BR102016023583A2

BR102016023583A2 - ?composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica, e poste de concreto?

Info

Publication number: BR102016023583A2
Application number: BR102016023583-9A
Authority: BR
Inventors: Carlos Pinto Da Silva Filho Luiz; Fonseca Caetano Luciane; Reginato Lucas; Lorenzi Luciani
Original assignee: Rge Sul Distribuidora De Energia S.A.
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-05-02
Also published as: BR102016023583A8

Abstract

de forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê uma composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica. a composição de concreto compreendendo cimento em uma concentração de 294 a 429 kg/m³ de concentro, areia em uma concentração de 446 a 897 kg/m³ de concentro, brita de classificação 0 com concentração entre 369 e 980 kg/m³ de concreto, brita de classificação 1 com concentração entre 220 e 697 kg/m³ de concreto, água, em que a relação de água/cimento é de entre 0,49 e 0,59, e cinza de casca de arroz. a presente invenção provê ainda poste de concreto para distribuição de energia possuindo uma armadura metálica e compreendendo a composição de concreto desenvolvida.

Description

(54) Título: 7COMPOSIÇÃO DE CONCRETO PARA FABRICAÇÃO DE UM POSTE DE CONCRETO PARA DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, E POSTE DE CONCRETO?

(51) Int. Cl.: C04B 18/04 (73) Titular(es): RGE SUL DISTRIBUIDORA DE ENERGIA S.A.

(72) Inventor(es): LUIZ CARLOS PINTO DA SILVA FILHO; LUCIANE FONSECA CAETANO; LUCAS REGINATO; LUCIANI LORENZI (74) Procurador(es): Dl BLASI , PARENTE & ASS . PROP . IND LTDA (57) Resumo: De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê uma composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica. A composição de concreto compreendendo cimento em uma concentração de 294 a 429 kg/m³ de concentro, areia em uma concentração de 446 a 897 kg/m³ de concentro, brita de classificação 0 com concentração entre 369 e 980 kg/m³ de concreto, brita de classificação 1 com concentração entre 220 e 697 kg/m³ de concreto, água, em que a relação de água/cimento é de entre 0,49 e 0,59, e cinza de casca de arroz. A presente invenção provê ainda poste de concreto para distribuição de energia possuindo uma armadura metálica e compreendendo a composição de concreto desenvolvida.

Ap rimorado com cinza

57,7

Aprimorado

Original ^^^₅ ^16,9

20 40 60 80 100 120

ANOS vu estimada (carbonatação) vu estimada (carbonatação) / 30 “COMPOSIÇÃO DE CONCRETO PARA FABRICAÇÃO DE UM POSTE DE CONCRETO PARA DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, E POSTE DE CONCRETO”

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção está relacionada a uma composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica, mais particularmente, a uma composição de concreto contendo cinza de casca de arroz (CCA) utilizada para a fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica com maior durabilidade, menor impacto ambiental e com custos reduzidos.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [0002] A energia elétrica é, sem dúvida, um recurso indispensável para a sociedade moderna. A mesma revolucionou o modo de vida do ser humano em todos os aspectos e melhorou substancialmente sua qualidade de vida. A eletricidade é efetivamente entregue aos consumidores pelo sistema de distribuição, formado principalmente por redes aéreas sustentadas por postes, estes na sua maioria, feitos de concreto armado.

[0003] Para garantir um adequado fornecimento de energia elétrica à sociedade brasileira é necessário garantir boas condições para uma adequada transmissão e distribuição de energia. Dentro desse sistema, os postes usados na distribuição de energia exercem um papel fundamental. Tradicionalmente, esse tipo de elemento vem sendo produzido por empresas de pequeno e médio porte, com nível tecnológico mediano ou baixo, muitas vezes sem muita preocupação com o atendimento às normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT.

[0004] Assim, em função dos crescentes problemas de degradação precoce nas estruturas de concreto, observa-se uma tendência mundial no sentido de privilegiar os aspectos de projetos voltados à durabilidade e à extensão da vida útil das estruturas de concreto armado e protendido.

12/57 / 30 [0005] Neste âmbito, a NBR 6118 (ABTN, 2007, p. 13) define que durabilidade “consiste na capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas [...]”. Neste ponto a referida recomendação normativa prescreve que as estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais previstas na época do projeto, conservem sua estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente a sua vida útil.

[0006] Além disso, de acordo com a ISO 13823 a vida útil de uma estrutura representa o período efetivo de tempo durante o qual uma estrutura, ou qualquer um de seus componentes, satisfaçam os requisitos de desempenho do projeto, sem ações imprevistas de manutenção ou reparo.

[0007] A falta de padronização e nível de controle de alguns dos fornecedores de postes de concreto fomenta a incerteza sobre o desempenho efetivo dos mesmos, principalmente quando submetidos a situações adversas como: ventos de alta intensidade, chuvas e tempestades, ambientes agressivos (marítimos ou industriais), impactos acidentais excessivos, entre outros. Entende-se que a confiabilidade e o aumento da vida útil dos postes de concreto armado podem colaborar no desenvolvimento de políticas racionais de manutenção, otimizando a utilização dos postes e garantindo o bom atendimento ao usuário e, por consequência, reduzir os investimentos necessários por parte de uma concessionária de energia.

[0008] Diante desse cenário considera-se fundamental, e plenamente justificável, dispender esforços e recursos para desenvolver estudos voltados para a caracterização, entendimento e melhoria do desempenho dos postes. Visa-se com os mesmos obter possíveis reduções nos tempos de interrupção de alimentadores para trocas de postes, promover a economia de recursos naturais e humanos empregados na produção de postes, aumentar a sustentabilidade e incrementar a vida útil dos postes de concreto, com consequente impacto na confiabilidade de distribuição de energia e redução do tempo de interrupção

13/57 / 30 devido a falhas de operação associadas aos postes.

[0009] Atualmente há poucos desenvolvimentos no estado da técnica com relação à aplicação de materiais alternativos na fabricação de postes, como resíduos de outros processos produtivos, na produção de postes de concreto de forma a se otimizar a produção a fim de aumentar a vida útil e durabilidade, de maneira sustentável, com redução de custos.

[00010] Sendo assim, surge a necessidade de tecnologias no desenvolvimento de uma composição de concreto diferenciada, a qual possua maior vida útil e durabilidade, de modo a produzir postes de distribuição de maior confiabilidade, reduzindo a ocorrência de acidentes e interrupção na distribuição de energia.

[00011] O uso de materiais alternativos possibilitará a produção de postes mais resistentes a impactos, ambientalmente mais sustentáveis e menos sujeitos à deterioração. A incorporação de novas tecnologias de produção pode resultar na melhoria no desempenho estrutural e do custo de produção.

[00012] Além disso, surge a necessidade de tecnologias no desenvolvimento de uma composição de concreto diferenciada, a qual possua maior confiabilidade e reduza os custos de produção dos postes de distribuição de energia.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO [00013] O objetivo da presente invenção é o de prover um poste de distribuição utilizando uma composição de concreto diferenciada, a qual possua maior vida útil e durabilidade, de modo a produzir de postes de distribuição de estrutura confiável, reduzindo a ocorrência de acidentes e interrupção na distribuição de energia elétrica.

