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Proteção de Concreto e Alvenaria

CONCRETO E ALVENARIA EXPOSTOS AO FOGO

Edifício no centro do Rio de Janeiro, pilares e vigas em concreto armado comprometidos após incêndio.

A vulnerabilidade do concreto estrutural é conhecida por um fenômeno muito comum a estes tipos de estruturas. Trata-se do efeito conhecido internacionalmente como "concrete spalling", ou fragmentação do concreto. Este fenômeno possui várias origens quando analisamos com maior detalhamento:

  • Corrosão dos Vergalhões: o processo de corrosão é muito comum aos vergalhões, que mesmo dentro da estrutura do concreto, podem formar a ferrugem e prejudicar a estabilidade e resistência do concreto. Este processo de ferrugem, muitas vezes já se dá início, antes mesmo do concreto ser injetado e curado. Após um período, a ferrugem dos vergalhões podem se desprender do concreto e comprometer a estrutura;
  • Umidade e intempéries: quando o concreto é exposto à umidade, a pressão da água dentro do concreto faz com que outras camadas se descolem e assim, rachaduras e fragmentação pode ser observada ao longo do tempo;
  • Cristalização de sais de rochas: quando existe uma grande concentração de materiais salinos, a formação de cristais de sais pode gerar um efeito similar à água, por exercer maior pressão sobre camadas superiores;
  • Aquecimento do concreto: talvez a maior causa de preocupação durante um eventual incêndio. Mesmo que em pequenas quantidades, existe umidade dentro do concreto, que dificilmente sairá de uma peça de concreto curada, esta umidade quando aquecida à temperatura de 100º C, por exemplo, estará em sua temperatura que exercerá enorme pressão para se libertar de seu enclausuramento. Esta pressão gera o efeito de "explosive spalling" (fragmentação explosiva) ou "violent spalling" (fragmentação violenta), que é conhecida por estouros consecutivos e de grande poder de destruição do concreto estrutural.

CONCRETE SPALLING: FRAGMENTAÇÃO DO CONCRETO DECORRENTE DE INCÊNDIOS

Neste artigo, estaremos mais focados no fenômeno do "concrete spalling" decorrente do seu aquecimento em situação de incêndio. Nosso objetivo será compreender os fatores envolvidos neste fenômeno e entender como podemos nos prevenir para construções futuras e pré-existentes, evitando riscos desnecessários.

Nos últimos anos, uma série de evoluções nos compostos do concreto foi introduzida no mercado, desde grãos mais dispersos, aditivos e até partículas superfinas que garantem maior durabilidade, resistência e praticidade de manuseio do concreto. No entanto, estes avanços provaram tornar os concretos


>>> Viga que sofreu "explosive spalling", estrutura comprometida.

modernos, menos resistentes ao "concrete spalling", durante situações de incêndio e quando comparados ao concreto convencional. Durante um incêndio padrão, existe uma curva traçada no gráfico abaixo, que demonstra temperaturas de até 600º C em menos de 5 minutos. Quando pensamos que esta temperatura mantém-se constantemente subindo e podendo chegar a quase 1000º C após 60 minutos, pensamos no extremo da situação que pilares estruturais de concreto sofrem em reação com o fogo.

Linha azul representa incêndio celulósico (padrão), que atinge até 900ºC após 60 minutos. O comparativo também ilustra a curva Hydrocarbon Fire em vermelho, muito mais crítica e potencialmente danosa às estruturas de concreto armado.

Este fenômeno, como vimos anteriormente, pode causar estouros consecutivos do concreto e consequentemente, abalar toda a estrutura de uma edificação. Se vergalhões estiverem enferrujados, a umidade do concreto estiver elevada ou se houver formação de sais e cristalização dos mesmos, os efeitos podem ser ainda mais intensos. Vale ressaltar que os estouros e sua consequente perda de resistência, pode ocorrer por camadas ou simplesmente ocorrer de uma só vez (fragmentação explosiva), como podemos visualizar no vídeo abaixo:

Abaixo, estão listados os principais fatores termo-mecânicos que afetam o concreto exposto ao fogo:

> Eleva-se a pressão entre as estruturas porosas do concreto
> A resistência mecânica do concreto se altera, devido o gradiente de aquecimento, podendo envergar ou até mesmo ceder após efeito de "concrete spalling"
> Fissuras internas podem ocorrer, antes mesmo do "concrete spalling"
> Reações químicas, também ocorrem durante o aquecimento e estas podem acelerar o processo de perda da resistência do material

SOLUÇÕES PARA PREVENIR O SPALLING


Algumas alternativas têm sido utilizados ao redor do mundo, para evitar que maiores danos comprometam um edifício e sua estrutura após um incêndio. Desta forma, seguradoras, corpos de bombeiros e engenheiros e arquitetos têm solicitado a proteção do concreto em situação estrutural. Abaixo, algumas das alternativas que reduzem os danos e prejuízos do spalling:

  • Vernizes externos intumescentes como camada superior ao concreto, protege o concreto da variação da umidade e confere propriedades de isolamento térmico. Pouco utilizado ainda pelo elevado custo, pode se tornar uma necessidade exigida por leis em alguns países europeus. Caso esta tendência se confirme, os preços podem se reduzir consideravelmente com o aumento de escala de produção
  • Tinta intumescente: já reconhecida no âmbito da proteção de aço estrutural, existem alternativas que oferecem tempo de resistência para outros substratos, como a alvenaria e que são certificadas até 120 minutos em testes como ASTM E-119;
  • Fibras de Polipropileno na mistura do concreto: a adição das mesmas faz com que o concreto curado exposto ao fogo, tenha um comportamento mais estável e menos explosivo. Estudos continuam a ser conduzidos na área.

