Prévia do material em texto
DOSAGEM EXPERIMENTAL DOS CONCRETOS Definição É o processo de selecionar os componentes do concreto, determinar as respectivas quantidades relativas com o objetivo de se obter de maneira mais econômica possível, um concreto com certas características mínimas, especialmente a consistência, a resistência e a durabilidade. Concreto fresco: Trabalhabilidade f(tipo de construção, técnicas de transporte, lançamento e adensamento) Concreto endurecido: Resistência Durabilidade Tipos de dosagem Dosagem racional e experimental Vários métodos: ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) INT (Instituto Nacional de Tecnologia) Outros Dosagem empírica fck 15 MPa (C10 e C15) Consumo de cimento 300 kg Volume total de argamassa 30 a 50% Uso de tabelas de traços Roteiro para dosagem experimental DOSAGEM Projeto estrutural Canteiro de obras Caracterização dos materiais fck Durabilidade Dimensão máxima característica Trabalhabilidade Condições de Produção/Controle Tipo de vibração Tipo de cimento Massa unitária dos agregados Forma dos agregados Umidade etc fck NBR 8593:2009 - Concreto para fins estruturais - classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência Trabalhabilidade Abatimento (mm)ELEMENTO ESTRUTURAL Pouco armada Muito armada Laje 60 10 70 10 Viga e parede armada 60 10 80 10 Pilares 60 10 80 10 Paredes de fundação/ Sapatas/Tubulações 60 10 70 10 HELENE & TERZIAN, 1992 Trabalhabilidade NBR 8593:2009 - Concreto para fins estruturais - classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência Classificação quanto à massa específica Dimensão máxima característica Elaje E Ev Eh Elaje = espessura da laje Eh = menor distância horizontal entre as barras de aço Ev = menor distância vertical entre as barras de aço E = menor distância entre fôrmas Dmáx 1/3 da espessura da laje (Elaje) 1/4 da distância entre as faces de fôrmas (E) 2 vezes Ev 0,83 vezes Eh 1/4 do diâmetro da tubulação de bombeamento do concreto Condições de Produção/Controle – NBR 12655:2015 Condição Classes de Resistência Cimento medido em Agregados medidos em Água media em Umidade agregados A C10 - C80 Massa Massa Massa Volume, com dispositivo dosador, corrigido em função da umidade dos agregados Determinada C10 – C25 Massa Massa combinada com volume Volume, com dispositivo dosador, corrigido em função da umidade dos agregados Determinada pelo menos 3 vezes durante o turno B C10 – C20 Massa Volume Volume de agregado miúdo corrigido em função da curva de inchamento Volume, com dispositivo dosador, corrigido em função da umidade dos agregados Determinada pelo menos 3 vezes durante o turno C C10 e C15 Massa Volume Volume, corrigido em funçãoda estimativa da umidade dos agregados Estimada Caracterização dos materiais Inchamento da areia HELENE & TERZIAN, 1992 Características físicas do aglomerante e dos agregados Característica Cimento Agregado miúdo Agregado graúdo Massa específica () Frasco de Le Chatelier Frasco de Chapman Balança hidrostática Massa unitária () Recipiente paralelepipédico Recipiente paralelepipédico Recipiente paralelepipédico Teor de umidade (h) ______ Frasco de Chapman ______ Inchamento (I) ______ Recipiente paralelepipédico e Frasco de Chapman ______ aaaa Caracterização dos materiais Cálculo da resistência de dosagem dckcj Sff 65,1 fcj = é a resistência média do concreto à compressão, prevista para a idade de “j” dias, em MPa; fck = é a resistência característica do concreto à compressão, em MPa; Sd = é o desvio padrão da dosagem, em MPa. Determinação do desvio-padrão DESVIO-PADRAO