[00014] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um poste de distribuição utilizando uma composição de concreto diferenciada, a qual utiliza materiais alternativos, como resíduos de outros processos produtivos, na produção de postes de concreto de forma a de diminuir custos de produção, e

14/57 / 30 ainda tornar a produção de mais uma atividade mais sustentável.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO [00015] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê uma composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica. A composição de concreto compreendendo cimento em uma concentração de 294 a 429 kg/m³ de concentro, areia em uma concentração de 446 a 897 kg/m3 de concentro, brita de classificação 0 com concentração entre 369 e 980 kg/m3 de concreto, brita de classificação 1 com concentração entre 220 e 697 kg/m3 de concreto, água, em que a relação de água/cimento é de entre 0,49 e 0,59, e cinza de casca de arroz. A presente invenção provê ainda poste de concreto para distribuição de energia possuindo uma armadura metálica e compreendendo a composição de concreto desenvolvida.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [00016] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas, as quais:

- a figura 1 consiste em um gráfico com os resultados dos ensaios de empacotamento de agregado graúdo;

- a figura 2 consiste em um gráfico com os resultados dos ensaios de resistência à compressão para o empacotamento de agregado miúdo;

- a figura 3 consiste em um gráfico com os resultados de misturas com as melhores proporções de agregado miúdo encontradas no estudo de empacotamento em argamassa;

- as figura 4 a 7 consistem em gráficos com os resultados do estudo de dosagem de concreto com e sem de casca de arroz (CCA), realizando testes de resistência à compressão e resistência à tração;

- as figura 8 a 13 consistem em gráficos com os resultados do estudo da utilização de aditivo superplastificante para concretos com e sem de casca de arroz (CCA), realizando testes de resistência à compressão e resistência à

15/57 / 30 tração.

- as figura 14 a 15 consistem em gráficos com os resultados da comparação de desempenho entre os três aditivos superplastificante, realizando testes de resistência à compressão e resistência à tração.

- as figura 16 e 17 consistem em gráficos com os resultados do estudo da utilização de fibras, realizando testes de resistência à compressão e resistência à tração.

- a figura 18 consiste em um gráfico com os resultados de tempo de moldagem para diferentes traços de concreto;

- a figura 19 consiste em um gráfico com os resultados de testes de resistência à compressão a 28 dias para diferentes traços de concreto;

- a figura 20 consiste em um gráfico com os valores dos traços estudados por m³ de concreto;

- a figura 21 consiste em um gráfico com os resultados de testes em relação à a/c exigida para as classes de agressividade II e III, para os traços executados nos postes Duplo T;

- a figura 22 consiste em um gráfico com os resultados de testes em relação à absorção máxima de água exigida para as classes de agressividade II e III, para os traços executados nos postes Duplo T;

- a figura 23 consiste em um gráfico com os resultados de testes em relação à penetração de íons para os traços executados nos postes Duplo T;

- a figura 24 ilustra uma estimativa da vida útil do poste com relação à carbonatação a partir de dados em ambiente de laboratório;

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00017] A descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção, onde a composição de concreto é aplicada a postes de distribuição da rede elétrica. Entretanto, como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, a invenção não está limitada a essa concretização particular, podendo ser utilizada para fabricar outros postes para as mais diversas

16/57 / 30 aplicações, em especial onde é desejado que o poste possua vida útil prolongada.

[00018] De acordo com a presente invenção, é descrito uma composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica, a composição de concreto compreendendo cimento em uma concentração de 294 a 429 kg/m³ de concentro, areia em uma concentração de 446 a 897 kg/m3 de concentro, brita de classificação 0 com concentração entre 369 e 980 kg/m3 de concreto, brita de classificação 1 com concentração entre 220 e 697 kg/m3 de concreto, e água, em que a relação de água/cimento é de entre 0,49 e 0,59. A composição sendo especialmente vantajosa por compreender a adição de cinza de casca de arroz (CCA), a qual é um material alternativo que substitui parcialmente o cimento.

[00019] A presença da CCA, além de benefícios ambientais, permite melhoria técnica e econômica. Essa opção tem vários aspectos positivos, pois colabora com a redução dos impactos ecológicos e ambientais da produção de postes, e permite dar destinação a um resíduo geralmente descartado e associado à cultura de arroz num ciclo praticamente fechado e de alta relevância em termos de sustentabilidade.

[00020] Preferencialmente, o teor de cinza de casca de arroz utilizado na composição de concreto é de 10% da massa de cimento. O teor de cinza de casca de arroz (CCA) para o traço padrão de poste desenvolvido na presente invenção foi fundamentado numa cuidadosa análise multicritério dos resultados de ensaios e das análises econômicas realizadas, efetuada com vistas a subsidiar a definição do teor que melhor atendia as diferentes demandas aplicáveis à utilização desejada. Opcionalmente, a composição possui concentração de cinza de casca de arroz igual a 15% do volume de concreto.

[00021] Teores mais elevados de cinza, que também foram investigados, tenderam a se mostrar menos economicamente atraentes, pois o custo em massa da cinza é mais elevado do que o do cimento e, para teores acima de 10% de

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CCA, os ganhos marginais em termos de desempenho são pequenos, não justificando o acréscimo do material.

[00022] Por outro lado, quando se empregam teores menores de 10% de CCA, os benefícios técnicos, em termos de durabilidade, se diluem rapidamente. Ou seja, o teor de 10% de CCA permite obter a melhor combinação de propriedades técnicas e econômicas. Além disso, o teor de 10% de CCA apresenta bom desempenho em termos de trabalhabilidade e permite ganhos em termos de sustentabilidade ambiental da mistura, pela redução de CO2 equivalente associado ao traço. Dessa forma, ao considerar os diferentes requisitos para o uso pretendido (em postes), o estudo demonstra que esse é o valor mais adequado a ser adotado como padrão para a inovação proposta. [00023] A presente invenção prevê ainda estudos com os agregados utilizados na fabricação de um poste de concreto de modo a melhorar propriedades do concreto, tais como trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade. O estudo de empacotamento foi dividido em duas etapas para melhor análise empacotamento dos agregados graúdos e empacotamento dos agregados miúdos, respectivamente.

[00024] O empacotamento do agregado graúdo consistiu na determinação da massa unitária compactada para diferentes proporções entre a brita de classificação 0, ou brita 0, e a brita de classificação 1, ou brita 1. A Figura 1 mostra os resultados dos ensaios estão descritos. A análise dos resultados demonstrou que a proporção de 65% de brita 1 e 35% de brita 0 apresentou maior massa específica unitária compactada, resultando em um melhor empacotamento.

[00025] Para a avaliação do empacotamento do agregado miúdo foram moldadas argamassas com diferentes proporções entre pó de brita e areia média. As argamassas foram moldadas na proporção de 1:3, com relação água/cimento (a/c) de 0,55. Este estudo foi realizado para misturas só com cimento e com cimento e casca de arroz. Os resultados de resistência à

18/57 / 30 compressão das argamassas estão na Figura 2. Opcionalmente, em adição à areia, a composição compreende pó de pedra na faixa de 435 a 488 kg/m³ de concreto.

[00026] Com o intuito de verificar se o resultado de proporcionamento do agregado miúdo da argamassa apresenta a mesma tendência para o concreto, foram moldadas misturas com as melhores proporções de agregado miúdo encontradas no estudo de empacotamento em argamassa: 50%-50%, 60%-40% e 70%-30% (areia média - pó de brita). Os resultados estão apresentados na Figura 3.

[00027] Na análise dos resultados percebeu-se que a proporção ideal entre os agregados miúdos é de 50% de areia média e 50% de pó de brita ou pedra. Posteriormente aos estudos de empacotamento e de posse das proporções ideais entre os agregados, iniciou-se um estudo de dosagem de concreto visando encontrar um traço ideal a ser utilizado para maximizar as vantagens da adição de cinza de casca de arroz, e qual deve ser técnica e economicamente viável para produção em escala industrial.

