Os pavimentos industriais, mais popularmente conhecidos como pisos industriais, cresceram muito em importância a partir da década de 1990, quando passaram a ser considerados de fato componentes do edifício industrial que interage diretamente com o processo produtivo, permitindo a locomoção de pessoas, equipamentos, agindo em diversos casos como a própria fundação de máquinas e suas características, como resistência, planicidade integridade superficial, passam a ser percebidas diretamente pela produção e, qualquer reparo necessário acaba interferindo diretamente no processo produtivo. Neste texto, pretende-se apresentar os principais tópicos envolvidos na execução e controle do pavimento industrial, tendo em mente que este é, na realidade, um sistema e se um dos elementos que o constitui falhar, o todo pode ficar comprometido. Esse sistema é constituído, figura 1, em síntese, pelo terreno de fundação, pela sub-base, placa de concreto, juntas e revestimentos e tratamento superficial e pode, em casos específicos, apresentar outros elementos, como o isolamento térmico ou camada de ventilação em câmaras frigoríficas.
Figura 1 - Sistema de piso industrial
Não será abordado o processo de dimensionamento, exceto comentários necessários para o entendimento de alguns detalhes executivos e estarão sendo abordados apenas os pavimentos industriais em função direta, isto é, naqueles em que o terreno é capaz de absorver os carregamentos submetidos. Os pisos industriais podem ser de concreto simples, com armadura distribuída – cuja função é controlar as tensões de retração; estruturalmente armados, empregando armadura dupla; os reforçados com fibras; e os protendidos. Cada um deles apresenta pontos negativos e positivos que devem ser ponderados pelo projetista em função da utilização.
O terreno de fundação é formado pelo subleito a camada superficial do maciço, constituído em sua predominância por solo, material de comportamento complexo, constituído por partículas sólidas água e ar. Suas propriedades mecânicas irão depender da quantidade de ar e água do conjunto e também das características dos grãos. De maneira mais simples, para um mesmo tipo de partícula, como por exemplo, silte, quanto menor for o volume de ar, melhor vão ser as propriedades mecânicas do solo, o mesmo ocorrendo com a quantidade de água. Desta simples observação, pode-se prever a importância da compactação do solo; como a água ocupa lugar do ar, quanto menor for a quantidade deste, menos nociva será a ação da água. Os primeiros estudos científicos da compactação do solo foram desenvolvidos por Proctor, engenheiro rodoviário norte-americano, na primeira metade do século passado, constatando que a densidade seca obtida em um ensaio padrão, variava com o teor de umidade da amostra, atingindo a máxima no que se consagrou como umidade ótima, como pode-se ver na figura 2.
A umidade ótima para um determinado solo varia em função da sua energia empregada na compactação e a sua padronização é feita pela NBR 7182, definindo três níveis: normal, modificada e intermediária. A energia normal, identificada como PN – Proctor Normal, é empregada para solos plásticos, como os siltes e as argilas, enquanto que a modificada é regularmente empregada para solos granulares, como os pedregulhos e britas graduadas. A energia intermediária é reservada para alguns casos especiais, não sendo freqüentemente empregada nos pisos industriais. Solos grossos com distribuição granular contínua tendem a fornecer valores mais elevados de densidade seca máxima, algo em torno de 2t/m3 (os grãos do solo têm massa específica absoluta próxima a 2,6t/m3); à medida que vão se tornando mais fonos, a densidade seca máxima vai diminuindo, enquanto a umidade ótima vai aumentando, tornando muitas vezes possível prever o tipo do solo com base na sua curva de compactação. Na compactação de solos, o controle em campo é feito empregando o Grau de Compactação (GC), que é a relação entre densidade obtida em campo e a máxima obtida em laboratório, multiplicada por 100. Os solos plásticos devem ser compactados a pelo menos 95% da energia do proctor normal, sendo o valor 98% mais adequados. Deve-se observar que a escala do grau de compactação não é linear, podendo muitas vezes gerar enganos na interpretação; por exemplo, grau de compactação de 85% é praticamente solo solto e quando são atingidos valores ao redor de 90% ou 93%, ainda é considerado mal compactado. Patologias oriundas de solos com grau de compactação baixo são uma das críticas que se pode observar em pavimentos industriais, sendo de difícil correção; geralmente os primeiros danos são percebidos nos cantos das placas e por esse motivo são muitas vezes erroneamente caracterizadas como problemas de empenamento. A causa do aparecimento nesta região é função da deformação que a placa está sujeita, cerca de sete vezes maior que a que ocorre no centro da placa. Como o solo está mal compactado, sofre deformação plástica e a placa acaba perdendo apoio até que a soma das deformações plástica e elástica do solo acaba excedendo a admissível do concreto, ocorrendo à ruptura; outra manifestação