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12º Concurso Falcão Bauer
UTILIZAÇÃO DE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL EM ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS COM CUSTOS INFERIORES
AO CONCRETO CONVENCIONAL
1 OBJETIVOS
O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova técnica para
execução de estruturas de concreto armado, através da utilização de Concreto Auto-
Adensável.
O emprego dessa nova técnica permite reduzir os custos, melhorar a
qualidade das estruturas de concreto, facilitar as atividades de lançamento e
adensamento, diminuir desperdícios e melhorar as condições de trabalho no canteiro
de obras quando comparadas à execução de estruturas com concreto convencional.
Cabe ressaltar ainda a característica inovadora da técnica: além deste
trabalho, não existe qualquer outro registro de utilização de Concreto Auto-
Adensável em estruturas de edifícios residenciais.
Primeiramente será apresentada uma breve explicação sobre o Concreto
Auto-Adensável e em seguida um detalhamento das vantagens de sua aplicação.
2 DEFINIÇÃO E BREVE HISTÓRICO DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL
O Concreto Auto-Adensável (CAA) tem como principal característica uma
grande fluidez, ou seja, uma alta trabalhabilidade, podendo ser moldado em fôrmas
preenchendo cada espaço vazio através de seu peso próprio, não necessitando de
qualquer tipo de vibração ou compactação externa.
O CAA foi desenvolvido no Japão, por volta de 1983, sendo que sua maior
aplicação em obras civis ocorreu em 1997, naquele país, com a concretagem das
ancoragens de concreto da ponte metálica de maior vão livre do mundo. A ponte
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Akashi-Kaikyo, inaugurada em 1998, com 1.991 metros de vão livre, consumiu nas
ancoragens 290.000 m³ de concreto Auto-Adensável. Os motivos da utilização de
CAA nesta obra foram a velocidade de execução, a dispensa de adensamento (o
qual seria muito difícil para este volume) e a qualidade final do concreto.
3 CARACTERÍSTICAS QUE DIFERENCIAM O CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL DE UM CONCRETO CONVENCIONAL
Tal qual outros concretos especiais, como, por exemplo, o Concreto de Alto
Desempenho, o Concreto Auto-Adensável é um material referenciado como uma
evolução tecnológica dos concretos tradicionais, fruto de pesquisa aplicada e
introdução de adições minerais, adições de fílers e aditivos químicos ao concreto. O
desenvolvimento destes materiais, principalmente com a descoberta da
extraordinária ação de dispersão dos aditivos superplastificantes e a ação coesiva
dos modificadores de viscosidade tem impulsionado esta tecnologia.
3.1 Uso de aditivos e de finos no concreto
Os materiais utilizados para produção de CAA são os mesmos utilizados para
a produção de concretos convencionais, porém com maior adição de finos e de
aditivos plastificantes, superplastificantes e por vezes, aditivos modificadores de
viscosidade.
O desenvolvimento da tecnologia de aditivos e, recentemente, a significativa
redução dos custos dos mesmos são fatores que tem dado suporte ao uso do CAA.
Os aditivos superplastificantes permitem que se alcance alta fluidez nas
misturas, enquanto os aditivos modificadores de viscosidade oferecem um aumento
da coesão, prevenindo-se com isto a exsudação e segregação do concreto.
A adição de finos proporciona melhoria em diversas propriedades, tanto no
estado fresco como no estado endurecido. Acredita-se que os finos atuam como
pontos de nucleação, isto é, quebram a inércia do sistema fazendo com que as
partículas de cimento sofram reação mais rápida com a água, ocasionando ganhos
de resistência nas primeiras idades. Atuam ainda no aumento do pacote de finos,
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fazendo com que haja um crescimento na densidade da pasta, dificultando a
penetração de agentes agressivos e melhorando a zona de transição (TUTIKIAN,
2004).
Estes finos podem ser adições minerais ou fílers, como o pó-de-brita, resíduo
da britagem de rochas.
