O MuCEM, situado em Marselha, na França, tem muxarabis executados com o UHPC (Foto: Alastair Wallace/Shutterstock)

Mais do que um produto ou commodity, o Concreto de Ultra Alto Desempenho (UHPC) – do inglês Ultra-high Performance Concrete – é uma tecnologia. Exige de arquitetos e projetistas de concreto um novo olhar para o seu máximo aproveitamento em estruturas delgadas e de elevada resistência, porém com pouca massa. Pilotis e fechamentos de estádios com a delicadeza de muxarabis, verdadeiras rendas que nascem de fôrmas esculpidas por impressão digital, ou painéis de fachadas que simulam peças de porcelanato com espessuras mínimas são exemplos do universo que se abre com seu uso.

O UHPC é uma evolução dos concretos de alto desempenho. Nos países onde há normalização, resulta de formulações em que a resistência mecânica à compressão é superior, atingindo entre 150 e 250 MPa
Rafael Pileggi

Ainda incipiente no Brasil, foi desenvolvido há cerca de 20 anos. “O UHPC é uma evolução dos concretos de alto desempenho. Nos países onde há normalização, resulta de formulações em que a resistência mecânica à compressão é superior, atingindo entre 150 e 250 MPa. Está associado a aplicações onde o concreto é submetido a esforços de flexão, permitindo a construção de estruturas bastante delgadas”, define o professor Rafael Pileggi, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, acrescentando que, para tanto, esse concreto pode incorporar grandes teores de fibras metálicas ou poliméricas.

Inicialmente, o desenvolvimento do UHPC visou soluções de design e de desmaterialização da construção. “Com suas resistências extremamente elevadas, é possível obter a mesma função estrutural mecânica com muito menos massa. Num mundo ideal, se tudo fosse construído com essa tecnologia, o volume de concreto seria até ¼ da massa que é utilizada hoje”, diz. Seu uso não tem limitações do ponto de vista de tipo de obra, mas de concepção do componente desenhado. A relevância do design arquitetônico é decisiva.

“Para que se tire o máximo de seu potencial estético, a concepção dos projetos arquitetônico e estrutural é diferente daquela pensada para o concreto convencional”, reforça Pileggi. A decisão de uso permeia, também, o aspecto de custo de produção, que chega a ser até dez vezes mais caro por quilo, dependendo da fonte de matérias-primas. No entanto, para a execução de um elemento construtivo serão usados muitos menos litros de UHPC em relação ao concreto convencional.

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Cadeia de insumos

A composição do Concreto de Ultra Alto Desempenho desafia o conceito de concreto. O produto convencional é usualmente associado aos agregados graúdos em torno de 2 cm. “O UHPC, apesar de ter o nome Concrete, não incorpora partículas maiores do que 1 mm. Ou seja, fica na faixa granulométrica da argamassa que, no entanto, é classificada como de uso não estrutural”, comenta o professor Rafael Pileggi, lembrando que o setor do concreto prefere identificá-lo como microconcreto.

O processo de produção do UHPC depende de uma cadeia de matérias-primas organizada e de boa qualidade, abrangendo cimento, agregados (areias) e fillers. As formulações são muito ricas em partículas finas. “São usados fillers de grãos ainda mais finos do que o do cimento, geralmente subprodutos de processos industriais, como o pó fino resultante da moagem da rocha, incluindo a cadeia das pozolanas, ou seja, microssílica e sílica coloidal”, detalha o especialista.

Para atingir sua elevada resistência, a formulação leva, também, aditivos e baixo teor de água. “Quando a água evapora, não deixa tantos poros no concreto. Mas, para usar pouca água, é preciso acrescentar aditivos superplastificantes (dispersantes), e outros como o retardador de pega e os que facilitam a mistura”, diz. Já o cimento, principal elemento, deve ser o Portland de alta qualidade – clínquer de alta resistência.

