Para que a mistura cimento, água, agregados e aditivos se transforme em concreto, é necessário que ocorram reações químicas, que sempre absorvem ou geram energia térmica. A hidratação do cimento é exemplo de um tipo de reação que produz calor. “Existe uma tendência de os corpos entrarem em equilíbrio com a temperatura ambiente por meio de trocas de calor. Por isso, dependendo das dimensões da peça e das características do concreto, a transferência térmica pode ser maior ou menor”, explica o engenheiro Selmo Kuperman, conselheiro do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon).

O calor atingido com essa reação varia de quase imperceptível até muito elevado. Quando o concreto endurece e sua temperatura diminui, a peça se retrai, o que pode causar trincas. A ocorrência da fissuração devido às tensões de origem térmica facilita a entrada de agentes agressivos no concreto e/ou nas armaduras, reduzindo a durabilidade do material.

A refrigeração do concreto com gelo ou água gelada pode evitar fissuras (Kw_thailand/ Shutterstock.com)

Em alguns casos, ainda, o aquecimento atinge temperaturas maiores do que 65ºC e, dependendo de vários fatores, pode ser desencadeada uma reação química de origem interna ao concreto. “Essa reação propicia a formação de um composto denominado etringita tardia, etringita retardada ou Delayed Ettringite Formation (DEF), que também pode provocar a fissuração”, destaca o especialista. No entanto, esse cenário é mais raro e depende muito da composição química dos componentes do concreto e, principalmente, da presença de umidade elevada junto à peça quando esta já se encontra no estado endurecido.

O problema da fissuração de origem térmica é mais frequente em peças de grandes dimensões, tais como as usadas em barragens, blocos de fundação de edificações, blocos de fundação de torres eólicas, lajes espessas, vigas grandes e pilares de amplas seções transversais. Já a etringita tardia pode ocorrer com maior frequência em peças pré-moldadas curadas a vapor, blocos de fundação, pilares e vigas de pontes e barragens.

CONCRETO RESFRIADO COM GELO

A refrigeração do concreto com uso de gelo e/ou água gelada é um procedimento importante que evita, em várias circunstâncias, a ocorrência da fissuração de origem térmica. “O uso do gelo é o mais indicado, pois o material tem cerca de oito vezes mais capacidade de reduzir a temperatura do concreto se comparado com a mesma quantidade de água”, compara Kuperman. Como sempre é necessário que se deixe uma parte de água para ser misturada aos aditivos empregados na dosagem do concreto, essa água também pode ser resfriada antes de ser adicionada.

Nos projetos industriais e comerciais, muitos construtores e projetistas já se conscientizaram da importância da refrigeração do concreto
Selmo Kuperman

A definição da quantidade exata de gelo e/ou água a ser acrescentada baseia-se no cálculo das tensões de tração que serão induzidas quando ocorre a queda de temperatura do concreto após o endurecimento. “Para isso, a melhor alternativa é realizar cálculos tridimensionais de temperaturas e tensões pelo método dos elementos finitos, além de avaliar em que locais da estrutura o efeito da temperatura poderá resultar em fissuras”, recomenda o engenheiro.

O gelo é adicionado diretamente na betoneira, no caso de centrais misturadoras, ou no balão do caminhão betoneira, quando são empregadas centrais dosadoras. Em grandes obras, como barragens, podem ser implantadas fábricas de gelo que produzem o material em escamas, e é dessa maneira que o material é adicionado. “Em outros casos, como em obras residenciais, comerciais e industriais, o gelo é comprado de fornecedores, e o ideal é que seja obtido na forma de escamas. Entretanto, o uso de gelo na forma de cilindros vazados ou cubos não é incomum e apenas implica um tempo maior de mistura no balão para a sua completa dissolução”, ressalta o especialista.

Quando comprado em sacos, o ideal é que o gelo sempre passe por uma pesagem prévia, pois nem sempre apresenta a mesma massa, podendo induzir alteração da relação água-cimento do traço. Principalmente nas regiões costeiras, é preciso extremo cuidado e certeza de que o gelo não foi produzido com água do mar, que contém cloretos e sulfatos. Nesses casos, é recomendável que seja feita uma análise química do gelo que será empregado na obra.

