PROCESSO PARA REDUÇÃO DE TENSÃO TÉRMICA NO CONCRETO

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Em casas, edifícios, rodovias, pontes, usinas, obras de saneamento, o concreto armado está presente em quase toda construção. Esse nome é dado à estrutura de concreto que possui armações feitas com barras de aço em seu interior. Essas armações são necessárias para suprir a falta de resistência do concreto à tração, já que o forte do material é a resistência à compressão. As armações são indispensáveis na execução de peças, como vigas e lajes, por exemplo.

2.2 - Concreto: Suas Origens e Evolução.

O concreto é material construtivo amplamente disseminado. Podemos encontrá-lo em nossas casas de alvenaria, em rodovias, em pontes, nos edifícios mais altos do mundo, em torres de resfriamento, em usinas hidrelétricas e nucleares, em obras de saneamento, até em plataformas de extração petrolífera móveis. Estima-se que anualmente são consumidas 11 bilhões de toneladas de concreto, o que dá, segundo a Federación Iberoamericana de Hormigón Premesclado (FIHP), aproximadamente, um consumo médio de 1,9 tonelada de concreto por habitante por ano, valor inferior apenas ao consumo de água. No Brasil, o concreto que sai de centrais dosadoras gira em torno de 30 milhões de metros cúbicos.

De maneira sucinta, pode-se afirmar que o concreto é uma pedra artificial que se molda à inventividade construtiva do homem. Este foi capaz de desenvolver um material que, depois de endurecido, tem resistência similar às das rochas naturais e, quando no estado fresco, é composto plástico: possibilita sua modelagem em formas e tamanhos os mais variados. Duas propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: sua resistência à água – diferentemente do aço e da madeira, o concreto sofre menor deterioração quando exposto à água, razão de sua utilização em estruturas de controle, armazenamento e transporte de água – e sua plasticidade – que possibilita obter formas construtivas inusitadas, como se vê nas obras arquitetônicas de Niemayer. Mas existem outras vantagens: a disponibilidade abundante de seus elementos constituintes e seus baixos custos. “Em termos de sustentabilidade, o concreto armado consome muito menos energia do que o alumínio, o aço, o vidro, e também emite proporcionalmente menos gases e partículas poluentes”, ressalta Arnaldo Forti Battagin, chefe dos laboratórios da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP).

Há dois tipos básicos de cimento. Os que não endurecem debaixo da água e, quando endurecidos, dissolvem-se lentamente se expostos à água. Sua origem remonta ao Egito Antigo e à Mesopotâmia. E os cimentos usados no concreto, que permanecem estáveis em ambiente aquoso – solidifica-se e mantém suas propriedades (resistência à água); por isso, dito cimento hidráulico. O cimento hidráulico largamente empregado no concreto moderno é o cimento Portland.

Cimento Portland é a denominação convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construção civil como cimento. Cimento Portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação da água, depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido à ação da água, o cimento portland não se decompõe mais.

Por definição, é um “aglomerante hidráulico resultante da mistura homogênea de clínquer Portland, gesso e adições normatizadas finamente moídas” (MARTINS et al., 2008).

Aglomerante porque tem a propriedade de unir outros materiais. Hidráulico porque reage (hidrata) ao se misturar com água e depois de endurecido ganha características de rocha artificial, mantendo suas propriedades, principalmente se permanecer imerso em água por aproximadamente sete dias (MARTINS et al., 2008).

2.3- Fissuração em concreto por calor de hidratação

Todos os materiais de construção, especialmente os sólidos, estão sujeitos a deformações por origem térmica. No caso das estruturas de concreto, o problema acontece quando este se dilata em função do calor emitido pela reação de hidratação do cimento em contato com a água e das condições ambientais no entorno, como temperatura, umidade, insolação etc. Essa situação, geralmente, é desencadeada nas primeiras idades pós-concretagem, podendo gerar fissuras quando o concreto tende a se retrair, no momento de seu resfriamento. Parte dessa retração de origem térmica fica restringida por vários motivos (ex.: pela própria rigidez interna do concreto e vinculação da estrutura no solo), gerando tensões de tração que podem ultrapassar a capacidade de resistência mecânica do concreto.

O tamanho da estrutura no início da concretagem também está entre as principais causas da dilatação do concreto superaquecido, pois estruturas de grandes dimensões tendem a acumular mais calor em seu interior. Em relação a essas causas, o calor proveniente da hidratação do aglomerante, é uma das principais fontes térmicas para a variações volumétricas

nas estruturas.

As fissuras ocasionadas por elevadas temperaturas podem reduzir a capacidade de resistência global da peça estrutural afetada, como nos casos das fundações, grandes lajes maciças, vigas-paredes e pilares-paredes, e ainda tende a diminuir a durabilidade do concreto armado, já que permite a entrada de agentes agressivos com mais rapidez e facilidade, diminuindo a vida útil estrutural.

2.4 - Resfriamento do concreto

O concreto resfriado, é aquele que tem a temperatura de lançamento reduzida, através da adição de gelo à sua mistura. Sua adição tem objetivo principal a redução das tensões térmicas, através da diminuição do calor de hidratação nas primeiras horas. Este procedimento, além de evitar fissuras, mantém por mais tempo a trabalhabilidade e gera uma melhor evolução da resistência à compreensão.

O estudo do comportamento térmico de uma massa de concreto é bastante complexo e envolve variáveis como o calor de hidratação do cimento e a sua elevação ao longo do tempo, assim como o calor específico dos agregados, difusividade e condutividade térmica do concreto. E tudo isso associado à aplicação das dimensões das peças e a um modelo matemático com o método de elementos finitos e ao comportamento do ganho de resistência à tração do concreto ao longo do tempo.

3 - APLICAÇÃO DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO

3.1- Esquema do processo de resfriamento

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Figura