Universidade do Rio Grande do Sul é a primeira a desenvolver material para o mercado nacional. Fora do país, CPR está em várias obras
Por: Altair Santos
Na 20ª edição do Prêmio CBIC de Inovação e Sustentabilidade, promovido em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (Senai), o Instituto Tecnológico em Desempenho e Construção Civil (ITT Performance), vinculado à Unisinos-RS, conquistou uma das premiações com base em pesquisa sobre Concreto de pós reativos (CPR).
Parte da equipe de pesquisadores do ITT Performance que atuou na pesquisa de CPR
A partir do material, o ITT Performance conseguiu desenvolver estruturas de grande durabilidade, que podem ser aplicadas em construções militares, pontes e também em plataformas petrolíferas. O CPR surgiu nos anos 1990, na França, e passou a substituir o Concreto de Alto Desempenho (CAD) e, em algumas situações, até mesmo o aço. Suas especificações são bem superiores a de um concreto convencional.
O concreto convencional atinge em média valores na faixa de 60 MPa (600 kgf/cm²), enquanto o CAD atinge resistências entre 60 e 120 MPa (600 a 1.200 kgf/cm²). Já o CPR está numa faixa de resistência à compressão entre 180 MPa e 800 MPa (entre 2.000 kgf/cm² e 8.000 kgf/cm²). O concreto de pós reativos premiado pela CBIC conseguiu resistência à compressão de mais de 180 MPa e resistência à tração na flexão de 40 MPa, como explica o coordenador do ITT Performance, Bernardo Tutikian. Confira a entrevista:
A pesquisa envolveu quanto tempo e quantas pessoas do ITT Performance?
A pesquisa tem sido desenvolvida desde 2012, com a participação de alunos dos níveis de graduação, especialização e mestrado, em uma equipe, entre estudantes e profissionais, que envolve mais de dez pessoas. Além disso, é uma pesquisa aplicada, que foi desenvolvida dentro da Unisinos e levada ao mercado através da Indústria de Pré-fabricados Premold. Diretamente envolvidos na pesquisa estiveram Roberto Christ e Rafael Fávero, que desenvolveram mestrado em CPR no Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil da Unisinos; Fernanda Pacheco, Fabrício Bolina e Diego Schneider, que desenvolveram trabalhos em CPR em nível de especialização e graduação na Unisinos e ajudaram na execução da caixa na Premold; Newton Di Napoli, Carlos Zanetti e Luis Cavalieri, que desenvolveram a caixa de CPR pela Premold, e Luiz Carlos Pinto da Silva Filho e Maurício Mancio, que ajudaram a orientar muitos dos trabalhos citados.
Caixa em CPR, para unidades de tratamento de esgoto, será testada no mercado pela Premold
No caso, foi desenvolvida alguma estrutura pelos pesquisadores e submetida a testes. Quais foram os resultados?
Ao longo do tempo, as pesquisas desenvolveram amostras para caracterização do material em relação a seu comportamento mecânico (resistência à tração e à compressão, tenacidade, módulo de elasticidade), comportamento durável (resistência do material à imersão em soluções ácidas, carbonatação, névoa salina, abrasão superficial) e aplicabilidade em indústria de pré-fabricado, viabilidade de substituição de parte do cimento por cinza volante, viabilidade do hibridismo de fibras metálicas e de polipropileno, entre outros. Os resultados destas pesquisas apontam o CPR como material consideravelmente superior aos concretos convencionais, com valores de resistência à compressão de mais de 180 MPa e resistência à tração na flexão de 40 MPa. Tudo isso, com consumos de cimentos menores de 300 kg/m3. Os ensaios de durabilidade apontaram o material como resistente à ação de ataques de agentes externos, apresentando níveis desprezíveis de carbonatação, corrosão das fibras metálicas ou outros danos. Quanto à viabilidade do hibridismo de fibras, aponta-se que a união de fibras metálicas e de polipropileno foi favorável para o comportamento do material. De modo prático, o material foi aplicado na indústria de pré-fabricados com a criação de um produto eficaz para unidades de tratamento de esgoto, mostrando o potencial de produção em grande escala. Esta última ação culminou no 1° lugar no Prêmio SindusCon-RS 2014 e no 3° lugar no Prêmio CBIC de Inovação de 2014.