[00028] Para tanto, foram elaboradas seis misturas distintas, sendo três delas somente com cimento e as outras três com cimento e cinza de casca de arroz, a fim de se definir o melhor traço de concreto utilizando o material alternativo previamente selecionado. Para o estudo, o teor de argamassa foi estabelecido em 53% e o abatimento foi fixado em 170 ± 20 mm, como usualmente utilizado no estado da técnica.

[00029] Visando determinar a melhor proporção entre os materiais utilizados para a confecção do concreto, variou-se a quantidade de agregado total da mistura seca por quilograma de cimento (m): foram testadas três composições diferentes para cada combinação de aglomerante: apenas cimento e cimento com de cinza de casca de arroz, sendo uma mistura rica em cimento (m=4), uma intermediária (m=5,5) e uma pobre em cimento (m=7).

[00030] O processo de produção das misturas de concreto foi realizado

19/57

9/30 em laboratório, em ambiente controlado. Todos os corpos de prova foram submetidos a cura à vapor, com temperatura de 60°C, sendo rompidos às 6 e 24 horas à tração por compressão diametral e às 6 e 24 horas e 28 dias à compressão simples. As informações acerca das composições analisadas encontram-se sintetizadas na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 - Parâmetros utilizados para o estudo da dosagem

TIPO DE CONCRETO ESTUDAüjo	QUANTIDADE DE MATERIAL SECO em kg/kg de cimento	TEOR DE ARGAMASSA	ABATIMENTO	TIPO DE CURA
CIMENTO	m = 4,0	53%	170 ±20 mm	Vapor a G0°C
m = 5,5
m = 7,0
CIMENTO+CINZA DE CASCA DE ARROZ	m = 4,0
m = 5,5
m = 7,0

[00031] As Figuras 4 a 7 mostram os resultados do estudo de dosagem de concreto com e sem de casca de arroz (CCA). Figura 4 ilustra os resultados de resistência à compressão para concreto somente com cimento, nos períodos de 6 e 24 horas e 28 dias. Figura 5 ilustra os resultados de resistência à tração para concreto somente com cimento, nos períodos de 6 e 24 horas. Figura 6 ilustra os resultados de resistência à compressão para concreto com cimento e CCA, nos períodos de 6 e 24 horas e 28 dias. Figura 7 ilustra os resultados de resistência à tração para concreto com cimento e CCA, nos períodos de 6 e 24 horas.

[00032] Com base na análise dos resultados e no cálculo do consumo de cimento para cada mistura, foi possível obter as curvas de dosagem para os concretos com e sem adição de cinza de casca de arroz. A partir das curvas de dosagem para estas duas situações foi possível identificar o traço ideal para a composição de concentro da presente invenção, que foi determinado como sendo o traço com quantidade de agregado total da mistura seca por quilograma de cimento de 5,5, ou seja, m=5,5.

[00033] Após a definição do traço com o material alternativo selecionado, com e sem cinza de casca de arroz, os estudos de dosagem continuaram de modo a testar diferentes tipos de aditivos superplastificantes,

20/57 / 30 visando melhorar o desempenho do concreto tanto no estado fresco quanto no estado endurecido.

[00034] Opcionalmente, a presente invenção prevê a da incorporação aditivos superplastificantes. A intenção de incorporação de aditivos superplastificantes deve-se pelos mesmos atuarem no sentido de melhorar a trabalhabilidade da mistura, reduzindo a relação a/c e o consumo de cimento, e consequentemente, no custo final do m³ de concreto produzido. Além disso, o emprego de aditivos superplastificantes poderia auxiliar ou até mesmo solucionar alguns dos problemas verificados nos atuais postes do estado da técnica, como o excesso de bolhas e falhas.

[00035] Uma análise da vasta gama de aditivos superplastificantes disponíveis comercialmente foi realizada a fim de encontrar os aditivos que melhor se encaixassem nas necessidades de otimização. Dentre as opções disponíveis foram selecionados quatro tipos de aditivos para teste em laboratório: ADVA 527, Tec Flow 8000, Tec Flow N50 e Tec Flow 9040. Os aditivos escolhidos podem ser agrupados em duas categorias: aditivos de alto desempenho: Tec Flow 8000, ADVA 527; e aditivo de baixo custo e alta manutenção da trabalhabilidade: Tec Flow N50 e Tec Flow 9040.

[00036] Os aditivos de alto desempenho foram selecionados para teste, apesar de apresentarem o custo um pouco mais elevado, a fim de verificar se os ganhos em desempenho compensariam a diferença de custo. Com o intuito de se determinar o melhor tipo de aditivo superplastificante a ser utilizado em escala real e a proporção ideal do mesmo, de acordo com as demandas, foi realizado um novo estudo de dosagem.

[00037] Nesta etapa, reproduziu-se em laboratório o traço de concreto proposto no estudo de dosagem anterior, m=5,5 (quantidade de material seco), teor de argamassa de 53% e abatimento de 170 ± 20 mm), variando-se o teor de aditivo incorporado ao concreto. Para cada tipo de aditivo testado, foram estudados três diferentes teores de incorporação. Os corpos de prova moldados

21/57 / 30 foram submetidos à cura a vapor a 60°C e rompidos à compressão e à tração por compressão diametral ao 1° e 28° dia.

[00038] O estudo foi divido em duas etapas a fim de facilitar as análises. Na primeira etapa decidiu-se avaliar o desempenho do Tec Flow N50 e do ADVA 527, por estes serem, respectivamente, o aditivo de mais baixo custo e o de mais elevado desempenho dentre os selecionados. Ambos foram ensaiados à compressão e à tração aos 1 e 28 dias. A compilação dos resultados encontrase nas Figuras 8 a 11. A Figura 8 ilustra resultados de resistência à compressão para 1 e 28 dias, utilizando aditivo TECFLOW N50. A Figura 9 ilustra resultados de resistência à compressão para 1 e 28 dias, utilizando aditivo ADVA 527. A Figura 10 ilustra resultados de resistência à tração para 1 e 28 dias, utilizando aditivo TECFLOW N50. A Figura 11 ilustra resultados de resistência à tração para 1 e 28 dias, utilizando aditivo ADVA 527.

[00039] A partir da análise dos resultados percebe-se que o TecFlow N50 apresentou resultados de resistência superior, porém o mesmo deixou a desejar com relação à manutenção do abatimento. Já o aditivo ADVA 527 apresentou bom comportamento em relação à manutenção da trabalhabilidade, porém não apresentou comportamento adequado em relação à resistência mecânica. Como verificado nos gráficos acima, para uma mesma relação água/cimento (a/c = 0,37) a resistência à compressão apresentou valores 12% e 18% superiores para os concretos moldados com TecFlow N50, para as idades de 1 e 28 dias, respectivamente.

[00040] Este comportamento foi o mesmo apresentado para os resultados de resistência à tração, conforme pode ser observado nas Figuras 10 e 11. Por ter apresentado resultados de resistência mecânica inferiores ao TecFlow 50N e ser um aditivo de custo mais elevado, por pertencer à categoria dos aditivos de alto desempenho, o uso do ADVA 527 torna-se desvantajoso para aplicação na composição de concreto da presente invenção.

[00041] Pode-se verificar também, a partir da análise de resultados, que

22/57 / 30 o TecFlow 50N apresenta o melhor desempenho e relação custo x benefício quando utilizado no teor de 0,68% (a/c 0,44).