3.2 Dosagem
O objetivo de qualquer método de dosagem é determinar a combinação
adequada e econômica dos constituintes do concreto com vistas a produzir um
concreto que possa estar próximo daquele que consiga um equilíbrio entre as várias
propriedades desejadas ao menor custo possível.
Um dos fatores que vinha retardando a propagação do CAA em edificações
no Brasil era a falta de métodos de dosagem eficientes que permitissem o uso
irrestrito da mistura com materiais locais, viáveis tanto técnica como
economicamente. Este quadro vem mudando positivamente, apoiado em pesquisas
brasileiras (TUTIKIAN, 2004) e em experiências práticas, como a apresentada neste
trabalho.
Hoje, adaptações de métodos de dosagens brasileiros para concretos
convencionais já permitem que se produza Concretos Auto-Adensáveis de excelente
qualidade e com custo abaixo dos convencionais (TUTIKIAN, 2004).
4 METODOLOGIA DE APLICAÇÃO
Os processos para execução de uma estrutura com CAA são praticamente os
mesmos de um concreto convencional, não necessitando de grandes adaptações.
4.1 Recebimento do Concreto
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No recebimento do concreto na obra deve-se tomar os mesmos cuidados de
um concreto convencional: conferir todos os dados da nota fiscal, verificar o lacre do
caminhão, verificar o tempo transcorrido desde a saída do caminhão da usina até a
obra etc.
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Para o CAA os aditivos (superplastificante e modificador de viscosidade)
devem ser misturados depois da chegada do caminhão na obra e imediatamente
antes do lançamento, conforme apresentado nas Figuras 1 e 2. A adição deve ser
feita pelo próprio funcionário da usina de concreto e segundo as quantidades já
estabelecidas.
Fig. 1 – Dosagem dos Aditivos. Fig. 2 – Aditivo sendo misturado ao concreto.
Em seguida, é retirada uma parte do concreto para realização dos ensaios
necessários (Figura 3). Foram moldados corpos-de-prova para resistência à
compressão aos 7 e 28 dias (Figura 4), conforme ABNT - NBR 5738/2003.
Fig. 3 – Retirada do concreto do caminhão. Fig. 4 – Corpos-de-prova moldados para ensaio
de Resistência à Compressão.
Para o controle do concreto fresco é recomendado o Slump Flow Test. Este
ensaio utiliza os mesmos equipamentos do ensaio de Abatimento de Tronco de
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Cone (Figura 5), sendo que o que se mede é o espalhamento do concreto e não a
altura adensada. Para esta obra especificou-se um valor de espalhamento de 60 cm
(Figura 6).
Além disso, mediu-se também o teor de ar incorporado ao concreto, segundo
ABNT - NBR NM47/2002, garantindo-se um maior controle sobre o concreto utilizado
(Figuras 7 e 8).
Fig. 5 – Equipamentos para ensaio. Fig. 6 – Espalhamento do CAA, especificado em
60 cm para esta obra.
Figura 7 –Ensaio de teor de ar incorporado. Fig. 8 – Leitura do resultado do ensaio.
4.2 Execução da Estrutura de Concreto Armado
As etapas para execução da estrutura em Concreto Auto-Adensável seguem
a mesma seqüência de um concreto convencional, apresentadas nas Figuras 9 a 16.
As diferenças estão nas melhorias que a alta fluidez do concreto proporciona. Todas
essas vantagens serão detalhadamente descritas no item 5. Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil
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Fig. 9 – Vista geral da laje a ser concretada, com todas ferragens, tubulações e passagens posicionadas e conferidas.
Fig. 10 – Treinamento dos funcionários para execução do serviço.
Fig. 11 – Laje sendo molhada antes da concretagem.
Fig. 12 – Equipamento para lançamento do CAA, o mesmo utilizado para concreto convencional.
Fig. 13 – Lançamento do CAA. O concreto adensa com seu peso próprio, dispensando o uso do vibrador.
Fig. 14 – Facilidade de espalhamento e adensamento do CAA.
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Fig. 15 – Acabamento do concreto. Fig. 16 – Aspecto liso da laje acabada.