DESCONHECIDO DESVIO-PADRAO CONHECIDO Condição de preparo do concreto Desvio-padrão (MPa) Desvio-padrão (MPa) A 4,0 B 5,5 C (*) 7,0 quando for elaborado com os mesmos materiais; mediante equipamentos similares ou sob condições equivalentes; mínimo de 20 resultados consecutivos obtidos no intervalo de 30 dias; em nenhum caso o valor de Sd deve ser inferior a 2 MPa. (*) Para a condição de preparo C, e enquanto não se conhece o desvio padrão, exige-se para concretos de Classe 15, o consumo mínimo de 350 kg Determinação do desvio-padrão Alto controle Freqüência fcj Médio controle Péssimo controle CURVA DE GAUSS - Distribuição das resistências Quanto maior o controle, os resultados dos ensaios de resistência à compressão se situam próximos ao valor médio da curva Determinação da resistência de dosagem fcj fck 5% Freqüência Se dividíssemos a estrutura em 100 partes, 95 teriam resistência superior ou igual ao fck Roteiro para realização da dosagem experimental (a) Cálculo da resistência de dosagem (b) Fixação da relação água/cimento (c) Verificação da durabilidade (d) Fixação de m (Teor de água/mistura seca) (e) Desdobramento de m em a, pa e pb Traço piloto (f) Fixação do traço básico (g) Estabelecimento traço pobre e rico (h) Estabelecimento do traço final Exemplo de dosagem experimental Determinar o traço para um concreto, a ser produzido nas seguintes condições/especificações: PROJETO ESTRUTURAL • fck = 25 MPa; • ambiente interno revestido com argamassa e pintura; ambiente externo úmido; • Dimensão máxima característica do agregado = 38 mm; • Abatimento do tronco de cone = 60 10 mm CONDIÇÕES DE PRODUÇÃO • Vibração moderada; • O cimento será medido em massa, a água de amassamento será medida em volume mediante dispositivo dosador; os agregados serão medidos em massa combinada com volume; • O volume de agregado miúdo será corrigido através da curva do inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado; CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS • Cimento CP II32 • Areia grossa: Massa unitária=1,5 kg/dm3; umidade=3%; coeficiente de inchamento=1,25 • Agregados graúdos: umidade=1%; Massa unitária=1,4 kg/dm3 •Pedra A: 4,8 a 19 mm •Pedra B: 19 a 38 mm Exemplo de dosagem experimental (a) Cálculo da resistência de dosagem MPaxSff dckc 07,345,565,12565,128 DESVIO-PADRAO DESCONHECIDO Condição de preparo do concreto Desvio-padrão (MPa) A 4,0 B 5,5 C (*) 7,0 (*) Para a condição de preparo C, e enquanto não se conhece o desvio padrão, exige-se para concretos de Classe 15, o consumo mínimo de 350 kg Exemplo de dosagem experimental (b) Fixação da relação água/cimento caca fc //28 9,7 8,92 07,34 9,7 8,92 9,7log8,92log07,34log c a 49,0/ ca HELENE & TERZIAN, 1992 Exemplo de dosagem experimental (c) Verificação da durabilidade Classe de agressividade Agressividade Risco de deterioração da estrutura I Fraca Insignificante II Média Pequeno III Forte Grande IV Muito forte Elevado Classes de agressividade ambiental (NBR 6118:2003) Exemplo de dosagem experimental Micro-clima Interior das edificações Exterior das edificaçõesMacro-clima Seco1 UR 65% Úmido ou ciclos2 de molhagem e secagem Seco3 UR 65% Úmido ou ciclos4 de molhagem e secagem Rural I I I II Urbana I II I II Marinha II III --- III Industrial II III II III Específico II III ou IV III III ou IV Respingos de maré --- --- --- IV Submersa 3m --- --- --- I Solo --- --- I Úmido e agressivo II, III ou IV Notas: (1) Salas, dormitórios, ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura; (2) Vestiários, banheiros, cozinhas, garagens, lavanderias; (3) Obras