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AS VANTAGENS DO USO DA FISSURA DE RETRAÇÃO INDUZIDA NOS PAVIMENTOS RÍGIDOS WALTER GOMES PEREIRA – waltergpereira@uol.com.br MBA Projeto, Execução e Desempenho de Estruturas e Fundações Instituto de Pós-Graduação- IPOG Natal, RN, 01 de dezembro de 2017 RESUMO Este trabalho versa sobre as vantagens do uso da fissura de retração induzida nos pavimentos rígidos, explicando o seu mecanismo de ocorrência e os parâmetros tecnológicos do concreto endurecido, em uma de suas propriedades, que é a retração por secagem. Estuda o concreto endurecido utilizado nos pavimentos rígidos, no tocante as suas propriedades. Especifica as resistências que predominam esses pavimentos e as suas finalidades. Os conteúdos técnicos foram observados nas pesquisas bibliográficas e laboratoriais. Destaca o seu controle da retração por secagem, quando induzida, pelos aspectos construtivos e técnicos nos experimentos de campo e também custo-benefício. Ressalta, ainda as consultas aos manuais técnicos elaborados por entidades renomadas, como Associação Brasileira de Normas Técnicas ( ABNT) e o Instituto Brasileiro de Concreto ( IBRACON ). Mostra ainda, que a fissura de retração induzida para os pavimentos rígidos é a melhor solução para o controle de fissuras e as deformações desses pavimentos. Palavras-chave: Fissura de retração induzida. Retração por secagem. Concreto endurecido. 1 INTRODUÇÃO Os pavimentos rígidos são aqueles cujo revestimento é elaborado com concreto tendo na composição armadura ou não, o que pode ser construído com diversas técnicas de manipulação e elaboração do concreto. O seu controle, no tocante da sua durabilidade e resistência, tem apresentado uma razoável preocupação com a presença de fissuras na concepção – tanto na parte construtiva como na parte operacional. Uma das propriedades de maior evidência é a retração por secagem, onde ocorre a patologia mais prejudicial aos pavimentos rígidos que são as fissuras. Para evitar essa patologia indesejável, faz necessário o entendimento de como evita-la e até atenua-la com aplicação mailto:waltergpereira@uol.com.br de um procedimento de prevenção, que é uma introdução de fissura de retração induzida, dentro de procedimentos técnicos e construtivos. Esses conhecimentos serão embasados em pesquisas bibliográficas, dados de ensaios laboratoriais e índices técnicos de projeto, proporcionando sequência lógica dos conceitos e resultados referentes ao pavimento rígido. Ressalto, ainda o mecanismo de ocorrência da fissura de retração induzida por secagem nos pavimentos rígidos. O objetivo deste artigo é apresentar um estudo em que mostra as vantagens do uso da fissura de retração induzida por secagem nos pavimentos rígidos como elemento controlador das fissuras aleatórias e indesejáveis, caracterizada pela resistência estática e pela durabilidade do pavimento. 2 REVISÃO DA LITERATURA Para o levantamento das vantagens do uso da fissura induzida por secagem nos pavimentos rígidos, conceitua-se as propriedades do concreto, a constituição do pavimento rígido e seu emprego, o estudo das propriedades do concreto endurecido, com ênfase a retração por secagem, seu controle e o mecanismo de ocorrência da fissura de retração induzida. 2.1 PAVIMENTO RÍGIDO O pavimento rígido é aquele em que o revestimento tem uma elevada rigidez em relação às camadas inferiores e, portanto, absorve praticamente todas as tensões provenientes do carregamento aplicado (Manual do DNIT, 2006) Os pavimentos rígidos são constituídos dos seguintes materiais: cimento portland (comum), agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia), água (tratada), aditivos químicos (plastificante), fibras (plásticas ou aço), selante de juntas (moldado), material de enchimento de juntas (fibras ou borracha), aço (CA-50, CA-60). Para o estudo de caso, será adotado o pavimento de concreto simples (PCS), como um dos exemplares de pavimentos rígidos. 