patológica da compactação inadequada é a fissura presente em corredores de estanterias, onde o subleito sob carregamento deforma-se, gerando um momento negativo na área descarregada. Para as areias, não é mais válido o conceito de compactação, mas sim de capacidade e seu adensamento é medido pelo índice de compacidade, sendo o valor de 75% satisfatório para a maioria dos casos; uma particularidade desses materiais, quando puros, é que mesmo depois de adensados, a superfície apresenta-se fofa, em função do natural inchamento da areia e nestes casos, deve-se, antes da execução da sub-base, agulhá-la com material granular bem graduado, como as britas 2 ou 3, empregadas na confecção de concreto. Outro aspecto importante do preparo do subleito é a capacidade de suporte, representada na maioria das vezes pelo índice de Suporte Califórnia (CBR) ou Coeficiente de Recalque k. pelo menos um desses valores deve estar especificado em projeto e deve-se verificar se o subleito em questão atende a esses parâmetros. Os CBR são propriedades correlacionáveis e disponíveis na bibliografia e como o primeiro é de determinação bem mais simples e com custos mais reduzidas, acaba sendo a preferida nas especificações. As argilas, exceto as excessivamente plásticas, apresentam valores de CBR adequados para os pisos industriais. Os siltes muitas vezes acabam apresentando expansão excessiva como material de subleito (acima de 2%), merecendo nesses casos tratamentos específicos, como o emprego de misturas de material granular – solo-brita – ou tratamentos químicos – com cal, cimento ou outros estabilizantes químicos – para controle da expansão. Solos granulares, constituídos por areias e pedregulhos de graduação densa, onde os grãos apresentam granulometria contínua e finos suficientes para preenchimento dos vazios, apresentam em sua maioria boa capacidade de suporte; já os de granulometria aberta, com falta de finos, como muitas areias e seixos, costumam apresentar suporte baixo, merecendo maior atenção.
O emprego da sub-base em pavimentos rígidos iniciou-se como um mecanismo para evitar o processo de bombeamento, causado pela expulsão de finos do subleito saturado pela água, através das juntas, promovendo o descalçamento da placa. Com a disseminação do seu emprego, constatou-se que ela apresentava outras vantagens adicionais, como uniformizar a capacidade de suporte, evitando variações bruscas de deformações e funcionamento muito bem cimo uma camada de rigidez intermediaria entre o subleito e a placa de concreto. Mesmo em ambientes cobertos, imunes a ação da água, observa-se a importância do emprego da sub-base, permitindo um comportamento mais elástico da fundação do piso, sendo comum observar patologias em juntas, causadas pela ausência ou funcionamento inadequado desse elemento. As sub-bases podem ser de diversos tipos, mas em nosso pais basicamente podem ser divididas em dois grandes grupos: as granulares e as tratadas com cimento (ou cal). As primeiras são constituídas por rochas britadas e que atendam a uma determinada faixa granulométrica (DNER ES 303 – 97), devendo apresentar CBR mínimo de 60%; para este tipo de sub-emprego de materiais inadequados irá causar uma rebritagem nas regiões de maior deformação, que são as juntas, levando ao descalçamento e fissuração. Outra questão básica para o funcionamento adequado das sub-bases granulares é o grau de compactação, sendo importante que sejam empregados valores próximos a 100% da energia do Proctor Modificado (PM); valores inferiores invariavelmente levam ao assentamento e deformações ao piso que promovem fissuras. O emprego de materiais com granulometria estreita, como sub-bases; subprodutos industriais devem ser empregados com reservas, pois com freqüência são expansivos. Quanto às sub-bases cimentícias, normalmente refere-se aos concretos compactados como rolo (CCR) ou às britadas graduadas tratadas com cimento. Embora também hajam os solos melhorados com cimento (BGTC), viáveis em regiões de solos arenosos finos. O CCR, que é a sub-base preferida para os pavimentos de concreto simples, são constituídas por concretos de consistência seca, possíveis de serem compactados com rolo, que apresentam resistência elevada, podendo atingir valores similares ao do concreto convencional. Como sub-base, os CCR permitem um aumento elevado do coeficiente de recalque k, chegando a triplicar o valor originalmente encontrado no solo e apresentar consumos típicos de cimento da ordem de 120 a 150 kg/m 3 e o seu desempenho está mais ligado ao consumo de aglomerante, sendo menos sensível à granulometria do agregado. Já as BGTC, são materiais cujo desempenho é mais dependente da granulometria, que é bem próxima da brita gradua simples. O teor de cimento parte de 3% variando até cerca de 6% e embora suas propriedades mecânicas sejam mais modestas do que o CCR, com resistência à compressão aos sete dias variando entre 4MPa a 8MPa, acaba por ser mais apropriadas aos pavimentos industriais, onde as espessuras observadas da placa são mais reduzidas do que nos pavimentos convencionais; os incrementos do coeficiente de recalque da ordem de 100% a 150%.
