8,861012 0,7478 0,567224 Não significativo

Os fatores isolados adição, relação água/aglomerante, idade e a interaçãoadição e relação a/agl foram estatisticamente significativos no resultado daresistência à compressão dos concretos analisados. As demais interações nãoforam significativas. No gráfico da figura 2 são apresentados os valores deresistência à compressão em função da interação entre os teores de adição e arelação a/agl.

sem adição

5% sílica ativa

a/c

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0,42 0,51 0,60

Figura 14 Resistência à compressão em função da interação entre os teores de adição e arelação a/agl

Nota-se que, como esperado, a resistência à compressão dos concretos sem ecom adição de sílica ativa estudados decresce significativamente com oaumento da relação água/cimento. Embora a interação teor de adição e arelação a/agl tenha sido significativa estatisticamente, o gráfico mostra queexiste uma tendência de quanto menor a relação a/agl, maior a influência dasílica no incremento da resistência à compressão, no entanto, os concretoscom relação a/agl 0,51 não seguiram esta tendência.

No gráfico da figura 15 são apresentados os valores de resistência àcompressão em função da interação entre a porcentagem de adição e a idadedos concretos.



sem adição

5% sílica ativa

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

25

30

35

40

45

50

55

3 7 28

Figura 15 Resistência à compressão em função da interação entre a porcentagem de adição ea idade

Pelo paralelismo de retas mostradas pelo gráfico, se comprova que a interaçãoentre os teores de adição e a idade não foi significativa para misturas sem ecom adição. Os concretos com adição de sílica ativa, quando comparados aossem adição, na relação a/agl 0,42 apresentaram para as três idades (3, 7 e 28dias) acréscimo de resistência de 26,8%; 22,1% e 16,5%, respectivamente. Omelhor desempenho destes concretos pode ser atribuído à densificação dapasta de cimento hidratado, proporcionado pela sílica, resultando em umrefinamento de sua estrutura de poros, promovendo assim o aumento daresistência mecânica.

Em termos gerais, a adição de sílica ativa é vista como positiva, pois permiteinclusive que se utilize uma relação a/aglomerante levemente superior,favorecendo a trabalhabilidade e o acabamento superficial do concreto, semque prejudique certas características do material que são importantes paragarantir sua resistência e durabilidade.

2.3 Otimização de traço

Também foram realizados ensaios para ajustar o melhor proporcionamento dosmateriais. Analisou-se o comportamento do concreto no estado fresco atravésda avaliação da trabalhabilidade e coesão da mistura. Esta etapa não sedeteve na avaliação da resistência mecânica, pois corpos-de-prova de controleatingiram valores 60% superiores aos requeridos em função da durabilidade.

Chegou-se a concretos com trabalhabilidade superior a 180 mm, conseguidocom baixa relação água/aglomerante, e pequena quantidade de aditivosuperplastificante. Para tanto, foi necessário a otimização do esqueletogranulométrico da mistura, obtido através da curva de Fuller. Considerou-seainda a necessidade de se ter uma proporção de pasta superior àquela queseria considerada adequada em concretos tradicionais, para garantir uma



qualidade superficial, reduzindo a porosidade e potencializando o efeitocromático.

Foram feitos estudos analisando sete diferentes aditivos superplastificantes àbase de policarboxilatos, a fim de definir o mais eficiente quanto aoespalhamento inicial, e a manutenção deste espalhamento, para tanto foiutilizado o ensaio de abatimento com cone de Kantro. A temperatura ambientefoi fixada em 23±1ºC com umidade relativa do ar de 65±5%. O gráfico da figura16 apresenta os resultados obtidos.

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

8,5

9,5

0 15 30 45 60 75 90

Tempo (min)

Méd

ia e

spal

ham

ento

(cm

) TIPO 1

TIPO 2

TIPO 3

TIPO 4

TIPO 5

TIPO 6

TIPO 7

TIPO 8

TIPO 9

Figura 16 Minislump das pastas ensaiados

Os resultados demonstram que o aditivo tipo 7 obteve melhores resultados,sendo que o tipo 9 obteve resultados bastante similares.

Iniciando a aplicação deste concreto em obra, percebeu-se a necessidade deutilização de aditivo de controle de hidratação do cimento, já que o cimentobranco, devido as suas características especiais, requer atenção quanto ao seureduzido início de pega. Sendo assim, foram feitos ensaios de tempos de pega,com base na NBR 11581 – Determinação dos tempos de pega de cimentoPortland (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1991), paraverificar a interferência das proporções entre cimento/pó da mistura,temperatura ambiente e dos materiais e teor de aditivo para controle dehidratação. Analisou-se as proporções (cimento+sílica ativa:pó): 1:1,0; 1:1,2;1:1,6 e 1:2,0, nas temperaturas 25º, 32º e 40º C. A figura 18 apresenta osresultados das pastas ensaiadas.