[00042] Na segunda etapa de análise foi testado o aditivo Tec Flow 8000 a fim de verificar se o mesmo apresentaria melhor desempenho em termos de trabalhabilidade e resistência mecânica do que os aditivos testados anteriormente. Cabe destacar que o traço utilizado foi o mesmo para todos os aditivos, assim como o tipo de cura. Os corpos de prova moldados com Tec Flow 8000 foram testados à compressão e à tração por compressão diametral às 6 e 24 horas e foram avaliados dois teores de incorporação do mesmo. [00043] A compilação dos resultados encontra-se nas Figuras 12 e 13. A Figura 12 ilustra resultados de resistência à compressão para 6 e 24 horas, utilizando aditivo TecFlow 8000. A Figura 13 resultados de resistência à tração para 6 e 24 horas, utilizando aditivo TecFlow 8000.

[00044] Apesar de o TecFlow 8000 ter apresentado boa manutenção do abatimento, o mesmo apresentou desempenho mecânico inferior ao TecFlow N50, como pode ser verificado nas Figuras 7 e 11. Com base nos resultados obtidos optou-se por testar um quarto tipo de aditivo superplastificante e comparar o desempenho deste com o melhor desempenho do TecFlow N50 e do 8000, visto que os últimos dois apresentaram os melhores resultados e custo x benefício entre os aditivos avaliados. Selecionou-se o TecFlow 9040 como o quarto aditivo a ser testado, pois tecnicamente, de acordo com o fabricante, o mesmo apresentaria desempenho mecânico similar ao TecFlow N50, mas melhor manutenção do abatimento.

[00045] Para tanto, novas concretagens foram realizadas, mantendo-se sempre o mesmo traço e condições de cura já utilizados. Os corpos de prova moldados foram submetidos a ensaios de resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral às 6 e 24 horas. Para as novas concretagens manteve-se o mesmo traço empregado anteriormente e selecionou-se o teor de aditivo que apresentou melhor resultado na avaliação anterior.

23/57 / 30 [00046] O resultado da comparação de desempenho entre os três aditivos encontra-se nas Figuras 14 e 15. A Figura 14 ilustra resultados de resistência à compressão para traços com os três aditivos, para períodos de 6 e 24 horas (ou 0,25 e 1 dia). A Figura 15 ilustra resultados de resistência à tração para traços com os três aditivos, para períodos de 6 e 24 horas (ou 0,25 e 1 dia).

[00047] A avaliação de desempenho dos aditivos evidenciou que os três aditivos testados apresentam resultados de resistência à tração semelhantes e satisfatórios, contudo, percebe-se que o TecFlow 9040 apresenta resistência à compressão superior aos demais. Em termos de manutenção do abatimento, o TecFlow 9040 também se mostrou superior ao TecFlow N50, porém este apresenta o custo um pouco mais elevado do que o TF N50, logo a relação custo benefício entre os aditivos deve ser considerada.

[00048] Opcionalmente, a presente invenção prevê a incorporação de fibras ao concreto, visando obter um traço de concreto ideal em termos de desempenho e custos.

[00049] A incorporação de fibras nas misturas de concreto utilizadas para a confecção dos postes tem o objetivo de buscar um acréscimo de desempenho à tração do material e a redução do número de fissuras apresentadas pelos postes. As fibras avaliadas na presente invenção foram a de polipropileno corrugada e a de aço galvanizada. A escolha pela fibra galvanizada se justifica, visto que a estrutura acabada não recebe revestimento e as de aço comum poderiam apresentar oxidação e marcar a superfície dos postes.

[00050] Para o estudo do comportamento das fibras decidiu-se avaliar o teor de 0,5 e 1% de incorporação de fibras de polipropileno com o traço aprimorado e de 1% para a mistura com aço galvanizado. Ao executar as misturas percebeu-se uma dificuldade de manter a mistura coesa, com a incorporação da fibra galvanizada, por isto, decidiu-se por executar mais uma mistura, porém com teor de argamassa superior, de 56%. Todos os corpos de

24/57 / 30 prova moldados passaram pelo mesmo processo dos demais corpos de prova, sendo assim, foram curados por 5 horas com cura à vapor e ensaiados às 6 e 24 horas.

[00051] Os resultados podem ser observados nas Figuras 16 e 17. A Figura 16 ilustra os resultados de resistência à compressão para concretos com dois tipos de fibras, em concentrações de 0,5 e 1%, no período de 6 e 24 horas. A Figura 17 ilustra os resultados de resistência à tração para concretos com dois tipos de fibras, em concentrações de 0,5 e 1%, no período de 6 e 24 horas. [00052] Como pode ser observado nos resultados alcançados o comportamento foi inferior ao que se esperava. Um dos fatores que podem ter comprometido os resultados foi o processo de cura à vapor, pois foi possível observar, que os corpos de prova moldados, principalmente, com fibra de aço, apresentaram fissuração, devido à dilatação da fibra com o calor. Por ter havido uma fragilização na matriz cimentícia houve perda de desempenho mecânico. Nota-se que os resultados para a fibra de polipropileno são melhores que os da fibra de aço e, portanto, sua utilização é preferencial.

[00053] A seguir, é apresentado um estudo da moldagem dos postes de distribuição em escala real. O objetivo deste estudo é avaliar o comportamento de diferentes traços estudados em laboratório, quanto seu desempenho quando produzido em grande escala. Apesar dos traços estudados em laboratório terem apresentados bons resultados em termos de desempenho mecânico, trabalhabilidade e custos, é interessante que seja executada a reprodução in loco. Esta necessidade deve-se pela existência de variáveis intrínsecas ao processo de produção do concreto que podem influenciar a qualidade da mistura, como por exemplo, o misturador, o volume a ser produzido, a eficiência dos aditivos na situação de grande volume produzido.

[00054] Para os testes realizados, foram moldados os postes cônicos de 9 metros de comprimento. A partir das concretizações estudadas, foram moldados 12 postes cônicos, sendo analisados 03 postes para cada mistura.

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Desta forma, três postes foram moldados com o traço padrão usualmente utilizado no estado da técnica, e os outros nove postes com traços otimizados e trabalhados em laboratório, com o intuito de verificar o desempenho dos mesmos quando ensaiados. Desta forma, planejou-se moldar 3 (três) postes para cada uma das misturas abaixo relacionadas:

A. Mistura otimizada utilizando cimento, areia média, pó de brita, brita 0, brita 1 e aditivo superplastificante TEC FLOW 9040. (Traço 1:1,22:1,22:1,07:1,99);

B. Mistura otimizada utilizando cimento, cinza de casca de arroz, areia média, pó de brita, brita 0, brita 1 e aditivo superplastificante TEC FLOW 9040. (Traço - 1:0,10:1,05:1,05:1,38:2,56);

C. Mistura otimizada utilizando cimento, areia média, pó de brita, brita 0, brita 1, fibra de polipropileno e aditivo superplastificante TEC FLOW 9040. (Traço - 1:1,22:1,22:1,07:1,99) - Teor de fibra de 1 % em relação ao volume total.

[00055] Na Tabela 02 está apresentada a quantidade de material a ser utilizada para cada uma das moldagens. Destaca-se que foi executado uma mistura para moldagem de cada poste, desta forma, sendo necessário produzir 3 vezes cada mistura.

Tabela 2 - Quantitativos dos materiais por m³

Material	Aprimora do Aditivo TF 9040	Aprimora d 0 + CCA Aditivo TF 9040	Ffora (1,0%) Aditivo TF 9040	Estado da técnica
A'C	0,49	0,49	0,52	0.59
Clinruto (kg/in^J)	351	314	338	429
OCA (kg/m’)	0	31	0	0
Areia Média (kg/m^J)	454	446	475	S97
Pó de Pedra (kg'm^J)	440	435	455	0
Brila 0 (kgirr¹)	3-5	369	338	695
Brita 1 (kg/irf¹)	697	686	629	220
Água (kg/llP)	171	]6S	175	253
Fibra (kgm¹)	0	0	9	0
Aditivo TecFbw 9040
(kgirf)	2,5	2,S	3,2	0.0
Aditivo TeeΠοιν ?0\	0,0	0.0	0,0	0.0
(kghn*)

26/57 / 30 [00056] Anteriormente ao início da execução das misturas foi realizada a determinação da umidade da areia e do pó de brita e consecutivamente a correção da massa dos dois agregados miúdos e da água. A umidade da areia foi de 4% e do pó de brita foi de 2%.