2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO Na tecnologia de concretos aplicada à construção de pavimentos rígidos, as propriedades do concreto no Pavimento de Concreto Simples (PCS), tanto no concreto fresco como no concreto endurecido, serão apresentadas para atender as normas técnicas construtivas e os estudos dos materiais empregados, visando a proporcionar um entendimento da aparição das fissuras e falhas nos pavimentos de concreto. 2.2.1 Propriedades do concreto fresco As propriedades do concreto fresco classificam os pavimentos de concreto, em sua essência, definindo-os os principais aspectos visuais e estruturais, como a consistência, trabalhabilidade, homogeneidade, adensamento e a retração plástica. E, ainda, os motivos de controle: compatibilidade com o processo construtivo, qualidade superficial e a maneira de evitar fissuras de superfície. 2.2.1.1 Consistência Segundo Carvalho e Figueiredo Filho (2007), a consistência corresponde a maior ou menor capacidade que o concreto fresco tem de se formar com a quantidade de água empregada, granulometria dos agregados e pela presença de produtos químicos específicos. No caso, o PCS tem uma consistência, que é medida por meio do abaixamento de uma determinada quantidade de massa, colocada em molde metálico normatizado de forma tronco-cônica, quando o molde for retirado tem-se a medida da deformação vertical chamada de abatimento ou slump, regulamentada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT NBR 7223, 1998). ( Fotografia 7) 2.2.1.2 Trabalhabilidade Conforme Carvalho e Figueiredo Filho (2007), o conceito de trabalhabilidade de um concreto fresco está ligado à maneira de efetuar seu adensamento. Sendo assim, o concreto utilizado no PCS com slump entre 7,0 a 8,5 cm atende bem esse conceito. A trabalhabilidade de um concreto, assim como sua consistência, depende da granulometria dos materiais sólidos, da incorporação de aditivos e fator água/cimento (relação entre a quantidade de água e a quantidade de cimento usada na mistura do concreto). 2.2.1.3 Homogeneidade Ressalta Carvalho e Figueiredo Filho (2007), que a distribuição dos agregados graúdos dentro da massa de concreto é um fator importante de interferência na qualidade do concreto. Quanto mais uniformes, ou regulares, os agregados graúdos devem estar envolvidos pela pasta, sem apresentar desagregação, resultando mais homogeneidade e uma melhor qualidade do concreto. Para manter essa propriedade deve ser redobrado os cuidados no transporte, lançamento e adensamento do concreto, conforme especificações detalhadas na ABNT NBR 14931 (2003), que trata da execução das estruturas de concreto. Essa propriedade é uma das mais importantes em pavimentos de concreto, em que apresenta uma uniformidade na mistura desse concreto, evitando a segregação, que o movimento de partículas grossas do concreto em sentido descendente; como também a exsudação, que o inverso, a ascendência de partículas finas com a água de amassamento como veículo. 2.2.1.4 Adensamento É definido em Carvalho e Figueiredo Filho (2007), que o adensamento do concreto é uma das etapas mais importantes na produção das estruturas e interfere sensivelmente nas características e propriedades finais delas. Essa etapa consiste na mistura dos componentes, evitando a formação de bolhas de ar, vazios e segregação de materiais. O adensamento deve preencher todos os espaços das fôrmas metálicas. O processo mais usual é a vibração mecânica, obtida pela imersão de vibradores na massa de concreto. As recomendações técnicas para o uso de vibradores mecânicos estão contidas na ABNT NBR 14031 (2003), de maneira que não falte ou exceda energia à mistura, provocando aparecimento de vazios (bolhas) ou separação dos elementos (segregação). 