Figura 18 Resistência à compressão em função da interação entre a porcentagem de adição ea idade

Os resultados explicitam que quanto maior a proporção de pó calcário namistura e maior a temperatura ambiente e dos materiais, mais rapidamenteacontecerá o início de pega. Constatou-se que o aumento da quantidade de pócalcário afeta o início de pega principalmente em altas temperaturas, podendoinclusive ocorrer uma pega aparente em tempos mais curtos.

Desta maneira, a quantidade de pó incorporada no concreto, definida a partirde resultados experimentais, encontra-se em uma faixa de 100 – 120% daquantidade de aglomerantes. Isto garante uma boa quantidade de finos namistura, sendo que o pó de calcário favorece a cromaticidade, colabora paraevitar a segregação e aumentar a densidade da pasta.

2.4 Análise do sistema concreto branco armado

Analisou-se nesta etapa do trabalho o sistema concreto branco armado,verificando sua durabilidade frente à corrosão da armadura ocasionada pelosíons cloreto. Também analisaram-se sistemas de proteção da armadura a basede zinco e epóxi para verificar qual seria mais eficiente frente a esse fenômeno.

O procedimento de ensaio adotado foi o CAIM (Corrosão Acelerada porImersão Modificada), desenvolvido no Laboratório de Ensaios e ModelosEstruturais no decorrer dos últimos anos, baseado numa concepção inicialutilizada por Lima (1990) e por Marchesan et al. (1997). Maiores informaçõespoderão ser encontradas em Kirchheim et al. (2005). Na figura 19 pode-sevisualizar o ensaio em andamento.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200 250 300

t (min)

pe

ne

tra

çã

o (

mm

)

1:1,2 25º C

1:1,6 25º C1:2,0 25º C

1:1,2 40º C

1:1,6 40º C

1:2,0 40º C1:1,0 32º C

1:1,2 32º C

1:1,6 32º C

1:2,0 32º C



Figura 19 Ensaio em andamento

A figura 20 apresenta o aspecto dos corpos-de-prova moldados com sílicaativa, após o término do ensaio. Sendo da esquerda para a direita os corpos-de-prova nomeados como Z2 – barra galvanizada, F1 – base zinco A1, M2 –base epóxi, F10 – ½ base zinco 1A - ½ referência, S2 – base zinco B2, M3 –base epóxi 2, R2 – barra referência. Cabe ressaltar que nos corpos-de-provaF1 e S2, ambos foram aplicados produtos a base de zinco, no entanto defornecedores diferentes, por isso foram identificados como A e B, já o baseepóxi são o mesmo produto, onde se variou o cuidado na aplicação do produto.

Figura 20 Aspecto dos corpos-de-prova após o término do ensaio de corrosão

O gráfico da figura 21 apresenta as correntes de corrosão, para os concretosmoldados com sílica ativa, lidas no tempo estipulado.



0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0

Tempo (min)

ico

rr

GALVANIZADA

À BASE ZINCO 1

À BASE EPÓXI

À BASE ZINCO 2

REFERÊNCIA

À BASE EPÓXI 2

1/2 À BASE ZINCO1/2 REFERÊNCIA

Figura 21 Corrente real x tempo em concreto com sílica ativa

Nota-se que todos os sistemas de proteção, bem como o aço galvanizado (Z2),apresentaram correntes de menor intensidade que o concreto moldado com abarra referência (R2). Para este ensaio, os produtos que obtiveram melhoresresultados foram os base zinco 2B (S2) e base epóxi 2 (M2), no entanto, faz-seuma ressalva quanto à aplicação destes produtos. Percebe-se que ao seremensaiados dois corpos-de-prova em que foram aplicados o mesmo tipo deproduto base epóxi (M2 e M3), estes não obtiveram a mesma resposta frenteao ensaio. Atribui-se a isso, problemas durante a aplicação do produto,conduzindo esta resposta diferenciada perante o ensaio, comprovando ainterferência da forma de aplicação. O corpo-de-prova com barra galvanizadaapresentou corrente um pouco mais elevada e uma corrosão leveprincipalmente nas extremidades da barra. Acredita-se que isso ocorreu devidoa não galvanização da parte serrada desta barra.

Estes resultados podem ser observados no gráfico da figura 22 que apresentaa perda de massa das barras ensaiadas. Foi calculada a perda de massa apartir da massa inicial das barras e sua massa depois de sua limpeza. Oresultado quanto ao produto de base epoxi é a soma das perdas de massa dosdois corpos-de-prova ensaiados.

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

Per

da

de

Mas

sa (

%)

À BASE ZINCO 1

À BASE EPÓXI

REFERÊNCIA

À BASE ZINCO 2

1/2 BASE ZINCO 1/ REFERÊNCIA

GALVANIZADA

Figura 22 Perda de massa de concretos com sílica ativa

3,09%

0,74%

8,77%

1,53%

3,02%

5,54%



A figura 23 apresenta o aspecto dos corpos-de-prova moldados sem sílicaativa, após o término do ensaio. Sendo da esquerda para a direita os corpos-de-prova identificados como R3 – barra referência, Z3 – barra galvanizada, M4– base epóxi 4, F3 – base zinco 3A, S3 – base zinco 4B, F13 – ½ base zinco1A - ½ referência. Os resultados dos corpos-de-prova de referência foramperdidos devido a problemas de conexão elétrica, não identificados durante oensaio. Por isso, estes resultados não foram utilizados na análise.