[00057] Iniciou-se as misturas com o traço A (traço referência aprimorado), onde se obteve a consistência através do ensaio de abatimento de troco de cone, cujo resultado médio foi de 190 mm de abatimento. Em geral, destaca-se que não ocorreu exsudação de água e que o concreto apresentou boa coesão não havendo segregação dos materiais, desta forma facilitando a moldagem dos postes.

[00058] Para a mistura de traço B (utilização de CCA) a consistência obtida também foi de 190 mm. Assim como para o traço A, não se observou exsudação de água. Destaca-se que este traço apresentou melhor coesão em relação à mistura anterior, mesmo tendo apresentado a mesma trabalhabilidade. [00059] A mistura com o traço C (utilização de 1% de fibra de polipropileno), não apresentou o abatimento desejado, sendo o resultado de slump igual a 150 mm. Este fato acarretou em grande dificuldade no processo de moldagem do primeiro poste, sendo necessário um maior número de operários para os processos de moldagem, além de maior tempo para lançamento e adensamento. De forma a solucionar os problemas encontrados “in loco'”, o traço com fibras foi modificado para a concretagem do segundo e do terceiro poste.

[00060] A primeira modificação, para a concretagem do segundo poste foi a substituição da brita 1 pela brita 0, desta forma sendo utilizado com agregado graúdo somente a brita 0. Como resultado, observou-se uma melhor coesão da mistura, porém o abatimento se manteve o mesmo (150 mm).

[00061 ] Por fim, decidiu -se trabalhar com uma redução do teor de fibras.

O terceiro poste foi moldado com teor de 0,5% de fibra ao invés de 1%, melhorando assim a trabalhabilidade da mistura e obtendo slump de 190 mm.

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A Tabela 03 apresenta o quantitativo de material utilizado para a concretagem de cada um dos postes moldados com fibra de polipropileno.

Tabela 3 - Quantitativo de materiais para cada poste (traços com fibras).

Ordein

1° Poste

2^a Poste

3° Poste

Material

A/C

Fibra (1,0%) m=5,5 + Aditivo TF 9040 0.52

Fibra (1.0%) m=5,5 + Aditivo TF 9040 0,52

Fibra (0,5%) m=5,5 + Aditivo TF 9040 0,52

Aditivo TecFlow 50X (kg/m^J)

0,0

0.0

0.0 [00062] Para validação dos resultados obtidos para as composições de concreto estudados até agora, foram moldados novos modelos de postes, desta vez postes duplo T de 9 metros de comprimento. Novamente, foram moldados 12 postes, sendo analisados 03 postes com traço do estado da técnica e os demais com os traços aprimorados com e sem CCA e com fibra de polipropileno.

[00063] Visto que os resultados dos postes ensaiados em laboratório apresentaram bom comportamento aos esforços mecânicos, com desempenho superior aos requisitados em Norma. Decidiu-se avaliar o comportamento de postes com a utilização de fibra em traço com menor consumo de cimento. Além disto, outra mudança proposta pelo grupo foi a utilização de outro aditivo superplastificante.

[00064] Desta forma, diferentemente da primeira etapa, foi moldado apenas um poste com traço aprimorado e dois postes com o aprimorado mais

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CCA, ambos com aditivo TF 9040. Os demais postes duplo T (seis unidades) foram moldados com fibras, sendo dois deles com “m” (quantidade de materiais secos) de 5,5 e aditivo TF 9040, um deles com “m” de 5,5, porém com aditivo TF 50N. Os outros três postes foram moldados com m de 6,5 (menor consumo de cimento) e aditivo TF 50N.

[00065] Se optou por fazer três postes com m de 6,5 (menor consumo de cimento), pois não havia sido avaliado, ainda, o comportamento deste tipo de mistura. As misturas analisadas, nesta segunda etapa, para a confecção dos nove postes duplo T de 9 metros de comprimento, são:

C. Mistura otimizada utilizando cimento, areia média, pó de brita, brita 0, fibra de polipropileno e aditivo superplastificante TEC FLOW 9040. (Traço - 1:1,37:1,37:2,86);

D. Mistura otimizada utilizando cimento, areia média, pó de brita, brita 0, fibra de polipropileno e aditivo superplastificante TEC FLOW 50N. (Traço - 1:1,37:1,37:2,86);

E. Mistura otimizada com redução da quantidade de cimento com m=6,5, areia média, pó de brita, brita 0, fibra de polipropileno e aditivo superplastificante TEC FLOW 50N. (Traço - 1:1,66:1,66:3,29);

[00066] Na Tabela 04 está apresentada a quantidade de material a ser utilizada para cada uma das moldagens.

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Tabela 4 - Quantitativo dos materiais para cada poste.

Material

Aptiinorart □ - Aditivo

TF 9040

Aprimora do f CCA + Adiri™ TF 9040

Fibra (0,5%) m=5,5 + TF 50 \

Fihra (0,5%) m=5.5 + TF 9040

Fibra (0,5%) m=6,5 + TF50

N

Estado da Técnica

A'C 0,49

Cimeuto (kg··' iif) 351

0,49

314

0,50

340

0.52

342

0.59

294

0,59

429

A ililiv o T ecFl o w 9040 (kg m³)

A ililiv o T ecFl o w 5 ΟΧ (kg/m³)

2,8

0,0

2,8

0.0

0,0

2,7

3,5

0.0

0,0

2,8

0,0

0,0 [00067] Nesta segunda etapa, iniciou-se as misturas com o traço A (traço referência aprimorado), posteriormente o traço B (utilização de CCA). Ambas as misturas apresentaram boa coesão, sendo os abatimentos de 200 mm e 230 mm, respectivamente, obtidos através do ensaio de abatimento de troco de cone.

[00068] Os traços C, D e E foram confeccionados com fibras de polipropileno, no teor de 0,5% sobre o volume total de concreto. Todas as misturas apresentaram boa coesão, porém apresentaram diferentes abatimentos, sendo respectivamente, 200 mm, 220 mm e 180 mm. Embora todas as misturas tenham apresentado boa trabalhabilidade e coesão os tempos totais de mistura, lançamento e adensamento foram bem distintos.

[00069] Pode-se dividir o comportamento de moldagem em dois grupos, as misturas sem a utilização de fibras, que apresentaram tempo de moldagem de aproximadamente 4 minutos e as com fibras que apresentaram tempos aproximados de 7 minutos e 30 segundos, conforme pode ser observado na Figura 18.

[00070] Os postes moldados foram ensaiados em laboratório. Após suas

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20/30 rupturas, corpos de prova cilíndricos foram extraídos de forma a caracterizar mecanicamente o concreto dos postes, inclusive com suas bolhas e falhas. Os resultados estão apresentados na Figura 19 Resistência à compressão a 28 dias. [00071] Após o estudo dos traços foi feita uma avaliação dos custos das misturas por m³ de concreto, o qual foi realizado com base na média dos valores encontrados no mercado. A Figura 20 ilustra os valores dos traços estudados por m³ de concreto. Como pode ser observado, o traço aprimorado apresentou uma leve redução do custo quando comparado com o traço padrão do estado da técnica, enquanto que o aprimorado com CCA apresentou um aumento de 1,5%.

