Ultra-high Performance Concrete (UHPC) ecoeficiente: estratégias para minimizar a energia de mistura e o consumo de ligantes.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Mesquita, José Augusto Ferreira Sales de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Baixa energia de mistura; Baixo consumo de ligantes; Low binder content; Low mixing energy; Reologia; Rheology; UHPC eco-efficient; UHPC ecoeficiente
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-29012025-102919/

O UHPC (Ultra-High Performance Concrete) é uma classe de concreto com resistência à compressão superior a 120 MPa e elevada durabilidade, ideal para estruturas esbeltas e duráveis. Contudo, sua produção enfrenta desafios significativos, especialmente no processo de mistura, devido ao baixo consumo de água e ao alto teor de partículas finas, que prolongam o tempo de processamento e afetam as etapas reológicas subsequentes. Além disso, o UHPC requer misturadores altamente eficientes, necessitando centrais dosadoras de alto custo, uma vez que equipamentos convencionais frequentemente se mostram inadequados. Outro desafio relevante é o impacto ambiental das formulações de UHPC, acentuado pelo alto consumo de ligantes, dos quais aproximadamente 70% não hidratam, devido à alta densidade de empacotamento e ao baixo consumo de água. Esse cenário reforça a necessidade de alternativas que reduzam a pegada ambiental sem comprometer as propriedades reológicas e mecânicas. Esta pesquisa teve como objetivo desenvolver composições de UHPC com menor energia de mistura e menor impacto ambiental, comparando-as com produtos disponíveis na literatura e com uma composição comercial. Para o benchmark ambiental, foi utilizado um banco de dados específico para UHPC com base no Índice de Ligantes (BI), proporcionando um referencial para este e futuros trabalhos. A avaliação do desempenho de mistura foi realizada comparando às composições desenvolvidas com uma versão comercial, analisando tanto o tempo quanto a energia de processamento. O desenvolvimento das composições desta pesquisa iniciou-se com a etapa da pasta de alta resistência, utilizando uma mistura de cimento e microcimento para potencializar o efeito do ligante. Neste caso, foram avaliados, o comportamento reológico, a reação de hidratação, o processo de endurecimento e o estado endurecido. Em seguida, foram incorporadas adições minerais na mistura considerada mais promissora, otimizando-se o teor de água e o aditivo por meio de reometria rotacional. No desenvolvimento do concreto, otimizou-se a relação pasta-agregado, avaliando-se os impactos reológicos, a formação de poros, e a resistência a compressão, o que permitiu definir um teor adequado de pasta e reduzir o consumo total de ligantes. O levantamento de literatura indicou consumos entre 800 e 1.100 kg/m³ de ligante nos UHPCs. Nesta pesquisa iniciou-se o desenvolvimento com uma composição de 1.080 kg/m³, reduzindo-o para 450 kg/m³ de ligante e, 400 kg/m³ de cimento, mantendo, estatisticamente as mesmas propriedades mecânicas, ou seja, uma redução superior a 600 kg/m³ de ligante. Esses resultados foram alcançados por meio do equilíbrio entre técnicas de otimização reológica e aumento do volume de produtos hidratados, evitando o uso excessivo do cimento como filler de alto custo e baixa eficiência. Além disso, as estratégias de dosagem permitiram reduzir tanto a energia quanto o tempo de mistura em 66% em comparação ao UHPC comercial, evidenciando a eficiência das abordagens adotadas.