Figura 23 Aspecto dos corpos-de-prova após o término do ensaio de corrosão (face inferior)

O gráfico da figura 24 apresenta as correntes de corrosão registradas no tempopara os concretos moldados sem sílica ativa. Observa-se que as mesmas sãobem superiores às registradas nos corpos-de-prova com sílica (figura 21), quenão ultrapassaram 0.4 ampéres.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 500 1000 1500 2000 2500Tempo (min)

ico

rr

À BASE ZINCO 1

À BASE EPÓXI

GALVANIZADA

À BASE ZINCO 2

1/2 À BASE ZINCO1/2 REFERÊNCIA

Figura 24 corrente real x tempo em concreto sem sílica ativa

Comparando os resultados dos concretos moldados sem adição de sílica ativa,percebe-se o aumento significativo das correntes. Novamente o melhorresultado foi para o corpo-de-prova que possuía a barra protegida com oproduto de base epóxi. Diferente que o observado nos concretos com sílica, ocorpo-de-prova no qual estava imerso a barra protegida com o produto a basede zinco 2B obteve pior resultado.



Como relatado anteriormente no caso dos concretos com adição de sílica ativa,o corpo-de-prova com barra galvanizada apresentou corrente um pouco maiselevada do que os revestimentos melhores e uma corrosão leve nasextremidades da barra, como pode ser observada na figura 25. Acredita-se queo resultado deste cp seria bem melhor se tivesse sido utilizada alguma formade proteção do aço exposto nas extremidades da barra durante o processo decorte da mesma. Outro aspecto importante, que pode ser visualizado na figura26, é o benefício da proteção da barra e os problemas de aplicação irregular.Nota-se a diferença significativa na intensidade e características da corrosãona parte da barra onde não foi aplicada a proteção.

Figura 25 Aspecto da corrosão da barragalvanizada

Figura 26 Aspecto da corrosão da barra ½protegida

Os resultados deste teste podem ser observados também no gráfico da figura27, que apresenta a perda de massa das barras ensaiadas.

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

Per

da

de

Mas

sa (

%)

À BASE ZINCO 1

À BASE EPÓXI

À BASE ZINCO 2

1/2 BASE ZINCO1/ REFERÊNCIA

GALVANIZADA

Figura 27 Perda de massa de concretos sem sílica ativa

Quando se comparam estes resultados aos obtidos nos concretos com adiçãode sílica ativa (figura 22), percebe-se claramente a influência benéfica destaadição na durabilidade do concreto frente ao fenômeno corrosivo, como jádiscutido por diversos autores e também já pôde ser comprovado nos ensaiosrealizados anteriormente (penetração acelerada de íons cloreto, absorção deágua por capilaridade, bem como nos ensaios de resistência à compressão).

Os testes realizados deram mostras evidentes de que o concreto analisado ébastante resistente ao fenômeno da corrosão, devido à sua baixa

6,30%

1,63%

12,03%

13,29%

11,37%



permeabilidade e boa resistência. Os resultados dos diversos ensaios járealizados anteriormente indicam que a reduzida relação água/cimento, bemcomo a quantidade significativa de filer e a utilização de sílica ativa colaborampara que a durabilidade do concreto especificado, em condições normais deuso, seja elevada.

3 Considerações finais

Diante de todos os resultados positivos apresentados no desenvolvimentodeste artigo, pode-se destacar que os concretos executados com cimentoPortland branco possuem um comportamento similar ou superior aosexecutados com cimento Portland cinza, sendo que, muitas vezes, pode-seoptar por adicionar superpozolanas ao concreto, majorando assim suaspropriedades. O “know-how” adquirido permite afirmar que esta tecnologia, sebem assimilada, promove um ganho considerável para a estrutura de concreto.

Além desta comprovação da durabilidade, mediante aos estudos realizados, éimportante destacar que a utilização de concreto branco proporciona àsempresas construtoras o atendimento das suas necessidades na produção deobras em concreto armado com um ganho agregado a sua estética. As obrascivis produzidas com este tipo de material acabam se tornando monumentospara as cidades, como é o caso do Museu Iberê Camargo e a Ponte IrineuBornhausen no Brasil, e inúmeras outras obras na Europa.

O concreto branco aparente promove um acabamento diferenciado,dispensando as atividades de pintura e manutenção desta ao longo do tempo.Proporciona também a existência de ambientes muito reflectivos, possibilitandoa redução da necessidade de iluminação artificial e favorecendo a diminuiçãodo desperdício de energia elétrica, ponto este muito importante para asquestões de meio ambiente e sociedade.

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Agradecimentos

Os autores agradecem ao Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação(NORIE) e Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME). À CamargoCorreia Construtora e Fundação Iberê Camargo. Aos bolsistas e colaboradoresde cada etapa deste trabalho.

estudo - concreto branco

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