PERÍODO DE RESCALDO E PÓS-INCÊNDIO

Para equipes de combate ao incêndio e perícia, um fator a ser considerado antes de adentrar locais de um pós-incêndio, são os riscos de perda de resistência estrutural pelo fenômeno de "post-cooling spalling" (fragmentação pós-resfriamento). Especialmente nas estruturas que contém aditivos de calcário, ocorre um processo de intensa desidratação do concreto. O calcário após um incêndio e pela presença da água que o combateu, absorve com rapidez esta umidade presente e pode se expandir a até 40% de seu tamanho original, causando trincas/rachaduras internas nos pilares e vigas de concreto e compromentendo a segurança da edificação. Enquanto houver água no local, principalmente geradas pelo trabalho de rescaldo dos bombeiros, os riscos de "post-cooling spalling" continuam a existir.

ALVENARIA – PROTEÇÃO PASSIVA CONTRA O FOGO

Muitas vezes nos deixamos enganar por produtos ou soluções que parecem ser tecnológicas pois estas características se ressaltam no design e pela sua usabilidade. A proteção passiva contra o fogo, tem se utilizado da sofisticação na pesquisa e desenvolvimento de produtos, para que estas sejam simples de serem utilizados e aplicados no dia a dia. Portanto, a proteção passiva contra o fogo, muitas vezes, mesmo presente, não é notada nos ambientes que ela protege. Mais adiante, você conhecerá uma solução de proteção passiva que pode ser aplicada aos blocos de alvenaria. Primeiro, é importante entender que as paredes corta-fogo em alvenaria, devem resistir a incêndios e atender 3 fatores relacionados ao fogo: estanqueidade, isolamento térmico e resistência mecânica. Muitos blocos de alvenaria, não são projetados ou adequados para uma compartimentação horizontal adequada. A qualidade dos blocos de alvenaria, muitas vezes são questionáveis e encontra-se todo tipo de bloco de alvenaria que se classifica como material não combustível e consequentemente, acredita-se nas suas propriedades de isolamento térmico, entanqueidade e resistência mecânica. Muitos destes materiais nunca foram testados em laboratórios e certificados para atender às normas de uma parede corta-fogo, são utilizados em construções que exigem estas propriedades e muitas vezes recebem a autorização por parte das autoridades responsáveis. Não obstante, muitos projetos mal concebidos, ou paredes corta-fogo construídas de forma incorreta, também comprometem as 3 propriedades de segurança contra incêndio mencionadas acima. Para compreender este cenário, existem blocos e tijolos compostos de diferentes tipos de materiais. Alguns de cerâmica, outros de concreto, autoclavados e até silico-calcáreos. Cada qual com suas propriedades de resistência ao fogo. Nesta etapa, além da importância de construir corretamente uma parede corta-fogo, é altamente recomendado aplicar soluções de proteção passiva, com o intuito de evitar o spalling, que pode ser provocado por alguns tipos de blocos e tijolos. O "spalling" em um bloco/tijolo pode significar a ruptura imediata da barreira corta-fogo e consequentemente a passagem de gases quentes e chamas para outros ambientes.

A alternativa atualmente mais recomendada para assegurar que as paredes corta-fogo obtenha sua performance, é justamente o uso de tintas intumescentes, que atendam à ASTM E119 para o tempo de até 120 minutos. O uso deste tipo de proteção passiva contra o fogo, tem se provado ser mais econômico, prático e seguro, além de não exigir nenhum processo complexo, já que se assemelha bastante à uma pintura convencional, no entanto, com propriedades que em contato com temperaturas superiores à 200º C, expandem-se, formando uma camada carbonizada e que protege a alvenaria de aquecimentos elevados e do efeito do "spalling".

No entanto, como uma pintura pode ajudar na proteção contra o fogo?

Sabemos que o fogo se espalha rapidamente em ambientes que contém materiais combustíveis, quanto maior a carga de incêndio, mais rápido e por mais tempo o fogo irá durar. No entanto, o fator mais preocupante em qualquer incêndio, é um fenômeno chamado de "flashover", momento em que a temperatura de um ambiente atinge aproximadamente 350ºC a 400ºC, e mesmo os materiais combustíveis que não estiverem em contato direto com as chamas, irá se inflamar automaticamente, devido os gases quentes presentes na sala. Se estes gases quentes, passar para outros ambientes, mesmo sem a presença de chamas, os materiais de outras salas, combustíveis, se auto-inflamarão e isso fará com que o incêndio cresça com maior rapidez. As tintas intumescentes, neste caso, são materiais que quando aplicados nas paredes corta-fogo, impedem não somente que o fogo seja confinado àquele ambiente, mas também assegura que as temperaturas não se elevem a mais de 180º C nos ambientes adjacentes.Esta ação de manter reduzidas as temperaturas, quando comparadas com os gases quentes produzidos por paredes corta-fogo sem o revestimento intumescente, prova a sua eficácia por um período muito superior às alternativas convencionais.

Conheça a solução ideal que a CKC oferece para a proteção de concreto e alvenaria, a alternativa mais prática e econômica para paredes corta fogo. Saiba mais.


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