Concreto auto-adensável: alternativa ao concreto convencional em climas quentes

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia CivilO concreto convencional vibrado (CC) vem sendo estudado e empregado regularmente desde o início do século XX em todas as regiões do planeta. Já o concreto auto-adensável (CAA) foi desenvolvido e aplicado mais efetivamente nas obras a partir do final do século XX, em países do hemisfério norte, com predominância de regiões de clima frio. No entanto, é possível que o percentual de uso do CAA em substituição ao CC ainda esteja aquém do seu potencial. A presente pesquisa objetivou estabelecer comparativo de desempenho entre os dois concretos nos aspectos de viabilidades técnica e econômica em uma região representativa de clima com temperatura mais elevada e meio ambiente mais desfavorável à durabilidade, a exemplo das regiões tropicais costeiras. Dessa forma, aplicou-se o seguinte plano de estudo: a) pesquisa baseada em referências bibliográficas sob os aspectos de viabilidade técnica e econômica do CAA e CC; b) desenvolvimento de estudos em laboratório de pesquisa que contemplaram os aspectos de trabalhabilidade dos concretos e suas pastas no estado fresco e de resistência e durabilidade dos concretos no estado endurecido, incluindo estudos da micro estrutura dos concretos por meio de ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e micro tomografia (MT); c) realização de estudo de caso por meio da instalação da pesquisa no canteiro de obras da Arena Pernambuco, com a obra em pleno desenvolvimento, realizando-se ensaios de resistência e durabilidade dos concretos; d) estudos de viabilidade econômica entre o CAA e o CC considerando-se as composições aplicadas mais representativas; e) estabelecimento de comparativo de desempenho entre os concretos CAA e CC estudados. Após a realização dos estudos, constatou-se que: a) por ensaios feitos em pastas e em concreto fresco, o aumento de temperatura, principalmente associado ao aumento do tempo de ensaio após o inicio da mistura, provocou decréscimo nos indicadores de trabalhabilidade, no conjunto dos ensaios realizados, podendo ser atribuídos em parte à perda de desempenho dos aditivos químicos; b) para os concretos endurecidos, foi possível constatar que o CAA, para ensaios de resistência mecânica à compressão, módulo de elasticidade, e durabilidade aplicados, mostrou-se com desempenho compatível ao CC, tendo inclusive apresentado indicadores de desempenho um pouco superior. Na análise na escala micro por meio dos ensaios de MEV e MT, não se identificou diferenças relevantes entre o CAA e o CC, salvo, nos dois tipos de ensaios, indicadores de maior porosidade do CC; c) os estudos específicos no canteiro da obra da Arena Pernambuco permitiram concluir que o tempo útil de trabalhabilidade do CAA fresco não comprometeu o cumprimento do planejamento executivo; d) os estudos de viabilidade econômica do CAA evidenciaram que, ao comparar os custos diretos dos materiais, o CAA custou 15,2% em média mais caro que o CC. No entanto, ao se incluir os três grandes itens: fabricação, materiais e aplicação, a diferença caiu para 3,7% em média. Dessa forma, a pesquisa contribuiu para alargar o conhecimento e confirmar as vantagens da aplicação de CAA em lugar de CC, mesmo em regiões tropicais costeiras com clima quente, tanto do ponto de vista da viabilidade técnica, quanto da viabilidade econômica.The conventional vibrated concrete (CC) has been studied and used regularly, since the beginning of the twentieth century in all regions of the planet. The self-compacting concrete (SCC) was developed and applied more effectively in the works from the late twentieth century, in the Northern hemisphere, especially in cold climates regions. However, it is possible that the substitution percentage of SCC by CC is still below its potential. This research aimed at establishing a comparative performance between both concrete types, considering technical and economic feasibilities of them in a representative climate region with higher temperatures and unfavorable conditions for durability, like the coastal tropics. Thus, we applied the following study plan: a) research based on references under the aspects of technical and economic viability of the SCC and CC; b) development of studies in laboratory, that contemplated aspects of workability of fresh concretes and their pastes and strength and durability of concrete in the hardened state, including studies of the concrete microstructure, by using scanning electron microscopy (SEM) and microtomography (MT); c) development of a case study at a construction site of a soccer field, called Arena Pernambuco, during its construction, carrying out strength tests and durability of the concretes; d) studies of economic feasibility between the SCC and the CC, considering the applied compositions; e) performance comparison between the SCC and CC concretes studied. After all the experiments, it can be concluded that: a) for the pastes and fresh concrete, the increase of temperature, especially associated with the increase of experimental time after starting the mixture, caused a decrease in workability indicators, in all tests; this may be partially due to the performance loss of chemical additives; b) for mechanical resistance to compression, elastic modulus, and applied durability of the hardened concretes, the SCC presented a similar performance as CC, having also presented a performance indicators a little bit higher. For the microscale analysis, based on SEM and MT tests, there were no significant differences between SCC and CC, except for the two types of tests that indicated a higher porosity of CC; c) the experiments carried out at the Arena Pernambuco showed that the useful workability time of the fresh SCC did not affect the executive planning; d) the economic feasibility studies of the SCC showed that when comparing the direct costs of materials, the SCC concrete is 15.2%, on average, more expensive than the CC concrete. However, by including the three major items – manufacturing, materials and application, the difference decreased to 3.7%, on average. Thus, this thesis contributed to extend the knowledge and confirm the benefits of SCC application instead of CC, even in coastal tropical regions with hot climate, both from the technical feasibility point of view, as the economic feasibility