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A Nova Engenharia do Concreto

Eng. Egydio Hervé Neto [1] - Edição Nº. 17 - Outubro/02

A realidade do concreto mudou. Mudou nas características do material disponíveis para projeto, mudou na forma de executar as concretagens.

Sempre foi necessário planejar, claro, isto é inerente à construção. Sempre foi necessário cotejar alternativas técnicas e para isto sempre foi imprescindível apoio em custos para verificação de viabilidade econômica.

Mas hoje os valores são outros. Quando se trata de decisões sobre resistências fck = 35 Mpa (ou 70 ou mais de 100 Mpa, disponíveis no Brasil) há espaço para análises que podem envolver diferenças significativas, tanto em segurança quanto em durabilidade, quanto em custo.

A Europa e a América contabilizaram seus custos de manutenção em estruturas de concreto em um passado recente e concluíram pela adoção de novos procedimentos tecnológicos centrados em DURABILIDADE. Não por acaso partiram para a adoção de procedimentos tecnológicos que conduziram à redução da relação água/cimento. Estudos realizados no exterior, concluíram pela necessidade de redução da água total nos traços do concreto, como forma de reduzir a fissuração e a deformabilidade conseqüente, apontadas como responsáveis pela pouca durabilidade e patologias.

No Brasil a nova NB-1 aponta para a redução da relação água/cimento, também focando a durabilidade. Os caminhos percorridos por estes estudos passam pela melhoria dos cimentos e, unanimemente, a comunidade mundial, aproveitou esta melhoria na redução de consumos de cimento por metro cúbico do concreto, em busca de um menor custo, acreditando que a resistência era um parâmetro suficiente a atender.

Havia um certo orgulho em dizer que se conseguira uma redução de consumo de 1 saco de cimento! E nesta época todos concordaram que este era realmente um grande feito. Mas as conseqüências danosas logo demonstraram o desacerto desses procedimentos. A conclusão natural, adotada nos países desenvolvidos foi a manutenção de consumos elevados pela constatação de que o cimento em maior quantidade, mais do que resistência é o material responsável pela maior compacidade, menor deformabilidade e, portanto pela durabilidade das estruturas de concreto.

Como conseqüência da volta aos consumos de cimento anteriores surgiram as resistências elevadas que, num primeiro momento, pareciam um preço a pagar pela durabilidade e melhor desempenho das estruturas - posto que o preço direto do concreto era maior. Entretanto as maiores resistências trouxeram alterações significativas no material concreto. A possibilidade de formas mais esbeltas, menor  área de forma, redução de taxa de aço, foram aproveitados de maneira cada vez mais aperfeiçoada e a redução de custos indiretos - menor custo do sistema - obtida comprovou amplamente a viabilidade econômica resultante da adoção de resistências mais elevadas.

O uso cada vez mais intenso de computadores permitiu a verificação de hipóteses alternativas para contornar as possíveis deformações proporcionadas pela menor rigidez das formas esbeltas obtidas e alternativas como lajes nervuradas, lajes protendidas, lajes espessas sem vigas, núcleos de edificações com paredes inteiras de concreto atuando estrategicamente na limitação dos deslocamentos, tudo isto contribuiu para o aproveitamento das elevadas resistências na redução de custos e manutenção da estabilidade global das estruturas.

Deste momento surgiu a maior atenção com o módulo de elasticidade do concreto, grandeza que mede o comportamento elástico do concreto no conjunto estrutural. Cada vez mais importante para o controle das deformações, e crescendo na estrutura com a idade do concreto, o módulo de elasticidade passou a fazer parte do planejamento das edificações quanto à aplicação de cargas em todos os momentos da construção, como na aplicação de protensão parcial e final, retirada de formas e cimbramentos, reescoramentos, sobrecargas, ocupação e uso das obras.

A possibilidade de redução de custos de manutenção sempre foi uma busca importante por parte dos responsáveis por obras públicas ou particulares. Independentemente do que é responsabilidade dos usuários, mas principalmente pelo que cabe ao construtor, voltar à obra para realizar manutenção é sempre indesejável, demandando trabalho especializado e dispendioso, além dos transtornos aos usuários e desgaste de imagem. O comportamento dos concretos de elevada resistência na redução de patologias foi logo constatado. Novos estudos proporcionaram o aperfeiçoamento da mistura na direção de maior compacidade, menor porosidade superficial, cobrimento adequado do aço com benefícios apreciáveis.

Surgiram então as adições ao cimento ou ao concreto, como materiais capazes de melhorar significativamente o desempenho dos concretos de elevada resistência. Tratando-se de produtos granulosos, sempre pós muito finos  - como as pozolanas, fly ash, escória moída de alto-forno, sílica ativa e outros - estes materiais exigiam maiores consumos de água e um trabalho de ajuste para manter as misturas trabalháveis e consistentes - sem segregar ou exsudar - proporcionando o seu melhor adensamento.