2.2.1.5 Início de pega do concreto Carvalho e Figueiredo Filho (2007), trata como o início da ¨pega¨ operíodo em que o concreto inicia o endurecimento até ele atingir uma situação que não possa ser trabalhado, mesmo sem ter atingido sua resistência final. Normalmente, define-se o início da pega quando a consistência do concreto não permite mais a sua trabalhabilidade, não sendo mais possível ser lançado e adensado nas formas metálicas. A ABNT NBR 14931 (2003), estabelece que devam ser tomadas providencias para reduzir a perda de água no concreto imediatamente após as operações de lançamento e adensamento, que se trata dos procedimentos da cura. 2.2.1.6 Cura do concreto Conforme Carvalho e Figueiredo Filho (2007), após o início da pega, a hidratação do concreto desenvolve-se com grande velocidade, e nesse período a água existente na mistura tende a evaporar. Essa evaporação pode comprometer as reações de hidratação do cimento, sofrendo diminuição de volume (retração) maior que o usual, causando fissuras que levam à diminuição da resistência final do concreto. É necessário tomar medidas que evitem essa evaporação precoce, dá-se o processo de cura. Informa ainda que a cura do concreto em estudo dar-se-á em 28 dias após o lançamento nas formas metálicas preparadas para receber o concreto. Esse dado é conferido nos ensaios de rompimento de corpos de prova. 2.2.1.7 Retração plástica Balbo (2009), demostra que no pavimento de concreto, em que grande área exposta à ação de diversos agentes climáticos, durante o lançamento e a cura, essa propriedade se faz presente, relacionado com a segregação e a exsudação do concreto; possibilitando fissuração da massa e retração plástica, indesejáveis ao pavimento. A temperatura externa da atmosfera, o desequilíbrio entre a umidade da superfície e do ar, a radiação solar imediata e os ventos serão agentes de evaporação dessa água superficial, o que provocará tensões superficiais de contração na pasta de cimento, forçando as fissuras superficiais. (BALBO, 2009, p. 76) Essas fissuras são oriundas da retração plástica, por ser prejudicial ao PCS, sendo necessárias medidas de controle que impeça e/ou evite essa situação, tais como: realizar o lançamento no período noturno, evitar a radiação solar direta, cobrir o concreto com material plástico, uso de produtos retardadores de evaporação e outras. 2.3 PAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLES Segundo Balbo (2009), o PCS é o pavimento constituído de concreto de alta resistência em relação aos concretos estruturais, usados em edificações. Esse pavimento, não possui armaduras na sua composição, isto é, o PCS resiste aos esforços de tração na flexão sem a necessidade de armadura. E ainda, as juntas de dilatação serradas permite o controle de fissuras de retração. Atualmente, seu emprego é baseado em rodovias e pisos industriais. 2.4 RETRAÇÃO DO CONCRETO Em estudos a respeito da tecnologia de concreto aplicado a construção de pavimento rígido, especialmente o item das patologias, vem ressaltar a preocupação com o tema ¨ retração do concreto ¨, que não deve ser ignorada e um tema sempre atual e complexo, que afeta o cotidiano que trabalha com concreto. Essa complexidade se deve em função dos tipos de retração, suas causas e consequências. O concreto retrai nos estados plástico e endurecido. No estado plástico, que chamamos de retração plástica, se deve ao concreto ainda fresco dá-se a secagem rápida devida a perda da água de superfície e ocasionando o aparecimento de fissuras, no momento, superficiais. Já no concreto endurecido, temo a preocupação com a cura do concreto e a sua qualidade, para evitar a perda da água utilizada no concreto para o meio ambiente, sendo responsável pela otimização das ligações físico-químicas dos produtos hidratados do concreto. Pois, observa-se que a perda dessa água pode causar a retração por secagem e resultando em fissuras. Outros fatores ou características que combinadas podem levar o concreto a retrair: geometria da estrutura, o traço do concreto e as condições climáticas. 2.5 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO As propriedades do concreto endurecido são classificadas nos pavimentos de concreto, apresentando os principais aspectos visuais e estruturais, tais como: retração por secagem e retração térmica de hidratação, de acordo com Balbo (2009). O concreto endurecido apresenta taxa de deformação relativamente pequena e apresenta como um material frágil, em que a propagação de uma fissura, uma vez iniciada, continuará espontaneamente sem aumento no nível de tensão. As principais características de interesse são as mecânicas, destacando-se as resistências à compressão e à tração. O concreto resiste bem a resistência à compressão, que define a qualidade do concreto e permite a obtenção do módulo de elasticidade e resiste mal à tração. 