Dos constituintes do pavimento industrial, o concreto é sem dúvida um dos mais sensíveis e que mais sofreu transformações na última década, fundamentalmente pela carência de matérias primas adequadas, notadamente os agregados miúdos. Particularmente nos pisos, o concreto apresenta exigências ímpares, como baixa retração, resistência à abrasão, normalmente não considerados nos concretos estruturais e que fogem aos processos clássicos de dosagem do concreto. Na especificação desses concretos, é comum observar-se recomendações como consumos máximos e mínimos de cimento, teor de argamassa e limitações severas relativas à exsudação e ar incorporado, além de exigências como faixas de resistência à abrasão, tração na flexão e retração hidráulica máxima. A resistência à abrasão do concreto, muitas vezes é erroneamente associada ao consumo de cimento, depende basicamente de sua relação a/c e características e distribuição granulométrica dos agregados; obviamente há um consumo mínimo da ordem de 300 kg/m 3 a 320 kg/m 3 para garantir que superficialmente irá ter pasta suficiente para obtenção de uma textura fechada. Melhoria na resistência à abrasão pode também ser obtida na fase executiva, empregando-se, por exemplo, aspersões de misturas secas de cimento e agregados de alta resistência, minerais ( 4 a 6 kg/m 2) ou metálicos ( 7 a 9 kg/m 2). Após o concreto endurecido pode ser aplicado endurecedores líquidos, à base de silicatos, que reagem com o hidróxido de cálcio do cimento reduzindo a porosidade e melhorando a resistência superficial. Cimento Estão disponíveis no Brasil, basicamente os cimentos CP – II (E,F OU Z), CP – IV E CP – V, que abreviadamente podem ser definidos como cimentos com adições, escória de alto foro, filer calcário ou pozolana, cujo tipo e teor definem a classificação; o CP – V, com a particularidade de apresentar elevada resistência inicial. Com qualquer um deles é possível executar-se pisos de qualidade, desde que as particularidades de cada um deles sejam respeitadas. Excetuando-se o CP – V, os outros podem ser encontrados em classes de resistência, sendo as usuais 32 e 40 que indicam a resistência mínima do cimento, em MPa, aos 28 dias. Para os de teor de adição mais elevado, são mais adequados os de classe 40, por apresentarem menor tempo de pega. A compreensão dessa necessidade é explicada pela execução do piso, que passa por duas fases, lançamento e acabamento separados por um intervalo de tempo, representada pelo período de dormência do concreto. O período de dormência é o tempo que precede a pega do concreto e nesta fase ele está vulnerável à perda de água por evaporação e à exsudação que redundam em fenômenos de retração e redução da resistência à abrasão. Cimentos de moagem mais fina, como os de classe 40, apresentam menor tempo de pega, reduzindo o período de exposição prejudicial ao piso. Como o cimento é o componente quimicamente ativo do concreto é o responsável direto pelas propriedades mecânicas, mas também está ligado à retração do concreto, hoje uma das principais causas de patologias nos pavimentos. Atualmente sabe-se que a retração pode ser hidráulica ou autógena, sendo a primeira ligada à perda de água para o ambiente e a segunda caracteriza-se pela ocorrência da contração da pasta de cimento sem que haja troca de água com o meio ambiente. A retração hidráulica está condicionada basicamente ao teor de água da mistura (figura3), embora outros fatores, como aditivos e certos agregados possam influir diretamente sobre ela. Pode ser dividida em retração inicial, que ocorre nas primeiras idade e final. Embora a seja um fenômeno intrínseco ao concreto, pois sua ocorrência é inevitável, condições inadequadas de dura nas primeiras idades podem aumenta-la significativamente, como mostra a figura 4, onde condições de cura inapropriadas podem aumentar muito a retração inicial do concreto.