Observa-se pelas figuras acima que o CAA dispensa o uso de vibrador para o
adensamento do concreto, que preenche todos os espaços das formas com o peso
próprio. No entanto, se a Empresa preferir, pode-se utilizar o vibrador para auxiliar
no espalhamento do concreto. De qualquer modo, o vibrador transforma-se numa
ferramenta de apoio e não de uso contínuo.
5 VANTAGENS DE UTILIZAÇÃO DO CAA
5.1 Qualidade do Produto
A alta capacidade de adensamento do CAA elimina a possibilidade de nichos
e falhas de concretagem, o que leva a uma maior qualidade e durabilidade da
estrutura.
O CAA também permite a concretagem em regiões com grande densidade de
armaduras, onde o uso de vibrador é difícil (Figura 17), acabando com o risco de
exposição do aço e conseqüente deterioração da estrutura.
Um outro ganho de qualidade pode ser obtido em Concretos Aparentes, pois
o CAA possibilita um excelente acabamento superficial.
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Fig. 17 – Região com alta densidade de armadura. Fig. 18 – Facilidade de penetração e adensamento do CAA sem o uso do vibrador.
5.2 Atendimento às Necessidades da Empresa
O uso do CAA atende às necessidades das Empresas Construtoras nos
seguintes aspectos:
Atendimento às normas do Sistema de Gestão de Qualidade, pois as
falhas de concretagem são eliminadas e com isso reduz-se o número
de reprovações nas Fichas de Verificação de Serviços;
Redução da mão-de-obra em torno de 70% nas operações de
lançamento e adensamento. Como pode ser observado na Figura 19, o
número de trabalhadores é bastante otimizado. No caso específico
desta obra, o número de trabalhadores passou de treze (com concreto
convencional) para quatro (com Concreto Auto-Adensável);
Maior rapidez na execução da estrutura e menor esforço dos
trabalhadores. Isso faz com que não seja necessário liberar os
funcionários mais cedo nos dias de concretagem (um fato bastante
tradicional nas obras);
Redução do custo final em comparação ao sistema de concretagem
convencional (ver item 5.9);
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Figura 19 – Pequeno nº de trabalhadores envolvidos na concretagem com CAA.
Fig. 20 – Numa laje com concreto convencional o nº de trabalhadores pode chegar a 13 (treze).
5.3 Facilidade de Aplicação e Reprodução
A facilidade com que pode ser aplicado o CAA é muito superior ao concreto
convencional. A velocidade de execução aumenta, requer-se menos dos
trabalhadores e dos equipamentos e a produtividade chega a ser três vezes maior.
Nessa obra, o tempo gasto pra concretagem de vigas e lajes no sistema antigo é
cerca de quatro horas; com o CAA o esse tempo reduz para 1,5 hora.
A produção do concreto também pode ser reproduzida com relativa facilidade.
Nessa obra utilizou-se agregado da própria região, cimento CP II F-32 e aditivos
disponíveis no mercado. Especificou-se para a concreteira fck de 20 MPa e Flow
Test de 60 cm.
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5.4 Atendimento à Normalização Vigente
O uso do CAA não compromete qualquer aspecto das normas da ABNT. Ao
contrário, proporciona algumas melhorias em relação ao concreto convencional.
Uma delas é a garantia dos cobrimentos mínimos (ABNT - NBR 6118/2003) durante
a execução da estrutura. Como o número de pessoas na laje é bem menor, reduz-se
o risco da armadura ser pisoteada e danificada, garantindo seu correto
posicionamento.
5.5 Melhoria das Condições de Trabalho
A execução de estruturas com CAA traz várias melhorias às condições de
trabalho, tais como:
Redução do risco de queda, pois se diminui o número de funcionários
designados ao serviço e se elimina o tumulto causado pela elevada
quantidade de pessoas na laje;
Redução de problemas ergonômicos nos trabalhadores, devido ao
menor esforço necessário nas operações de lançamento e
acabamento;
Redução dos problemas de audição causados pelo uso do vibrador;
Redução do tempo de exposição dos trabalhadores ao sol em dias de
calor.