2.5.1 Retração por secagem Segundo a Ciência dos Materiais, o concreto é um compósito comum com partículas grandes, em que as fases matriz e dispersa são materiais cerâmicos, que são resistentes à oxidação, à deterioração em temperaturas elevadas e predisposição à fratura frágil. Quando submetido a concentrações de tensão em um defeito específico podem ocorrer deformações no concreto, que resultaram em fissuras porque superaram as deformações críticas. Essas deformações no concreto são de origem interna (intrínseca) e de origem externa. As principais causas que provoca a deformação intrínseca do concreto é a retração e a expansão. De origem externa, quando todo corpo sólido submetido a cargas sofre uma deformação. Ressalta Neville (1997 apud BALBO, 2009, p. 77), em que a retração por secagem. Resulta da secagem do concreto, o que acaba abrangendo a retração autógena e a volumétrica, por contração. Esse fenômeno é caracterizado pela perda de água da massa para o ambiente, o que se relaciona com as condições climáticas. (NEVILLE, 1997 apud BALBO, 2009, p. 77). Dessa retração por secagem, esclarece Balbo (2009) que os pavimentos de concreto moldados in loco sob a forma de placas apresentam grande volume de massa fresca. A consequência mais comum da retração hidráulica é o surgimento de fissuras transversais e longitudinais. No caso do pavimento rígido, esse fenômeno é difícil de ser controlado, requer a construção de juntas de retração ou contração, induzindo-se a fissura em determinada posição, por meio da redução da espessura da massa do concreto, figura (1). Figura 1 – Mecanismo de ocorrência de fissura de retração por secagem Fonte: Balbo (2009 p. 78). Segundo Senço (2001), quanto ao espaçamento das juntas serradas, deve-se obedecer ao projeto estrutural, conforme o pavimento de concreto empregado. As fissuras feitas na parte superior das placas de concreto devem ser cuidadosamente preenchidas com material semirrígido, para evitar a penetração de água e substâncias sólidas com o tráfego. O material de vedação deverá ter elasticidade e está aderente as paredes da junta, mesmo quando a placa estiver sofrendo movimentos de contração ou dilatação. No caso em estudo, os movimentos mais importantes das placas de concreto são os movimentos horizontais, decorrentes dos alongamentos e encurtamentos das placas devido às variações de temperatura. Segundo Balbo (2009), algumas patologias podem vir a surgir no concreto de cimento na fase do endurecimento ou quando o mesmo já encontrar-se endurecido. A retração por secagem ou retração hidráulica é uma delas, resulta na secagem do concreto que está associado ao uso da água na mistura durante a fase inicial. A água absolvida, ao ser eliminada por secagem do material em interação com o ambiente, é a principal responsável pela retração da pasta de cimento por secagem ou retração hidráulica. Destaca, ainda, Balbo (2009), que os pavimentos de concreto moldado in loco sob a forma de placas, apresentam grande volume de massa fresca, a consequência mais comum da retração hidráulicaé o surgimento de fissuras transversais ou longitudinais, em termos de direção preferencial. Multas vezes essas fissuras não se manifestam antes de algumas semanas, tornando-se mais visíveis após o ganho final de resistência do concreto e a diminuição da temperatura ambiente durante a fase de operação do pavimento. 