[00072] Com relação à questão de durabilidade das composições de concreto testadas, estas são definidas de acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2007), conforme a classificação geral do tipo de ambiente onde estará localizada a estrutura a ser projetada. As classificações das classes ambientais são demonstradas nas Tabela 5 e 6.

Tabela 5 - Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto

Concreto	Tipo	Classe de agressividade
I	II	III	IV
Relação água/cimento ein massa	CA	<0,65	<0,60	<0.55	< 0,45
CP	<0,60	< 0.55	<0.50	< 0,45
Classe de Concreto	CA	> C20	>C25	> C30	> C40
NBR 8353	CP	>C25	>C30	>C35	> C40
Consumo de
cimento por metro	C’A e CP	>260	>280	>320	>360

cúbico de coucreto (kg/nr')

CA: Coucreto Armado; CP: Coucreto Proteudido,

Fonte: Adaptado (NBR 6118, .ABNT. 2007)

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Tabela 6 - Classes de agressividade Ambiental

Classe tle agressividade ambiental	Agressividade	Classificação geral do tipo de ambieute para efeito de projeto	Risco de deterioração da estnitura
I	Fraca	Rura 1	Insignificante
		Submersa
II	Moderada	Urbana ¹²	Pequeno
III	Forte	Marina ¹ Industria]^1,2	Grande
IV	Muito) Forte	Industria]^{1 J}	Elevado
	Respingos de maré

Pode-se admitir um mirro tlima com classe de agressividade um nível mais brando para ambieutes internos secos ' Pode-se admitir uma classe de agressividade um nível mais branda em: obras em régios de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes de estrutura protegidas de chuvas em ambientes predominantemente secos ou regiões onde chore raramente.

' Ambieutes química mente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branquea mento em industrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, industrias químicas.

[00073] A Figura 21 ilustra os resultados obtidos com os traços executados nos postes Duplo T. Analisando os resultados obtidos frente à relação a/c exigida para as classes de agressividade II e III pode-se constatar que os traços atualmente utilizados no estado da técnica (PC3, PC2 e PCI) não satisfazem a relação a/c mínima para a classe de agressividade ambiental III, estando também muito próximo do limite estabelecido para a classe de agressividade II. O mesmo comportamento é observado para os postes moldados com fibras e menor consumo de cimento (P7, P8 e P9).

[00074] Todavia, os demais postes atendem os requisitos exigidos pela NBR 8451-1 (ABNT, 2011) e da NBR 12655 (ABNT, 2006) quanto à relação a/c mínima para ambas as classes de agressividade ambiental II e III. Deste modo, indica-se para a produção de postes de concreto armado a utilização dos traços Aprimorado, Aprimorado com adição de CCA e com adição de Fibras m=5,5.

[00075] Outro fator importante a ser considerado é a absorção de água.

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Também tendo como foco à proteção das armaduras a NBR 8451-1 (ABTN, 2011) limita o índice de absorção de água do concreto de acordo com as classes de agressividade ambiental, conforme a tabela abaixo.

Tabela 7 - Teores de absorção de água para postes de concreto armado

Classe de agressividade ainbieutal (CCA)⁽¹⁾	Resultados dos corpos de prova que compõem a amostra ⁽²⁾
Média (%)	Iudividual para cada corpo de prova (%)
II	< 5,5	<7,0
III	< 5,0	<6,5
IV	<4,0	<5,5

⁽¹⁾ A classe de agressividade ambiental I NBR 6118 (ABNT, 2007) não se aplica a postes de concreto;

Para postes de concreto pretendido, o índice de absorção deve ser reduzido em 0,5^fl í» sobre os valores acima;

Fonte: Adaptado (NBR 8451-1, ABNT, 2011) [00076] O método utilizado consiste basicamente na imersão de corpos de prova, extraídos dos postes de concreto, em temperatura ambiente por um período não inferior a 24 horas. Decorrido este período foi determinada a massa saturada dos corpos de prova até obter a constância de massa, em seguida os corpos de prova são secos em estufa por um período de 24 horas.

[00077] A Figura 22 mostra uma análise dos resultados obtidos com os traços executados nos postes Duplo T, frente à absorção máxima de água exigida para as classes de agressividade II e III pode-se constatar que os traços 2 e 3 atualmente executados pelo estado da técnica apresentam a absorção maior que a máxima permitida para as classes de agressividade ambiental III e II, já o poste 1 do estado da técnica atende somente o requisito para a classe de agressividade III.

[00078] Quanto os postes moldados com fibras, constatam-se que todos atendem o requisito para a classe de agressividade II, com exceção do Poste 7, que apresentou absorção 0,59% acima deste limite. Já para a classe de

33/57 / 30 agressividade III os postes com fibras moldados com menor consumo de cimento (m=6,5) não atingem os requisitos para a classe de agressividade III. [00079] Analisando os postes com fibras (m=5,5) observa-se que somente o Poste 4 não atingiu o limite para a classe de agressividade III apresentando 0,14% acima do limite estipulado pela NBR 8451-1 (ABTN, 2011).

[00080] Entretanto, o poste Aprimorado apresentou absorção de água abaixo dos limites da classe de agressividade III, apresentando absorção de água de 4,11%. Todavia apenas os Postes moldados com CCA atenderam as exigências de todas as classes ambientais, inclusive a classe de agressividade muito forte (classe IV), ficando abaixo de 4,00% a absorção de água do concreto.

[00081] Ainda outro fato a ser considerado é a penetração de íons cloreto. Assim, de forma a complementar a avaliação de durabilidade das misturas de concreto analisadas foi executado ensaios de penetração de íons, para tal seguiram-se as orientações da ASTM C1202 (2012). Este método de ensaio apresenta um excelente indicativo da durabilidade de traços de concreto, pois avalia a facilidade com que íons de cloreto penetram nos mesmos. E, como sabido, quando estes íons atingem a armadura das estruturas de concreto armado provocam a corrosão das mesmas.

[00082] Este método consiste em monitorar a quantidade de corrente elétrica passante através de uma amostra de concreto com 50 mm de espessura e diâmetro de 100 mm durante um período de 6 horas. Uma diferença de potencial de 60 V DC é mantida entre as extremidades do corpo de prova, uma das quais é imersa numa solução de cloreto de sódio e a outra em uma solução de hidróxido de sódio. Deste modo relaciona-se a carga total passante, em coulombs, com a resistência a penetração de íons de cloreto das amostras. [00083] Os corpos de prova submetidos ao ensaio de penetração de íons cloreto foram extraídos diretamente dos postes de concreto, portanto

34/57 / 30 representam fielmente os elementos moldados na fábrica.