Fig. 21 – A técnica do CAA reduz o risco de queda, a exposição ao sol e os problemas
ergonômicos e de audição dos trabalhadores.
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5.6 Redução de Desperdício
A redução do desperdício ocorre de três formas. Em primeiro lugar tem-se a
diminuição do desperdício do próprio material, pois com o CAA praticamente não
há perdas. O concreto flui e se nivela automaticamente, de tal forma que é possível
interromper o abastecimento quando se atinge o nível desejado.
Em segundo lugar, tem-se redução de desperdício de serviço, pois há maior
rapidez na execução da estrutura e menor esforço dos trabalhadores. Como foi dito,
o tempo gasto pra concretagem de vigas e lajes no sistema antigo é cerca de quatro
horas; com o CAA o esse tempo reduz para 1,5 hora.
Finalmente, elimina-se o retrabalho causado por falhas de concretagens.
Como se sabe, em alguns casos é necessário um cuidado especial com essas
falhas, desperdiçando-se tempo e recursos financeiros.
5.7 Utilização de Resíduos
Como foi dito anteriormente, é necessária a utilização de uma certa
quantidade de finos no CAA para melhoria de suas propriedades, tanto no estado
fresco como no estado endurecido. Este fino pode ser o pó-de-brita, que é um
resíduo da britagem de rocha e da lavagem de areia artificial (Figuras 22 e 23).
Fig. 22 – Depósito de pó-de-brita. Fig. 23 – Detalhe do pó-de-brita.
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Este resíduo causa um dano muito grande ao meio ambiente, pois as
empresas de britagem geralmente não têm como reaproveitá-lo. Por vezes ele é
lançado nos rios, contribuindo para o seu assoreamento e poluição.
Uma boa alternativa é utilizar o pó-de-brita no CAA. Pode-se substituir até
65% da areia natural pelo resíduo. Assim, além de dar destinação ao resíduo,
poupa-se as jazidas naturais de areia.
5.8 Meio Ambiente e Sociedade
Um problema que afeta diretamente o meio ambiente e a sociedade é o
grande ruído produzido durante a execução de uma obra, principalmente aquele
produzido nos dias de concretagem. O constante barulho incomoda a população e
os estabelecimentos do entorno (como hospitais, escolas etc). Assim, as Empresas
Construtoras devem preocupar-se com esse fato, pois há casos em que elas podem
inclusive ser acionadas judicialmente.
Com a utilização do CAA para execução da estrutura reduz-se esse
problema, na medida em que não mais é necessário o uso do vibrador, principal
responsável pelo ruído nos dias de concretagem.
Em casos especiais, como por exemplo, na ampliação de um hospital, o CAA
também poderá ter papel relevante no sentido de minimizar a poluição sonora
causada pela execução da obra.
Outro benefício, tanto para o meio-ambiente quanto para a sociedade, é a
economia de energia elétrica dos vibradores.
5.9 Comparativo de Custos
A seguir é apresentado um comparativo de custos entre o sistema
convencional e o sistema com concreto Auto-Adensável. Como o levantamento de
custos foi realizado para esta obra, ou seja, com as composições e preços da
própria Empresa que a executa, os valores estão em forma de percentual. Os custos
do concreto convencional foram fixados em 100,00, e os do Concreto Auto-
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Adensável são comparativos a este. Além disso, foram considerados somente os
custos diretos de produção.
Observa-se pelo gráfico que embora haja uma redução de 70% no valor da
mão-de-obra e de 90% no uso de equipamentos e energia elétrica, o total dos
custos diretos do CAA ainda ficou cerca de 8% mais caro do que o concreto
convencional. Isto se deve ao fato de o custo da mão-de-obra ser muito barato e
bem aquém dos elevados custos do concreto.
Tabela 1 – Custos relativos para 1 m³ de concreto com fck de 20 MPa.