Embora já houvesse os aditivos plastificantes, redutores de água, incorporadores de ar, a independência em relação à água para garantia de trabalhabilidade adequada dos concretos - especialmente os muito compactos - só se completou recentemente com a disponibilidade e maior conhecimento sobre o uso de aditivos superplastificantes, produtos capazes de elevar a plasticidade de um concreto a níveis de auto-adensamento - abatimento > 22 cm - proporcionando inclusive maior economia pela redução do consumo de energia (pessoal, equipamentos) de compactação e acabamento do concreto.

O fenômeno da independência da água para a trabalhabilidade é um marco na Engenharia do Concreto. Sabendo-se que a reação água/cimento, responsável pelo funcionamento do "adesivo cimento" na colagem dos demais componentes só utiliza algo em torno de 0,3 litros de água por kg de cimento, retirar a água em excesso, que só está presente para conferir a trabalhabilidade necessária, é o sonho dos Tecnologistas do Concreto. Esta água em excesso, momentaneamente necessária, não reage com o cimento mas se evapora deixando vazios, criando tensões e fissuração, sendo grande responsável pelas patologias e mau funcionamento do concreto endurecido.

Com o advento dos superplastificantes viabilizou-se a produção de concretos de relação água/cimento menores que 0,4 surgindo o CAD - Concreto de Alto Desempenho -, ou seja, um concreto de elevada resistência que possui uma estrutura densa, com um mínimo de vazios tal que, além de resistências acima de 40 Mpa, apresenta elevado módulo de elasticidade e não permite a passagem de gases e agentes agressivos que atacam o concreto e as armaduras.

Todas estas mudanças estão no Brasil e disponíveis para aplicação não somente em obras especiais, nunca viabilizadas antes, tais como vãos especiais, grandes alturas elevadas solicitações, mas também para obras de edificação correntes, onde indicado por estudos técnico-econômicos.

È claro que não se trabalha com concretos desse tipo sem especialização. Há necessidade de conhecimentos técnicos especiais a serem empregados no Projeto a ponto de se reconhecer que existe uma Nova Arquitetura e uma Nova Engenharia. Há necessidade de apoio em análises econômicas profundas, envolvendo custos das alternativas técnicas e custos econômicos de longo prazo - como subproduto da durabilidade e redução da manutenção. Há necessidade de reciclagem das técnicas de execução, a começar por um planejamento mais intenso, preparação de mão de obra, logística e ritmo apurados com atividades e responsabilidades distribuída entre equipes de cimbramento, forma, armaduras e concretagem.

Cuidado especial deve ser tomado com a produção e entrega do concreto à obra, hoje um serviço terceirizado, um fator de progresso mas que exige um bom entendimento, metodologia aperfeiçoada e principalmente claras responsabilidades. Entre os pesquisadores mais respeitados dessa nova Engenharia de Concreto, o Canadense Jean-Pierre Aïtcin, autor do livro "Concreto de Alto Desempenho"[2], referindo-se aos ensaios de pré-qualificação de empresas fornecedoras de CAD no Canadá faz a seguinte revelação: "O evento crítico de um tal programa de ensaios de pré-qualificação consiste na entrega de uma mistura experimental completa sob as mesmas condições daquelas que prevalecerão durante a obra. Isto pode custar ao produtor de concreto de $7.000 a $10.000 para participar desse programa de ensaios de pré-qualificação, mas foi bem aceito pelos competidores sérios, pois faz o processo de concorrência mais justo. Apenas aqueles que provarem ser capazes de entregar um concreto atendendo a todas as especificações serão incluídos na concorrência, não apenas para o concreto de alto desempenho a ser utilizado, mas também para todo o concreto usual empregado para construir a estrutura, o que é particularmente interessante."

Estas observações dão bem a idéia das responsabilidades e complexidades envolvidas. Certamente esta complexidade poderia ser encarada como uma dificuldade a dispensar, não fossem as imposições proporcionadas pela necessidade de atender às exigências das Normas - como reza o Código de Defesa do Consumidor -, as significativas vantagens econômicas obtidas e a elevada consciência profissional que impulsiona todos em direção ao progresso.

Nesta evolução que se impõe o papel reservado ao construtor é o de se valer de todos os meios ao seu alcance para dominar os recursos para a aplicação dessa Nova Engenharia do Concreto. Sua maior preocupação passa a ser com a garantia da qualidade da estrutura, isto é, como fazer para ter a garantia de que a qualidade - representada pelas especificações e resultados - será atendida. Este compromisso leva a pensar tudo antes, leva a planejamento, a projeto executivo, a controle preventivo, ferramentas da garantia da qualidade.