[00084] A Figura 23 ilustra os resultados obtidos a partir dos testes. A frente dos resultados obtidos, a ASTM C1202 (2012) classifica os concretos de acordo com carga passante durante a realização do ensaio. Para concretos com carga passante maior que 4000 coulombs, são considerados de alta penetração de íons cloreto, representando concretos com baixa durabilidade. Resultados entre 2000 e 4000 coulombs representam concretos com moderada penetração de íons cloreto. Já valores compreendidos entre 1000 e 2000 coulombs, indicam concretos com maior durabilidade com baixa penetração de íons cloreto. [00085] Analisando os resultados obtidos observa-se que os Postes 7, 8 e 9 moldados com fibras e com consumo de cimento reduzido encontram-se na faixa de alta penetração de íons cloreto, indicando concretos com baixa durabilidade. Tal fato deve-se ao baixo consumo de cimento e consequentemente uma relação a/c elevada, resultando em um concreto com maior porosidade. Isto também pode ser constado para o 1 do estado da técnica. [00086] Todavia os Postes 4, 5 e 6, também moldados com fibras, porém com maior consumo de cimento apresentam moderada penetração de íons cloreto, devido à redução da relação a/c. Os demais postes utilizados atualmente pelo estado da técnica (Postes 2 e 3 do estado da técnica) encontram-se na faixa de moderada penetração de íons cloreto, porém muito próximos do limite da mesma. O traço aprimorado (Poste 1) também encontra-se nesta mesma faixa, porém apresenta um valor mais a baixo dos postes atualmente produzidos, indicando uma aperfeiçoamento do traço também no quesito de durabilidade. [00087] Tendo em vista o quesito de durabilidade, pode-se destacar os postes moldados com adição de CCA (Postes 2 e 3) onde, estes foram os únicos com baixa penetração de íons cloreto, indicando concretos com alta durabilidade, por consequência uma vida útil maior para postes de concreto. Juntamente pode-se destacar que adição de CCA produz concretos com penetrações de íons cloreto duas vezes menores, que os atuais traços produzidos

35/57 / 30 pelo estado da técnica, representando um alto ganho em durabilidade e sustentabilidade para a produção de postes de concreto armado.

[00088] Esta redução na penetração de íons cloreto deve-se, principalmente a presença de alumínio na composição da CCA, contribuindo significativamente para o aumento da durabilidade. Outro fator que contribui é a redução da porosidade do concreto devido à adição pozolânica e melhor fechamento do pacote granulométrico do concreto.

[00089] A Figura 24 ilustra uma estimativa da vida útil do poste com relação à carbonatação a partir de dados em ambiente de laboratório. A partir da Figura 24, nota-se que a estimativa de vida útil de projeto (VUP) para os postes de concreto revelou que o traço de poste padrão tem uma VUP de 10 anos, enquanto que os traços elaborados e desenvolvidos na presente invenção é de 30 e 60 anos, aprimorado com acréscimo de CCA (CAP + CCA) e aprimorado (CAP), respectivamente.

[00090] Em relação à durabilidade e Vida Útil de projeto (VUP), os ganhos trazidos pelo projeto foram muito grandes. Ficou evidente que o traço atualmente utilizado do estado da técnica tem VUP estimada muito baixa, podendo despassivar em cerca de 10 anos (para cobrimento de 15 mm). Isso tem um impacto enorme em relação à conservação de redes. Com os traços aprimorados a VUP pode subir para cerca de 32 anos (CAP + CCA) ou 61 anos (CAP). Isso tem um efeito muito elevado nos custos ao longo do ciclo de vida dos postes e, isoladamente, já justificam todo o investimento efetuado no projeto. O traço com 10% de cinza de casca de arroz se mostrou especialmente promissor em termos de durabilidade para regiões com clima úmido ou marinho.

[00091] Sob o ponto de vista do impacto técnico, o desenvolvimento do projeto também acarretou resultados significantes. Em relação à resistência mecânica, o projeto evidenciou que o traço padrão do estado da técnica não atende aos requisitos mínimos, o que acarreta num maior índice de rejeição no

36/57 / 30 controle de qualidade e mais vulnerabilidade a rupturas e falhas durante o funcionamento.

[00092] A utilização de traços aprimorados (CAP, CAP +CCA e CAP + PP) evidenciou que é possível reduzir a quantidade de postes descartados (por defeitos) e de lotes rejeitados (por deficiência de resistência), o que traz ganhos ao produtor e à compradora. Também, foi comprovado que o ensaio não destrutivo de ultrassom é eficiente para avaliar a qualidade de postes de concreto.

[00093] Sob o ponto de vista ambiental constata-se que os desenvolvimentos obtidos no projeto representam importantes ganhos potenciais. O traço aprimorado (CAP), em relação ao traço padrão EPP, permitiu a redução de 17% no consumo de cimento. O traço aprimorado com cinza de casca de arroz (CAP + CCA) teve o consumo de cimento reduzido em 115 kg/m³, em relação ao traço padrão EPP. O traço aprimorado com fibras de polipropileno (CAP + PP) tem consumo similar ao do traço aprimorado (CAP). [00094] Dado que o concreto para construção de postes emprega cimento tipo CP-V ARI, que tem de 95% a 100% de clínquer e gesso, podemos estimar o que representa esse ganho em termos de emissões de CO2. Admitindo, conservadoramente, que haja 95% de clínquer no cimento empregado e que cada kg de cimento gere 1 kg de CO2, ter-se-ia que a economia de 1kg de cimento nos traços estudados evitaria a emissão de 0,95 kg de CO2.

[00095] Esse ganho ambiental pode ser capitalizado economicamente de várias formas, incluindo melhoria de imagem em ações de marketing verde e pela negociação ou compensação de créditos de carbono (as predições são de valores de U$ 4,16 em 2014 por tonelada de carbono evitada e de U$ 10,01 em 2020). A Tabela abaixo mostra os ganhos ambientais potenciais, em termos de redução de CO2 emitido, para o padrão do estado da técnica e as composições de concreto estudadas.

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Tabela 8 - Ganhos ambientais em relação à emissão de CO2 dos traços estudados

TRAÇO	Quantidade Cimento por m³	Quantidade de Cimento/ Poste Duplo T 9 m	Redução Consumo de Cimento (kg cimento/ Poste Duplo T 9m)	Redução Emissão de CO: (kg CO₂/ Poste Duplo T 9m)
Estado da Técnica	429 kg	145 kg	-	-
CAP	351 kg	119 kg	26 kg	—24,7 kg
CAP + CCA	314 kg	106 kg	39 kg	-37,1 kg
CAP + PP	351 kg	119kg	26 kg	-24,7 kg

[00096] Assim, a presente invenção apresenta uma solução vantajosa tanto técnica quanto economicamente para construção de postes de concreto para distribuição de energia elétrica. A presente invenção proporciona uma composição de concreto especialmente vantajosa pela inclusão de cinza de casca de arroz, a qual traz diversas vantagens à composição do concreto, conforme mostrado exaustivamente nos dados de teste acima.

[00097] A utilização da cinza de casca de arroz (CCA) se mostra como alternativa eficiente em relação à obtenção de um traço de concreto aperfeiçoado, com boa trabalhabilidade, redução de custos e impactos ambientais, diminuição do tempo de lançamento do concreto nas fôrmas e melhor acabamento do poste de concreto, com maior resistência mecânica em relação ao poste padrão do estado da técnica, e diminuição da relação água cimento.

[00098] O novo traço propicia diminuir as demandas de inspeções periódicas dos postes e acarreta aumento relevante de espaçamento entre as intervenções para substituição de postes, para mais de 40 anos, com cobrimentos menores, ou para mais de 60 anos, com cobrimentos maiores. [00099] Cabe destacar que a CCA foi escolhida para a substituição parcial do volume de cimento tanto por razões de viabilidade econômica quanto

38/57 / 30 por questões de sustentabilidade e disponibilidade. Tanto a análise de custos iniciais quanto a de custos globais ao longo da vida útil indicam que existe uma possibilidade efetiva de uso imediato da cinza de casca de arroz, pois o valor do metro cúbico do concreto convencional é semelhante ao valor do metro cúbico de concreto confeccionado com cinza de casca de arroz, sendo que o último apresenta desempenho muito superior, em termos de resistência e durabilidade, o que justifica plenamente o seu emprego.

[000100] Em termos de corrosão por carbonatação, principal parâmetro definidor da vida útil de projeto (VUP) em ambientes não marinhos, a incorporação dos novos traços aprimorados com incorporação de cinza de casca de arroz (CCA) aumenta a vida útil do poste para mais de 30 anos, em ambientes sujeitos a corrosão por carbonatação.