Reunidas todas essas matérias-primas é possível fazer o UHPC. “Mas, surge um último detalhe: é mais difícil misturar muitos fillers com pouca água”, alerta. Daí que a produção desse concreto está atrelada, geralmente, à indústria de pré-fabricados, dotada de misturadores mais eficientes do que os convencionais e de balanças e sistemas de dosagem de alta precisão.

Concreto sem aço

A tecnologia UHPC usualmente não usa reforços por armaduras metálicas, especialmente em elementos como painéis. Segundo Pileggi, dependendo da exigência da peça, o concreto pode ser reforçado com fibras metálicas na sua formulação, que ajudam na resistência às cargas de flexão. Ou, ainda, no caso de grandes elementos estruturais, o reforço é feito com sistema de protensão interna, através de dutos, ou externa, tornando-os autoportantes. “Essa última solução é ideal para pontes, por exemplo, com 50 módulos de 1 m cada, atravessados por cabo de aço tracionado nas extremidades”, diz.

Em situações em que há risco de incêndio, são adicionadas fibras poliméricas. Como a espessura do UHPC é mínima e a ligação cimentícia degrada com fogo, essas fibras protegem o concreto contra o risco de colapso.

Restrição industrial

No Brasil, ao contrário dos Estados Unidos e Europa, a cadeia de suprimentos do UHPC ainda não é suficientemente organizada, mas já existe um forte movimento para avançar, impulsionado pelos benefícios ambientais de uso dos fillers, principalmente quando se trata de rejeito. Por enquanto, o fornecimento é sob pedido, com custos que se elevam.

“Quanto à indústria, as concreteiras não conseguem produzir UHPC, pois trabalham com centrais dosadoras sem misturadores adequados, sendo que quem mistura é o caminhão betoneira. Portanto, quem têm condições industriais são as fábricas de pré-fabricados”, ressalta Pileggi. Em São Paulo, existem edifícios construídos com Concreto de Alto Desempenho (HPC), na faixa dos 120 MPa, feito por central de concreto, porém, não mais do que isso. “Não é uma coisa trivial”, comenta.

A beleza de se construir com o UHPC tem, pelo menos, dois benefícios: menor impacto ambiental, pois se constrói o mesmo elemento com menos massa; e menor impacto no transporte, já que as peças pré-fabricadas são mais leves
Rafael Pileggi

O professor defende que a construção civil brasileira deve apostar em matérias-primas nacionais e acredita na rápida evolução da indústria de pré-fabricados para produzir em escala. Hoje, são poucas as empresas do segmento que fabricam o UHPC e são, basicamente, elementos decorativos, como painéis de acabamento de fachada e mobiliário urbano.

“A beleza de se construir com o UHPC tem, pelo menos, dois benefícios: menor impacto ambiental, pois se constrói o mesmo elemento com menos massa; e menor impacto no transporte, já que as peças pré-fabricadas são mais leves e, portanto, são levadas em maior quantidade da fábrica à obra”, conclui.

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Colaboração técnica

: Rafael Pileggi – Graduado em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (1992), com mestrado (1996), doutorado (2001) e pós-doutorado (2003) em Ciência e Engenharia dos Materiais pela Universidade Federal de São Carlos. Desenvolveu um pós-doutoramento (2005) e um Jovem Pesquisador FAPESP (2007) na área de Engenharia de Construção Civil. Docente do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP – PCC Poli USP desde 2008, atualmente é professor associado livre-docente (2016) na área de materiais de construção. Professor convidado da Universidade ETH Zürich (Suíça) na área de reologia de concretos especiais, onde realizou um pós-doutorado (2019) em projetos de Fabricação Digital de Concretos, incluindo impressão 3D (I3D) e Smart Dynamic Casting (SDC), entre outras tecnologias. É um dos docentes coordenadores do Laboratório de Microestrutura e Ecoeficiência de Materiais (LME) do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP e participa da constituição e construção do primeiro edifício Living Lab. do Brasil, denominado CICS - Centro para Inovação em Construção Sustentável.

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