Tratando-se de um serviço especializado, envolvendo responsabilidades técnicas e econômicas de vulto, a execução de obras que tirem proveito de todas as possibilidades disponíveis exige a assessoria do Engenheiro Tecnologista do Concreto[3], responsável pelo material concreto, seu estudo em laboratório, e seu controle em obra. Não é possível mais prescindir deste profissional nas obras correntes em função do atual estado de ocorrências patológicas constatado no Brasil. Estamos vivendo a situação que os países desenvolvidos já superaram e já está comprovado que o Engenheiro Projetista de Estruturas e o Engenheiro da Obra precisam de ajuda especializada para identificar e superar problemas na produção do concreto, sob pena da continuidade dos erros e dos gastos em recuperação estrutural.

A revelação desse novo profissional surgiu exatamente no campo da recuperação estrutural, onde se valorizou e ganhou status de atividade complementar independente. Mas não é este o papel que o Engenheiro Tecnologista quer desempenhar. Se há mérito em identificar e reparar as patologias, muito maior haverá em evitá-las, portanto participando da elaboração do projeto, dos estudos laboratoriais criteriosos, do acompanhamento das fases executivas, do controle, do retreinamento e formação de mão de obra qualificada para as obras, única forma de implementar procedimentos de garantia da qualidade.

Num programa executivo bem elaborado o Engenheiro Tecnologista de Concreto tornará realidade o emprego de especificações de módulo de elasticidade no Projeto. Em qualquer estrutura com eventos críticos de carregamento em idades pré-estabelecidas o módulo de elasticidade tem importância igual ou maior do que a própria resistência. Conhecendo e estabelecendo valores em Projeto, uma imposição em estruturas modernas, o Projetista de Estruturas estará proporcionando ao Tecnologista de Concreto os meios para realizar estudos de laboratórios e quantificar o comportamento real desses parâmetros para as condições disponíveis no primeiro momento, antes da obra iniciar. Constatado que os materiais e recursos disponíveis não atendem ao Projeto, os estudos continuam até que estejam contemplados de forma confiável ao longo de toda a obra, o que significa materiais adequados, proporções corretas e monitoração de resultados.

Os custos de implantar metodologias deste tipo - inclusive tornar corrente o ensaio de módulo de elasticidade - tem espaço pelos resultados envolvidos. A remuneração de profissionais especializados envolvidos em estudos técnicos e econômicos no projeto e execução, especialmente o Engenheiro Tecnologista de Concreto, é totalmente viabilizada pelos ganhos obtidos em seu trabalho. Isto graças à organização e segurança necessários para a obtenção dos elevados resultados projetados, eliminação de perdas e retrabalho, ganhos de durabilidade, redução de manutenção e patologias, além da maior vida útil do empreendimento.

Sobre as dificuldades iniciais para a implantação dessa Nova Engenharia de Concreto, J. P. Aïtcin assim se manifesta em seu livro: "A despeito dos esforços de pesquisa dos investigadores canadenses na área do concreto de alto desempenho, em 1992 ele tinha sido usado apenas em um número muito limitado de aplicações em construções em interiores de edifícios. Além disso, como em todo lugar, as ligações entre a comunidade científica, engenheiros, arquitetos e proprietários eram limitadas e, para complicar ainda mais o assunto, a confiabilidade de cada uma das partes tinha que ser considerada com a introdução de inovação de um material como esse. Por exemplo, um engenheiro ou um arquiteto não ofereceriam a um proprietário soluções que ainda tivessem que ser ensaiadas, mas um pesquisador não podia demonstrar seus resultados de pesquisa sem construir estruturas experimentais. Em outubro de 1990, um grupo de reflexão denominado 'Projeto Novos Caminhos do Concreto" foi organizado em Montreal para lidar com essa situação, conseguindo que projetos experimentais fossem construídos de forma a tocar para frente a tecnologia do concreto de alto desempenho e para tornar o seu uso corriqueiro. Os sócios fundadores incluíam proprietários, pesquisadores, engenheiros consultores, laboratórios e centros de pesquisa (incluindo a Rede de Excelência em Concreto de Alto Desempenho), produtores de materiais, empreiteiros  e organizações que queriam contribuir para o desenvolvimento de novos usos para o concreto de alto desempenho."

O Brasil já está bem à frente, com inúmeras obras executadas e em execução e isto foi proporcionado pelos saltos conseguidos diretamente sobre o avanço internacional. Mas o quadro de relacionamento e confiança precisa se abrir aqui, como ocorreu ao redor do mundo, demonstrado pelas palavras acima.

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[1] O Autor é Engenheiro Civil (UFRGS, 1971), Consultor em Tecnologia de Concreto, Diretor da TECNOCON, Engenharia de Sistemas da Qualidade Ltda., de São Paulo/SP, Ffax: 11 37495944, Celular: 11 9968 9582 - Este endereço de e-mail está protegido contra SpamBots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para vê-lo. .

[2] Editora PINI, 2.000

[3] Tecnologista de Concreto é o Engenheiro Civil especializado em Tecnologia de Concreto e com muitos anos de experiência na área.