TRAÇO DE CONCRETO COM GELO

A quantidade de gelo a ser usado varia e depende da temperatura que se deseja atingir. Esse número tem relação com o traço do concreto, ou seja, com as quantidades de materiais da dosagem e, principalmente, do tipo de agregado empregado. “Antes de optar pela refrigeração, por razões de economia, deve-se sempre efetuar os cálculos de tensões de origem térmica, para verificar se há realmente necessidade de sua aplicação”, diz o engenheiro.

Em virtude do aumento na utilização de peças de concreto com resistências mais elevadas, inevitavelmente, há um crescimento no consumo de aglomerantes na dosagem e, consequentemente, ocorre maior geração de calor. “Esse fato é corriqueiro. Nos projetos industriais e comerciais, muitos construtores e projetistas já se conscientizaram da importância da refrigeração do concreto”, fala Kuperman.

Antes de optar pela refrigeração, por razões de economia, deve-se sempre efetuar os cálculos de tensões de origem térmica, para verificar se há realmente necessidade de sua aplicação
Selmo Kuperman

Isso se deve à divulgação dessas práticas, que não são novidade no Brasil, mas que eram subentendidas como aplicáveis apenas a obras de grande porte, o que não é verdade. Há também aqueles que aprenderam da maneira mais difícil, ao verificar os problemas ocorridos em obras de sua responsabilidade e onde a refrigeração, embora necessária, não havia sido aplicada.

OUTRAS SOLUÇÕES

Se não for possível alterar a dosagem do concreto, há outras três maneiras para combater o problema. A primeira consiste em lançar o concreto em camadas pequenas, com tamanho calculado de modo que a troca de calor com o ambiente externo seja facilitada. É preciso observar o limite máximo da temperatura, que é variável e depende, principalmente, das características do concreto, das condições do meio ambiente (temperatura, insolação, vento), do intervalo de lançamento das camadas, do tipo de fôrmas utilizadas e da cura, entre outros fatores. Muitas vezes essa solução enfrenta resistência por parte dos construtores, pois afeta o cronograma de concretagem, além de exigir tratamento especial das juntas que são formadas para que ocorra o monolitismo da peça de concreto.

A pós-refrigeração é a segunda opção. “Esse procedimento, que deve ser muito bem controlado, consiste na inserção de tubulações similares a serpentinas dentro da peça de concreto. Por dentro dessas estruturas, passa água gelada por determinado tempo”, descreve o engenheiro. A passagem da água gelada deve começar imediatamente após o término do lançamento do concreto e continuar até que se tenha certeza de que a temperatura máxima limite não foi ultrapassada. “É um processo bastante empregado em outros países e com usos esporádicos no Brasil”, afirma o especialista.

Por fim, a terceira alternativa consiste no emprego de nitrogênio líquido para refrigerar o concreto fresco ainda dentro do balão do caminhão betoneira. “Essa técnica também tem sido empregada em outros países, porém no Brasil ainda está principiando”, finaliza Kuperman.

Colaboração técnica

: Selmo Kuperman – Engenheiro Civil pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). Mestre em Engenharia Civil e doutor em Engenharia Civil também pela Universidade de São Paulo. É diretor da Desek, empresa que há 46 anos atua em projeto e consultoria de obras de concreto. Participou do desenvolvimento de técnicas construtivas, da implantação e da inspeção de usinas hidrelétricas e de barragens de concreto no Brasil, além de túneis, edificações residenciais e comerciais, portos, viadutos, entre outras obras, totalizando um volume de mais de 30 milhões de metros cúbicos de concreto. Foi presidente do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon), entidade da qual é sócio-honorário e conselheiro vitalício. É, ainda, sócio-honorário do ACI - American Concrete Institute.

Resfriamento do concreto com gelo evita a formação de trincas