A retração autógena está muito ligada à finura do cimento e, principalmente, ao emprego de adições hidráulicas de finura elevada, como a sílica ativa. Particularmente esta adição foi na segunda década de 1990, bastante empregada, mas como estava sempre associada a pisos com patologias severas, acabou tendo seu emprego limitado. Outro fator que corrobora com este tipo de retração é o emprego de relações água/cimento baixas. Infelizmente não há uma correlação muito clara entre o tipo do cimento, teor de adição e finura com a retração do concreto, havendo cimentos mais finos que promovem menos retração do que outros, aparentemente menos problemáticos. Este assunto foi alvo de estudos da ASTM (Americam Standard Testes fo Materials) que desenvolvendo um ensaio relativamente simplies (ASTM C1581 – 04: Determining Age at Cracking and Induced Tensile Stress Characteristics of Mortar and Concrete under Restrained Shrinkage) que se propõe a avaliar a potencialidade de retração do cimento, ligada basicamente ao aspectos químicos. Corpos de prova em formato de coroa circular são moldados em fôrmas com núcleos rígidos, que são mantidos durante todo o teste, simulando um confinamento à retração, sendo determinado o tempo transcorrido até o aparecimento da primeira fissura e a potencialidade da retração é estabelecida na tabela 1.
Não se tem notícia de ensaios desse tipo executado com cimentos, nacionais, mas sem dúvida poderia ser uma ferramenta valiosa o conhecimento dessa tendência, associada com medições em obra para a correta avaliação dos cimentos brasileiros, que apresentam variações expressivas com relação aos norte-americanos. Agregados Mais que nos concretos estruturais, os agregados têm um peso importante na qualidade do concreto para pisos, pois interferem diretamente em algumas propriedades básicas, como a resistência à abrasão e tração na flexão e na retração. Embora ainda não se tenha dado atenção devida aos fenômenos ligados à reação álcali-agregados, casos recentes desta patologia em estruturas convencionais, sugerem que este aspecto deva também ser analisado. O teor de argamassa seca indicada situa-se entre 49% e 52%, indicando que cerca de 50% da mistura seca é constituída pelo agregado graúdo. Este, exceto com poucas exceções, é constituído por agregados artificiais, oriundo do processo de britagem de rochas. Como a resistência à tração na flexão, bem como à abrasão dependem bastante da aderência do agregado com a pasta de cimento torna-se óbvio que a textura superficial do agregado tem importância elevada no desempenho do concreto. Dessa forma o granito, para uma determinada resistência à compressão, apresenta valores à tração na flexão 10% a 20% maiores do que o basalto, que além de ser muito liso, apresenta a tendência de formar grãos aciculares e disformes no processo de britagem, prejudiciais a esta propriedade. No outro extremo encontra-se o calcário, que além de apresentar textura similar ao granito, apresenta compatibilidade química com o cimento, dando como resultado maior adesão com a pasta e formando uma interface resistente. Outra condição que também influi fortemente na tração da flexão é o teor de material pulverulento que o agregado apresenta, e que atua como elemento de separação na interface. O agregado miúdo, constituído pelas areias, é responsável por grande parcela nas propriedades do concreto fresco e hoje, em função da limitação na disponibilidade de areias naturais notadamente os de rio, têm crescido o emprego de areias artificiais, cuja forma e textura dos grãos muitas vezes levam a formação de misturas ásperas, pouco trabalháveis e com exsudação excessiva, redundando em concretos de mais abrasão retração elevada e delaminações. Felizmente não são todas as areias artificiais – comumente designadas como pó-de-pedra por apresentar grande quantidade de micro agregados (partículas inferiores a 0,075 mm) – que apresentam comportamento inadequado, como demonstra Quiroga et al, após analisar mais de vinte combinações diferentes de agregados artificiais, observou que muitos deles apresentam características importantes para piso, com baixa retração, melhoria na resistência à abrasão e maior resistência na flexão, aliás , essa característica esteve presente em todos os materiais testados. Ficou patente que sempre que se emprega agregados com micro finos, há aumento na demanda de água, que deve ser compensada pelo emprego e aditivos superplástificantes. Há ensaios importantes que devem ser empregados na caracterização das areias artificiais, como a massa específica solta e a observação de azul de metileno, que é um indicador importante no comportamento inadequado do material, quando seu valor é superior a três. Quanto à curva granulométrica, as contínuas apresentam comportamento mais apropriado, devendo-se que possível trabalhar com a dimensão máxima característica mais elevada, como a da brita 2, mas lembrando que esse valor não deve ser maior do que ¼ da espessura do piso; dessa forma o controle da retração acaba sendo mais efetivo, pois o consumo de água é menor. O ramo inferior da curva tem grande impacto na resistência à abrasão, pois na ausência de finos, além do aumento da exsudação, haverá menos partículas duras na superfície para resistir ao desgaste.