2.6 FISSURA DE RETRAÇÃO INDUZIDA Informa Balbo (2009), que para o controle desse fenômeno, é necessário à construção de juntas de retração ou contração, induzindo-se a fissura em determinada posição, por meio da redução da espessura da massa de concreto, geralmente feita com a técnica da serragem com disco diamantado, as juntas devem ser serradas entre 1/4 e 1/3 da espessura da placa o que corresponde entre 60 e 80 mm para uma placa de 240 mm. Essa diminuição da secção transversal aumenta expressivamente as tensões de tração no local, o que induz a fissura em continuidade ao corte executado. Na fotografia 1-(a), ilustra a execução da junta de dilatação, e na fotografia 1-(b), a fissura transversal induzida após 3 dias da serragem das juntas. Fotografia 2 - fissura transversal induzida Fonte: Autor 3 METODOLOGIA Neste trabalho foram realizados com base nos ensaios das propriedades físicas dos materiais utilizados no pavimento de concreto simples e normas técnicas e procedimentos construtivos. Foram estudados o posicionamento da fissura de retração induzida e mecanismo de ocorrência de fissura de retração induzida no concreto do PCS. Foram realizados os estudos com base teórica dos procedimentos da maneira de minimizar as fissuras e até mesmo evitá-las com medidas preventivas. Fotografia 1 – Retração por secagem: (a) excursão da junta de dilatação; Fonte: Autor (a) (b) 3.1 ENSAIOS DO CONCRETO Os ensaios do concreto foram realizados dentro das normas técnicas preconizadas, para verificar e atender as especificações do material a ser empregado no PCS. 3.3.1 Ensaios de resistência à compressão do concreto De acordo com a ABNT NBR 5738 (2015), foram moldados 14 corpos de prova cilíndricos de dimensões de 10x20cm para os ensaios de resistência de compressão, no momento da chegada do concreto no trecho da estrada, fotografia (6). De acordo com a ABNT NBR 5739 (2007), os corpos de prova foram rompidos após o período de cura aos 28 dias. 3.3.2 Ensaios de resistência à tração na flexão do concreto Os ensaios de resistência à tração na flexão foram realizados dentro das normas específicas para o PCS, conforme consta nos conteúdos técnicos da revisão da literatura. De acordo com a ABNT NBR 5738 (2015), foram moldados 5 (cinco) corpos de prova retangulares de dimensões de 100x100x400mm, para os ensaios de tração na Fotografia 6 – Moldagem dos corpos de prova cilíndricos Fonte: Autor flexão, no momento da chegada do concreto no trecho da estrada. De acordo com a ABNT NBR 5739 (2007), os corpos de prova foram rompidos após o período de cura aos 28 dias. 3.3.3 Verificação da consistência do concreto Antes do lançamento do concreto na pista, é realizada a verificação da consistência do concreto, trata-se do slump test. O concreto, no estado fresco, tem como propriedade a consistência. A mesma é medida por meio do abaixamento de uma determinada quantidade de massa de concreto, colocada em molde metálico normatizado de forma tronco-cônica, quando o molde for retirado; a medida da deformação vertical é chamada de abatimento ou slump, regulamentada pela ABNT NBR 7223 (1998), fotografia (7). 3.3.4 Serragem da junta de retração e indução da fissura em PCS Através da experiência, demonstrou que o corte de uma profundidade mínima de 1/4 e 1/3 da espessura da placa do concreto é fator crítico, pois essa espessura ocasiona uma diminuição da espessura do concreto, fazendo com que resulte em uma fissura de retração induzida, conforme fig.2. Em experiências recentes mostram cortes inferiores a essa profundidade resultaram em fissuras de retração fora da junta de dilatação. Fotografia 7 – Verificação da consistência do concreto Fonte: Autor 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Com base nos resultados dos ensaios de resistência à compressão dos materiais utilizados na concepção construtiva, e também, os ensaios de compressão e tração na flexão do concreto foram obtidos os resultados do PCS e no mecanismo de ocorrência de fissura de retração induzida. 4.1 Resistencia à compressão do concreto do PCS A resistência à compressão do concreto ressalta a importância para esse tipo de material, utilizado no revestimento do PCS. Para a avaliação desse parâmetro foram realizados 14 ensaios de resistência à compressão, depois de um período de 28 dias de cura, conforme gráfico (5). Os resultados apresentados no gráfico (5) foram determinantes no controle tecnológico do concreto com ênfase na sua qualidade, porque tiveram valores superiores a resistência estimada de projeto correspondente a 30 MPa. Gráfico 5 – Gráfico de resistência à compressão axial do concreto do PCS Fonte: Adaptado da EIT (2014). http://www.dicionarioinformal.com.br/discuss%C3%B5es/ 4.2 Resistência à tração na flexão do concreto do PCS A resistência à tração na flexão é fundamental para as placas do PCS. O concreto é o responsável pelo combate aos esforços de tração impostos pelas cargas estáticas e dinâmicas do tráfego dos veículos e por cargas ambientais. Os resultados desse ensaio são apresentados no gráfico (6), onde pode-se ver que os valores se encontram dentro do parâmetro mínimo tecnológico do concreto que é de 5 MPa, comprovando que a estrutura resiste aos esforços de tração sem a necessidade de armadura. 