[000101] Em ambientes contaminados por cloretos o traço com CCA se torna ainda mais atraente. Em ambos os casos, o traço com CCA se mostra competitivo, pois apresenta menor custo e impacto ambiental (parte do cimento é substituída por resíduo, CCA). O ganho de vida útil tem impactos significativos nas redes de distribuição de energia, que utilizam os postes de concreto, com ganhos em dimensões fundamentais, tal como ambiental, técnico, financeiro e econômico.

[000102] A presente invenção propõe alternativas para melhorar a vida útil, qualidade, longevidade, sustentabilidade e economicidade dos postes. A partir da identificação de novos traços de concreto com CCA, um trabalho de análise da redução do custo unitário dos postes e da economicidade do processo de troca de poste foi desenvolvido. O estudo concluiu que os traços novos levam vantagens técnicas e econômicas sobre o traço padrão do estado da técnica, isto é, o traço com CCA representa uma economia, em termos de custos iniciais, na faixa de 1,8% a 3,73%.

[000103] A presente invenção prevê ainda a possibilidade de incorporação de novos materiais, além da CCA, para definir o traço a ser testado

39/57 / 30 em escala industrial. A incorporação de novos materiais restringiu-se a incorporação de aditivos superplastificantes e de fibras de polipropileno. A incorporação de aditivos superplastificantes está ligada ao parâmetro de trabalhabilidade, reduzindo a relação a/c, por consequência, o consumo de cimento, bem como na minimização das bolhas de ar nos postes.

[000104] Com relação a aplicação opcional de aditivos plastificantes, foram testados três aditivos superplastificantes, TecFlow N50, TecFlow 8000 e TecFlow 9040, sendo que o TecFlow 9040 apresentou manutenção da trabalhabilidade e resistência à compressão superior aos demais, porém o preço é superior aos demais.

[000105] Com relação a aplicação opcional de fibras, o resultado alcançado com a adição de fibras de aço no concreto não obteve um comportamento adequado frente as exigências estabelecidas pela ABNT NBR 8451/2013. Percebeu-se que o processo de cura a vapor altera, significativamente, o comportamento do concreto com fibras de aço, com fissuração excessiva devido à dilatação da fibra com o calor. Por ter havido uma fragilização na matriz cimentícia houve perda de desempenho mecânico, constatado nos ensaios dos corpos de prova.

[000106] Foi feita a opção em trabalhar com fibras de polipropileno, nos teores de 0,5 e 1%. Diante dos resultados obtidos em laboratório, definiram-se três traços para teste em escala real: traço aprimorado (tendo como base o traço original da empresa), traço com CCA e traço com fibras de polipropileno. [000107] A fabricação dos traços de concreto em escala real permitiu ajustes significativos nos traços desenvolvidos em laboratório, a fim de atender aos parâmetros de trabalhabilidade (170 ± 20 mm) e o teor de argamassa (53%). Quanto aos parâmetros o traço aprimorado e com adição de CCA obtiveram melhores resultados em comparação com o traço com adição de fibra de polipropileno. Para a definição do traço ideal foi necessário avaliar o comportamento quanto à durabilidade e vida útil.

40/57 / 30 [000108] O mesmo comportamento é observado para os postes fabricados com a incorporação de fibras de polipropileno, com menor consumo de cimento. Logo, de acordo com o critério relação a/c indica-se para a produção de postes de concreto armado a utilização dos traços: traços aprimorado (CAP), aprimorado com adição de CCA (CAP + CCA) e aprimorado com adição de Fibras m=5,5 (CAP + PP).

[000109] Do ponto de vista de durabilidade pode-se concluir que os postes com traço aprimorado com CCA (CAP + CCA) apresentam-se como melhor opção quanto a esse requisito, principalmente pela alta redução a penetração de íons cloreto, além de atender os demais requisitos da ABNT NBR 8451/2013. Como alternativa, o poste com o traço aprimorado (CAP) também se apresenta como alternativa quanto à durabilidade, atendendo os requisitos da ABNT NBR 8451/2013 e apresentando moderada penetração de íons cloreto. [000110] A Vida Útil de Projeto (VUP) do traço padrão do estado da técnica ficou muito aquém dos padrões para uma rede de distribuição de energia, ficando em cerca de 10 anos (para cobrimento de 15 mm). Isso tem um impacto muito forte à conservação de redes. O traço aprimorado (CPA) tem VUP estimada em 61 anos (CAP) e o traço aprimorado com adição de cinza de casca de arroz (CAP + CCA) ficou com VUP estimada em cerca de 32 anos. Isso tem um efeito muito elevado nos custos ao longo do ciclo de vida dos postes. Isoladamente já justificam todo o investimento efetuado no projeto. [000111 ] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. A composição de concreto para fabricação de postes da presente invenção possui uma aplicação de especial interesse em postes para suporte de cabos para distribuição de energia elétrica. Entretanto, a composição de concreto da presente invenção da presente invenção pode ser utilizada para fabricar outros postes para as mais diversas aplicações, em especial onde é desejado que o poste possua vida útil prolongada.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição de concreto para fabricação de um poste de concreto para distribuição de energia elétrica, caracterizada por compreender:

cimento em uma concentração de 294 a 429 kg/m³ de concentro; areia em uma concentração de 446 a 897 kg/m3 de concentro; brita de classificação 0 com concentração entre 369 e 980 kg/m3 de concreto;

brita de classificação 1 com concentração entre 220 e 697 kg/m3 de concreto;

água, em que a relação de água/cimento é de entre 0,49 e 0,59; e cinza de casca de arroz.
2. Composição de concreto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cinza de casca de arroz possuir concentração igual a 10% da concentração de cimento ou igual a 15% do volume de concreto.
3. Composição de concreto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender pó de pedra na faixa de 435 a 488 kg/m3 de concreto.
4. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender ainda uma fibra, em que a fibra consiste em uma fibra de polipropileno com concentração de 0,5 % a 1 % (5 a 9 kg/m3 de concreto).
5. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a razão da quantidade de agregado total da mistura seca por quilograma de cimento é de entre 5,5 e 6,5 kg/m3.
6. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender ainda um aditivo plastificante, em que o aditivo plastificante consiste em pelo menos um dentre TecFlow N50, TecFlow 8000 e TecFlow 9040.
7. Composição de concreto, de acordo com a reivindicação 6,

42/57 caracterizado por o aditivo plastificante TecFlow N50 possuir concentração entre 2,7 a 2,8 kg/m³ de concreto, e o aditivo plastificante TecFlow TF9040 possuir concentração entre 2,8 a 3,5 kg/m3 de concreto.
8. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o cimento consistir em um cimento do tipo CP-V ARI com faixa de 95% a 100% de clínquer e gesso, em que o cimento possui concentração de 314 kg/m3.
9. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por a brita de classificação 0 possuir concentração de 369 kg/m3 de concreto.
10. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a brita de classificação 1 possuir concentração de 686 kg/m3 de concreto.
11. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por areia ser do tipo areia média e possuir concentração de 446 kg/m3 de concreto.
12. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por a relação de brita de classificação 1 e brita de classificação 0 ser de 65% de brita 1 e 35% de brita 0.
13. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por a relação de areia e pó de pedra ser de 50% de areia e 50% de pó de pedra.
14. Composição de concreto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por a relação de água/cimento ser entre 0,49 e 0,59.
15. Poste de concreto para distribuição de energia, o poste possuindo uma armadura metálica, caracterizado por ser confeccionado de uma composição de concreto conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14.

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Porcentagem de Brite 1