A execução do piso é uma etapa importante para a sua qualidade e a figura 5 apresenta as etapas do processo, bem como o tempo aproximado transcorrido entre elas para que as fases se processem adequadamente.
Concreto Durante o lançamento o abatimento do concreto deve ser constante, exigindo-se não apenas o controle em todos os caminhões, mas assegurando que a mistura esteja homogênea. A exsuração deve ser controlada de modo a trabalhar-se com valores inferiores a 4%, sob pena de redução da resistência à abrasão. O teor de ar da mistura deve ser inferior a 3%, pois valores mais elevados podem promover a delaminação. Além do controle da resistência do concreto, compressão ou tração na flexão, é importante o conhecimento da resistência à abrasão. A norma BS8204 emprega equipamentos que pode ser usados em obra, fato primordial para a avaliação dessa propriedade, pois a dureza superficial não é função apenas dos materiais, mas também do processo executivo e o ensaio apresenta sensibilidade suficiente para avaliar a qualidade dos endurecedores líquidos, o que não é possível pela atual norma brasileira (NBR 12042); a tabela 2 indica as faixas de valores sugeridas para tráfegos e materiais de revestimentos.
Juntas Sob o ponto de vista estrutural as juntas são os elementos mais frágeis do piso e a situação pode tornar-se mais críticas quando não são tomados os devidos cuidados na execução, como o emprego de barras de transferência com baixo diâmetro ou o que muito mais crítico, empregar mangueiras plásticas para isolar metade da barra.. Como é sabido, as barras de transferências devem ser metades isoladas, normalmente pintadas e engraxadas de modo a permitir a movimentação horizontal e restringir a vertical. Recentemente, tivemos a oportunidade do tipo FWD – Falling Weight Deflectometer – com aplicação de 40 km de carga, para avaliação de um piso industrial de 12 cm de espessura, reforçado com fibras de aço. As deflecções médias no interior das placas foram de 0,3 mm e nas juntas protegidas com barras de transferência, 0,5 mm. Para deflecções tão pequenas, até excesso de graxa nas barras, irá prejudicar o comportamento estrutural do piso, fazendo com que a junta trabalhe como se as barras não existissem. No mesmo grupo de ensaio, foi verificada uma junta de construção cujas barras de transferência haviam sido retiradas para facilitar a remoção da forma – prática lamentável e frequentemente empregada por muitos executores – e encontraram-se deformações entre 0,8 a 0,9 mm; neste caso, pode-se afirmar que as barras não estão atuando mais como elementos como transferências de carga. Posteriormente as juntas devem ser tratadas como materiais apropriados. No caso do trafego de empilhadeiras de rodas rígidas, é necessário preenche-las com matérias semi-rígidas, normalmente o epóxi, com dureza shore A de 80. Neste caso é necessário que ele se apóie no fundo do reservatório, pois a sua aderência com o concreto é pequena. Controle da planicidade A qualidade superficial do piso é um critério importante para o seu desempenho, garantindo o tráfego suave dos equipamentos e facilitando a instalação de equipamentos e sistemas de armazenagem. Para caracterizá-las são empregados os índices F F e F L relativa à planicidade e ao nivelamento; este representa a relativa conformidade com o plano horizontal e quanto maior ele for, mais próximo ao plano horizontal será o piso. O índice da planicidade mede as ondulações que podem ser associadas a ondas, com freqüência e amplitude. Quanto mais elevado, mais plana é a superfície. A tabela 3 indica os valores em função da utilização do piso.
Referências bibliográficas:
O termo sub-base é empregado em pavimentos rígidos por considerar que a placa de concreto é ao mesmo tempo base e revestimento. Entretanto, o emprego do termo base para esse tipo de pavimento é empregado por diversos autores e não é considerado inadequado (yoder). |
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