4.3 Mecanismo de ocorrência de fissura de retração induzida O mecanismo de ocorrência de fissura de retração induzida é proveniente da redução da seção transversal do pavimento rígido, que obriga a concentração de deformações de tração em seção estrangulada ( fig. 2 ) , aumentando as tensões de tração no local, o que induz a fissura em continuidade ao corte executado. Gráfico 6 – Gráfico de resistência à tração na flexão do concreto do PCS Fonte: Adaptado da EIT (2014). 4.4 Economia de tempo e custo A opção pela forma construtiva da fissura de retração induzida é um processo prático e modular, resultando satisfatório na questão estética e na qualidade da estrutura do pavimento rígido, seja para um piso industrial ou uma obra viária. Outro fator vantajoso é a economia de tempo e custo com a fissura induzida, por ser operação construtiva correta e econômica. A maneira de definir a tamanho ideal da placa de concreto no seu comprimento, as vezes experimental, está associado à espessura. Uma peça delgada está propensa a ter problema de fissuração e requer armação na estrutura, diferente de uma peça com uma espessura razoável, embora utilize o pavimento de concreto simples (PCS). 4.5 Construção inadequada do pavimento rígido Embora existam normas construtivas do pavimento rígido, é comum observar alguns procedimentos incorretos na construção dos pavimentos rígidos, que resultaram no futuro em patologias, que resultem na perda de qualidade do concreto e a sua resistência, exemplos como a exsudação do concreto, ruptura precoce, empenamento higrométrico, reação álcali-agregados e fissuras. O descolamento do revestimento com as camadas de apoio ou melhor da base, com decorrer do tempo as placas de concreto ficaram instáveis, ocasionando fissuras e trincas. A colocação de divisórias, através de hastes plásticas ou tábuas finas, com o tempo elas ficam soltas ou descoladas, devido a retração ou expansão do concreto endurecido, além da perda de tempo na execução dessa atividade construtiva inadequada e aumentando os custos com tempo e mão de obra.5 CONCLUSÃO Diante do que exposto e os resultados auferidos, a fissura de retração induzida é um elemento que está inserido na tecnologia do concreto e faz parte de antídoto da eliminação da fissuração em grandes placas de concreto. Aliados à sua mecânica da fissura, também se faz necessário as conclusões dos resultados da qualidade dos materiais empregados e sua concepção construtiva. Os ensaios de compressão do concreto utilizado no pavimento obtiveram resultados acima de 30 MPa, que representam um concreto de alta resistência. E ainda os ensaios de tração na flexão do concreto apresentaram os valores acima de 5 MPa, que configuram um concreto que resistem aos esforços de tração decorrentes uso desse pavimento, sem sofrer deformações e uma durabilidade na vida útil do concreto. Esses resultados dos ensaios do concreto em estudo, na compressão e na tração, foram determinantes na ausência de armadura para os pavimentos rígidos, mediante trechos pré- determinados. O mecanismo de ocorrência da fissura de retração induzida, como também o seu posicionamento, proporcionaram uma assertiva no combate as fissuras indesejáveis ao pavimento. Por tudo que foi apresentado podemos concluir que o uso da fissura de retração induzida nos pavimentos rígidos é um procedimento vantajoso na concepção construtiva desses pavimentos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS _____. NBR 5738: Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015. _____. NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova. 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