Calor sob controle

Calor sob controle

Concretagem de peças estruturais de grande volume exige controle tecnológico rigoroso para evitar fissuras e patologias que afetem sua durabilidade

Ana Sachs

Execução de sapata com 3.600 m³ e 4,2 m de altura no empreendimento WTorre Morumbi, em São Paulo, foi dividida em três etapas

Desde prédios comerciais e residenciais nos grandes centros urbanos até a construção de imensas usinas hidrelétricas, como a de Belo Monte, no Pará, e os estádios da Copa do Mundo, a concretagem de peças de grandes volumes é um desafio para as construtoras. Se malfeita, e pode colocar a peça em risco, causando grandes trincas e fissuras. "Um elemento estrutural que apresenta grandes dimensões emprega o chamado concreto massa, cuja aplicação requer meios especiais para combater a geração de calor em decorrência da hidratação do cimento", afirma o engenheiro Paulo Caracik, especialista em estruturas de concreto.

A reação da água com o cimento, que resulta na formação dos silicatos de cálcio hidratados (CSH), é exotérmica, ou seja, libera calor. "Quando a temperatura do concreto se diferencia da temperatura na superfície do elemento estrutural (temperatura ambiente) em mais de 25°C, a probabilidade de ocorrer uma fissura devido ao efeito térmico é muito grande", explica Rubens Curti, especialista em concreto da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP).

Isso porque, conforme o concreto começa a esfriar e endurecer, ele passa por um processo natural de retração. Com isso, criam-se condições para que surjam tensões de tração que, se forem superiores à resistência do material, poderão provocar fissuras. "Ocorrendo o resfriamento de fora para dentro da peça, as camadas externas resfriarão primeiro e não poderão retrair livremente, já que o núcleo ainda estará mais quente. Pode ocorrer formação de fissuras, principalmente na superfície", afirma Ercio Thomaz, engenheiro do Centro Tecnológico do Ambiente Construído do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (Cetac-IPT).

O problema acontece com mais frequência em peças de grande volume (maiores que 1,5 m³ e com lado maior ou igual a 1 m), que utilizam concretos de alto desempenho com elevado consumo de cimento e que estejam mais susceptíveis a variações térmicas decorrentes das condições climáticas da região da obra, já que a temperatura e umidade relativa do ar, e a direção e intensidade do vento podem favorecer ou dificultar a dissipação do calor. "Quanto maior for o volume de concreto e, consequentemente, maior o consumo de determinados tipos de cimento, maior será a liberação de calor, proporcionando elevada temperatura do concreto", diz Curti. Devido à pequena superfície da peça em relação ao volume de concreto, a dificuldade de dissipação do calor proveniente da hidratação do cimento torna-se maior.

Em geral, são peças como sapatas, radiers, lajes de subpressão, vigas de transição nos subsolos, trechos elevados de metrô ou outros meios de transporte, viadutos e pontes. "Nas construções convencionais, merecem maior atenção os elementos estruturais do tipo bloco de fundação, com alturas superiores a 1,5 m e área da base superior a aproximadamente 10 m², que sejam construídos em locais onde haja restrição à movimentação ou grande rigidez, tais como bases em rocha ou concretagens junto a taludes de rocha", cita Selmo Kuperman, diretor da consultoria em engenharia Desek e conselheiro vitalício do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon).

Colocação de gelo em balcão de caminhão-betoneira Detalhe de terminal de par termoelétrico para medição de temperaturas no interior de um bloco de fundação de 310 m³ de concreto

Segundo ele, apesar desses problemas serem verificados mais comumente em peças grandes, os blocos de menor dimensão não estão livres dos desafios que envolvem a concretagem. "A fissuração de origem térmica pode ocorrer em peças cuja menor dimensão seja inclusive de 1 m, dependendo das restrições existentes e do calor gerado. Há vários casos de vigas, muros de arrimo, revestimentos de túneis, entre outros tipos de peças, que apresentaram fissuras ditas térmicas e que não podem ser consideradas como de grandes volumes", fala.

A atenção deve ser redobrada, ainda, quando há presença de água ou de meio ambiente potencialmente agressivo, de acordo com Kuperman. Uma fissuração em uma peça nesses ambientes pode dar início a infiltrações de umidade e propiciar a lixiviação do concreto e corrosão das armaduras das peças.

Entre elas, podemos citar pilares de pontes, obras marítimas, cais, portos, galerias de esgoto, fundações de torres eólicas e de chaminés, vigas de grandes dimensões, fundações em geral e os elementos de barragens (vertedouros, tomadas d'água, casas de força e muros).

Concretagem de peças estruturais de grande volume exige controle tecnológico rigoroso para evitar fissuras e patologias que afetem sua durabilidade

Ana Sachs

Estratégias de controle do calor de hidratação passam pela refrigeração do concreto, uso de aditivos plastificantes e retardadores e o monitoramento da temperatura durante a dosagem, a aplicação e a cura

Grandes problemas

O excessivo calor gerado pela hidratação do cimento pode causar dois problemas imediatos ao concreto, segundo Kuperman. "Ambos indesejáveis, pois podem abrir caminho para o ingresso de agentes agressivos e levar a deteriorações mais severas", avalia ele.

O primeiro deles e mais comum é a fissuração de origem térmica, que pode ocorrer quando as tensões de tração causadas pela queda de temperatura e pela existência de restrições à movimentação do concreto superam sua resistência à tração.

O segundo, mais raro, é a etringita tardia, conhecida também como etringita retardada ou secundária, que se forma no concreto já endurecido e implica um mecanismo expansivo com consequente formação de um quadro fissuratório em estruturas de concreto simples, armado ou protendido. "As pesquisas mais recentes indicam que esse problema pode, eventualmente, ocorrer caso a temperatura do concreto ultrapasse 65°C na fase inicial de hidratação do cimento e depende ainda da presença de água em contato com o concreto", diz ele.

Para evitar esses problemas,