Produção e Aplicações do Concreto: Uma Perspetiva Global

Ciclo de vida do produto do material artificial mais usado no mundo

O concreto é uma presença constante na infraestrutura urbana, desde autoestradas interestaduais a arranha-céus imponentes. O concreto pode ser visto em qualquer lugar sem surpresa, pois é o material artificial mais comumente usado no mundo. Somente nos Estados Unidos, aproximadamente 9 bilhões de toneladas de concreto são produzidas anualmente.

O concreto é um material de construção excepcionalmente versátil com propriedades maleáveis ou sólidas, dependendo do seu estágio de cura. Consiste em agregados e rochas misturados com cimento fluido. Após certo tempo, o concreto endurece numa massa semelhante a rocha devido a uma reação química conhecida como hidratação. Uma vez endurecido, torna-se excepcionalmente forte e durável com resistência de 20,7–137,9 MPa – suficiente para sustentar pontes, arranha-céus e barragens.

Produção de concreto

O concreto é produzido numa central ou num local de obra. O equipamento pode variar de ferramentas manuais a máquinas industriais de grande porte. Seja qual for a escala de produção, os componentes do concreto devem ser completamente misturados, moldados e conformados dentro de restrições de tempo específicas. Quaisquer interrupções podem afetar a integridade e aparência do produto final.

Produção de concreto em grande escala

A produção de concreto em grande escala ocorre em dois tipos de centrais de concreto: centrais de dosagem central e centrais de mistura central. Centrais de dosagem central misturam todos os componentes do concreto exceto água. Centrais de mistura central misturam todos os componentes do concreto incluindo água e são melhores para controle preciso. Tipicamente, o concreto é um fluido viscoso que é vazado em moldes para dar uma forma desejada. No entanto, o concreto também pode ser em forma não fluida. Esta versão mais seca é preferida para fabricar produtos de concreto pré-moldado.

Produção de concreto em pequena escala

Quantidades menores de concreto são feitas no local de obra usando um misturador volumétrico ou misturador de lote móvel. Estes misturadores servem como mini centrais de concreto, capazes de produzir vários tipos de concreto. São perfeitos para locais que requerem apenas concreto mínimo para instalar aplicações menores. Por exemplo, um instalador usa um misturador volumétrico para fazer concreto para embutir suportes de bicicletas, ou para instalar balizadores e tubos de aço como dispositivos de segurança de trânsito.

Tipos de concreto

Existem dezenas de tipos de concreto disponíveis no mercado para necessidades de construção e edificação. Listados abaixo estão alguns tipos comuns de concreto usados em infraestrutura moderna.

Concreto comum

Concreto comum é uma das formas mais populares de concreto. Uma mistura típica inclui cimento, areia e agregados graúdos misturados com quantidades específicas de água. Tem um tempo de pega de aproximadamente 30–90 minutos com valores de resistência de 10–40 MPa. Aos 28 dias de cura, 75–80% da resistência total é alcançada, e após 90 dias, 95% é alcançada.

Concreto de alto desempenho

Concreto de alto desempenho tem maior resistência, trabalhabilidade e durabilidade comparado ao concreto comum. Tem propriedades mecânicas de longo prazo e resistência em idade inicial. Pode suportar ambientes severos e é resistente a fluência e retração o que minimiza fissuração. Resistência varia de 69–103 MPa.

Concreto armado

Concreto armado usa várias formas de aço como armadura. A combinação de concreto (com sua alta resistência à compressão) e aço (com sua alta resistência à tração) dá ao concreto armado suas propriedades únicas de resistência. Concreto armado tem capacidade de suportar muitas formas de tensão em qualquer tipo de construção.

Concreto pré-moldado

Concreto pré-moldado vazam concreto em moldes num ambiente controlado. Uma vez completamente pego e endurecido, são transportados para o local de construção. O estágio de cura acontece sob condições controladas onde temperatura e umidade são monitoradas. Cura a vapor é às vezes usada para produzir produtos pré-moldados com alta resistência com menos tempo de cura.

Concreto leve

Concreto leve é qualquer concreto com densidade inferior a 240 kg/m³. Inclui concreto de agregado leve, concreto espumado e concreto aerado autoclavado. Concreto leve tipicamente melhora capacidades térmicas e resistência ao fogo. No entanto, é mais suscetível a fluência e retração.

Concreto pervioso

Concreto pervioso permite ar ou água circular através de uma série de furos ou vazios criados dentro do concreto. A água pode drenar naturalmente, permitindo drenagem de água superficial e recarga de águas subterrâneas. É um material de desenvolvimento de baixo impacto que protege qualidade da água e usado em construção sustentável.

Aplicações de concreto

Antes de iniciar qualquer aplicação de concreto, o tipo de concreto apropriado deve primeiro ser determinado. Por exemplo, concreto armado é adequado para materiais de construção requerendo alta resistência à tração, como colunas e vigas. Concreto leve é melhor para construir blocos de concreto leves para construção residencial.

O concreto é um material versátil e suas aplicações são abundantes. As características maleáveis, porém resistentes do concreto tornam-no materiais de base ideais para construir edifícios, infraestrutura urbana e vários produtos pré-moldados.