Produção do CPR no laboratório do ITT Performance: entre os principais elementos, estão pó de quartzo, sílica ativa e cimento
Como se define concreto de pós reativos, que é o principal material usado na pesquisa?
O concreto de pós reativos é definido como um concreto de ultra-alto desempenho, no qual faz-se o uso de pós que se unem em uma matriz com compacidade ideal, sem o uso de agregados graúdos. Portanto, sem a zona de transição entre agregados e pasta. Tal material possui características mecânicas superiores aos concretos especiais e visam usos específicos, como em casos de grandes carregamentos, em grandes vãos, com pequenas espessuras e, principalmente, para ambientes com grande agressividade (gases, soluções ácidas, poluição, entre outros).
Os pós reativos se referem a agregados em pó. No caso, quais elementos são usados para produzir o concreto de pós reativos?
São utilizados o pó de quartzo, a sílica ativa e o cimento, podendo ser utilizados ainda outros materiais pozolânicos, como cinza volante.
O concreto de pós reativos é aplicado em quais tipos de obras?
Pode ser usado como caixa de passagem de líquidos extremamente agressivos e em plantas de petróleo. O principal fator é que o CPR é armado com fibras, ou seja, não há armaduras em seu interior para serem corroídas. No Canadá, ele é utilizado na construção de estações de esgoto, em virtude de sua alta densidade e baixa porosidade (interessante ao trabalhar-se com contaminantes agressivos). No museu Rainha Sofia, na Espanha, seu uso foi para que os pilares pudessem apresentar seção reduzida e melhor design. No Japão, foi empregado na construção de uma passarela com 50 metros de comprimento e apenas 5 centímetros de espessura, capaz de resistir aos ciclos de gelo e degelo do local. Dessa maneira, pode caracterizar-se que o uso de CPR ocorre em construções com fins específicos e rigorosos de suporte de cargas, reduzidas seções e durabilidade.
Mistura do CPR resulta em um concreto de ultra-alto desempenho
Qual o custo para se produzir concreto de pós reativos, comparado, por exemplo, com o concreto convencional?
É difícil fazer esta comparação, pois o CPR é armado com fibras, portanto, deve ser comparado ao custo da estrutura de concreto armado, e não apenas ao concreto. Também diminui muito as espessuras necessárias para resistir a carregamentos similares. Desta forma, deve-se comparar o custo da estrutura de CPR versus o custo da estrutura em concreto convencional. Fizemos isto na execução da caixa em CPR na Premold. Chegamos a um aumento de custo de cerca de 50% da caixa de CPR frente à de convencional. Mas não quantificamos economia de equipamentos de transporte e montagem, nem economias de reposição, pois a durabilidade desta caixa é até quatro vezes maior. Logo, terá menos custo de substituição da caixa ao longo da vida útil.
No Brasil, há obras que já utilizaram concreto pós reativos?
Desconheço a aplicação do CPR em obras em território nacional, em virtude da não existência de normativas acerca dos concretos de alta resistência e ultra-alto desempenho. Claro que há o caso da caixa na Premold, e com a mesma empresa estamos com projeto de aplicação do material em viaduto que está sendo construído no Rio Grande do Sul.
Quem inventou ou produziu concreto pós-reativo pela primeira vez?
O CPR foi desenvolvido pela união de três empresas: a Lafarge, fabricante de materiais de construção; Bouygues, contratante na engenharia civil, e a Rhodia, fabricante de materiais químicos. Foi produzido primeiramente na França e registrado como Ductal. O material teve seu início de desenvolvimento em 1990, por Pierre Richards, sócio da empresa Bouygues.
Entrevistado
Bernardo Tutikian, engenheiro civil, professor-doutor e pesquisador. Coordenador do ITT Performance da Unisinos-RS
Contatos
bftutikian@unisinos.br
ittperformance@unisinos.br
Crédito fotos: Divulgação/ITT Performance-Unisinos