Convencional CAA Diferença Concreto 89,08 105,39 + 18,3% Mão-de-Obra 7,03 2,23 - 68,3% Equipamentos e Energia Elétrica 3,89 0,39 - 90,0% TOTAL 100,00 108,01 + 8,0%
Figura 24 – Comparativo de Custos para fck de 20 MPa.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Concreto Mão-de-Obra Equipamentos eEnergia Elétrica
TOTAL
Concreto Convencional Concreto Auto-Adensável
No entanto, não foram considerados nos cálculos os custos indiretos e
também a redução de custos que os benefícios descritos acima proporcionam.
Por exemplo:
Quanto custa a redução do risco de queda de um trabalhador da laje?
Qual a importância e o valor da velocidade de execução da obra para a
Empresa?
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Quanto custa a melhoria de qualidade da estrutura em virtude da
eliminação de falhas de concretagem e do melhor adensamento?
Quanto poderá custar futuramente o reparo de uma estrutura se algum
problema de adensamento comprometer sua durabilidade?
Quanto vale para o meio ambiente e para a sociedade os benefícios
trazidos pelo CAA?
Acredita-se que se cada Empresa, seguindo seus próprios critérios, calcular
todas essas reduções, o custo total do CAA será menor que o do convencional. Cabe ressaltar que o custo da mão-de-obra local tem forte influência no
comparativo feito acima. Nos casos em que ela é mais cara pode-se ter o valor final
mais baixo que o apresentado nesse artigo.
O valor da resistência do concreto também é uma variável importante nessa
análise. Quanto maior a resistência, menor o custo final do CAA. Em sua dissertação
de mestrado, TUTIKIAN (2004) estudou um caso com fck de 40 MPa em que o custo
dos materiais do Concreto Auto-Adensável resultou apenas 1,8% mais caro que o
concreto convencional. Fazendo-se o mesmo comparativo acima, o custo total do
CAA teria uma redução direta de 5%.
Ou seja, além da evidente redução de custos diretos, há ainda que se
descontar todos custos indiretos descritos acima. Tabela 2 – Percentuais relativos de custos diretos para fck de 40 MPa (em %)
Convencional CAA Diferença Concreto 91,43 93,04 + 1,8%
Mão-de-Obra 5,52 1,75 - 68,3% Equipamentos e Energia Elétrica 3,05 0,31 - 90,0%
TOTAL 100,00 95,10 - 4,9%
Figura 25 – Comparativo de Custos para fck de 40 MPa (TUTIKIAN, 2004)
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0%
20%
40%
60%
80%
100%
Concreto Mão-de-Obra Equipamentos eEnergia Elétrica
TOTAL
Concreto Convencional Concreto Auto-Adensável
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6 APLICAÇÕES DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL
O CAA é indicado para utilização em obras convencionais onde se quer maior
velocidade de concretagem, redução de custos e melhor qualidade do concreto.
Também, em casos específicos a sua utilização é recomendada como, por exemplo:
Lajes de pequena espessura ou lajes nervuradas;
Fundações executadas por hélice contínua;
Paredes, vigas e colunas;
Parede diafragma;
Estações de tratamento de água e esgoto;
Reservatórios de águas e piscinas;
Pisos, contrapisos, muros, painéis;
Obras com acabamento em concreto aparente;
Locais de difícil acesso;
Peças pequenas, com muitos detalhes ou com formato não-
convencional onde seja difícil a utilização de vibradores;
Fôrmas com grande concentração de ferragens.
7 CONCLUSÃO
Como pode ser observado, o uso do CAA traz vários benefícios: redução de
custos, melhoria da qualidade das estruturas de concreto, diminuição de
desperdícios, melhoria das condições de trabalho no canteiro de obras, redução da
poluição e preservação do meio ambiente.
O CAA é uma nova técnica que veio para ficar no mercado, pois uma vez
compatibilizados os aspectos de produção, dosagem e custos não existem razões
para se continuar utilizando o concreto convencional.
8 BIBLIOGRAFIA
TUTIKIAN, B.F. Método de dosagem de concretos de auto-adensável. Dissertação de mestrado, UFRGS, 2004.
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