Edifícios de concreto são resistentes ao fogo e reduzem uso de energia enquanto proporcionam melhor qualidade do ar interior.

Materiais de construção

O concreto é amplamente usado para construir casas e edifícios comerciais, bem como acessórios relacionados como entradas de garagem e colunas. Concreto isolante mantém calor dentro das paredes, reduzindo uso de energia em mais de 40%. Concreto que "come smog" pode ajudar a reduzir óxidos nítricos em ambientes poluídos circundantes em mais de 60%. Edifícios de concreto requerem menos manutenção e duram mais, enquanto proporcionam melhor qualidade do ar interior. Outros benefícios incluem resistência a fogo, vento e furacões.

Autoestradas de concreto são suficientemente resistentes para suportar o impacto constante de veículos pesadamente carregados.

Estradas e autoestradas

Estradas e autoestradas de concreto são muito duráveis e requerem manutenção mínima. Não são suscetíveis a rodação ou restrições de carga de degelo primaveril. São suficientemente resistentes para suportar tráfego consistente de veículos pesadamente carregados.

Construção de pontes usando concreto é custo-efetiva e permite acabamentos arquitetônicos e decorativos.

Pontes

O concreto é um dos materiais mais económicos e rápidos para construção de pontes; é comumente usado para superestruturas de pontes (as porções superiores das pontes). Estas incluem tabuleiros, cordões, passeios e paredes de barreira de tráfego lateral. Com planeamento adequado e usando produtos de concreto pré-moldado, o processo pode ser completado eficientemente e competitivamente. Impactos visuais e características decorativas também podem ser adicionados.

Balizadores de concreto oferecem alguma proteção contra impacto enquanto complementam a arquitetura circundante.

Balizadores

Concreto pré-moldado é usado para dispositivos de orientação de tráfego como balizadores de concreto. Estes balizadores de concreto podem complementar a arquitetura circundante enquanto oferecem proteção contra impacto de veículos. São tipicamente armados com vergalhões de aço revestidos a epóxi para adicionar à sua durabilidade. Balizadores de concreto são ideais para áreas de alto tráfego como entradas de edifícios e parques de estacionamento para ajudar a proteger pedestres e mobiliário.

Barragens de concreto usam armadura de aço para durabilidade e colocam tubos de água dentro do concreto para limitar fissuração.

Barragens

Barragens são uma das estruturas mais exigentes e substanciais feitas de concreto. A Barragem de Grande Dixence na Suíça levou 6 milhões de metros cúbicos de concreto para construir. Também usa armadura de aço para adicionar resistência máxima às propriedades do concreto. Para limitar qualquer fissuração, água é circulada através de tubos dentro do concreto. Projetos de barragens requerem seleção cuidadosa da mistura de concreto com o tipo certo de agregados.

Manutenção

Mesmo com suas propriedades resilientes, o concreto ainda requer manutenção adequada para estender sua vida útil. O concreto deve ser limpo no mínimo uma vez por ano para remover sujidade e sujeira, bem como ferrugem ou outras manchas. Fissuras devem também ser rotineiramente reparadas para uma superfície estruturalmente sólida. Falha em reparar fissuras pode levar a intrusão de água, causando problemas com o subleito. Revedimento periódico da superfície reduz infiltração de umidade e manchamento. Também impedirá sujeira e ervas daninhas de se formarem através dessas juntas.

Reciclagem

A indústria da construção faz parte de um movimento zero desperdício com 127 milhões de toneladas de concreto recicladas anualmente nos EUA. Quando estruturas de concreto são demolidas, concreto restante é reciclado para novos projetos de construção, brita, pedras de paisagismo e cobertura. Agregados de concreto são coletados e passados por uma máquina de britagem. Concreto com vergalhões de aço passam pelo mesmo processo, e as peças metálicas são removidas depois com ímãs e outros dispositivos de separação.

O objetivo da reciclagem não é apenas eliminar concreto de aterros, mas conservar energia durante reprocessamento. Britagem de concreto velho no local elimina necessidade de transporte, reduzindo custos e emissões. Grandes centrais portáteis de estrada podem britar concreto a 544 toneladas por hora. Britadores menores podem britar 136 toneladas por hora, com o benefício adicional de poder caber em áreas mais apertadas.

Desenvolvimentos do concreto

Concreto auto-regenerativo visa enfrentar uma das maiores falhas do concreto: fissuração. Uma vez que o concreto fissura, pode resultar em corrosão dos vergalhões de aço usados na estrutura. Fissuração também representa perigos imediatos – recipientes de concreto para resíduos tóxicos podem ter resultados desastrosos de fissuração, sem mencionar risco para trabalhadores de manutenção. Engenheiros da Universidade de Ghent pioneiraram pesquisa no desenvolvimento de concreto auto-reparador. É preenchido com polímeros superabsorventes que incham e bloqueiam fissuras do concreto para auto-regeneração. Pesquisa e desenvolvimento de concreto continua para um futuro na construção que avança eficiência, segurança e sustentabilidade.