no interior do nordeste do país, partes protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos (4) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústria de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas Classes de agressividade ambiental em função das condições de exposição (NBR 6118:2003)Exemplo de dosagem experimental Classe de agressividadeConcreto Tipo I II III IV CA 0,65 0,60 0,55 0,45Relação a/c (em massa) CP 0,60 0,55 0,50 0,45 CA C20 C25 C30 C40Classe de concreto (NBR 8953) CP C25 C30 C35 C40 Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto (NBR 6118:2003) CA = concreto armado CP = concreto protendido a/c=0,49 < 0,60 Ok!! Exemplo de dosagem experimental (d) Fixação de m (Teor de água/mistura seca) Lei de Lyse 100 1 / x m ca H H(%)Dmáx Vibração Manual Vibração moderada Vibração Enérgica 9,5 11,0 10,0 9,0 19,0 10,0 9,0 8,0 25,0 9,5 8,5 7,5 38,0 9,0 8,0 7,0 50,0 8,5 7,5 6,5 125,5100 1 49,0 8 mx m Exemplo de dosagem experimental (e) Desdobramento de m em a, pa e pb 26% 58% Curva I = Vibração manual Curva II = Vibração moderada Curva III = Vibração enérgica Composição granulométrica da mistura cimento/agregado (Dmáx=38 mm) - BAUER, 1985 4,8 19,0 Exemplo de dosagem experimental • 26% retida na 19 mm 26% Pedra B • 58% retida 4,8 mm 58% - 26% = 32% Pedra A • Se 58% fica retido na 4,8 mm passam 42% (areia + cimento) Portanto: %16100 125,51 1 100 1 1 % xx m Cimento %26%16%42% Areia 16% cimento : 26% areia : 32% Pedra A : 26% Pedra B 1 : 1,62 : 2,00 : 1,62; a/c=0,49 Traço piloto Exemplo de dosagem experimental (f) Fixação do traço básico LABORATÓRIO: • Massa coesa • Consistência desejada • Boa trabalhabilidade EXEMPLO: • falta coesão a e p, com m constante • corrigir a/c, mantendo o abatimento do tronco de cone 1 : 1,80 : 1,82 : 1,62; a/c=0,50 Traço Básico 0,18 0,18 Imprimação da betoneira Após a primeira mistura, verificar se há coesão e plasticidade adequada Sucessivos acréscimos de material, até atingir o teor ideal de argamassa F O N T E : H E L E N E , P. R .L .; T E R Z IA N , P. M a n u a l d e d o sa g e m e c o n tr o le d o co n cr e to . S ã o P a u lo : P IN I; B ra sí lia : S E N A I, 1 9 9 2 . aaaa Exemplo de dosagem experimental Exemplo de dosagem experimental (g) Estabelecimento traço pobre e rico Traço básico está com a trabalhabilidade corrigida moldar corpos-de-prova com: • básico 1 : m • rico 1 : m - 1 • pobre 1 : m +1 Mantendo-se constante: • Teor de água/mistura seca • Fator argamassa seca/mistura seca • Proporção de Pedra A no total de Pedra 100 1 / x m ca H m a 1 1 P Pa Rompem-se os corpos de prova aos 28 dias Exemplo de dosagem experimental (g) Estabelecimento traço pobre e rico Traço básico está com a trabalhabilidade corrigida moldar corpos-de-prova com: • básico 1 : m • rico 1 : m - 1 • pobre 1 : m +1 Mantendo-se constante: • Teor de água/mistura seca • Fator argamassa seca/mistura seca • Proporção de Pedra A no total de Pedra 100 1 / x m ca H m a 1 1 P Pa Rompem-se os corpos de prova aos 28 dias Determine os traços pobre e rico, a partir do traço básico 1:1,80:1,82:1,62; a/c=0,50 Exemplo de dosagem experimental Diagrama de dosagem Tabela para cálculo dos traços: rico e pobre Traço a Pa Pb P m Rico 1,35 1,53 1,36 2,89 4,24 Básico 1,80 1,82 1,62 3,44 5,24 Pobre 2,25 2,11 1,88 3,99 6,24 Traço Alfa Beta a/c H Ccim Fc28 Rico 0,449 0,529 0,42 8,01 427,8 40,1 Básico 0,449 0,529 0,50 8,01 357,8 29,5 Pobre 0,449 0,529 0,58 8,01 307,5 24,3 MATERIAL Cimento Areia Pedra M. específica (kg/dm3) 3,15 2,65 2,65 Exemplo de dosagem experimental 4 5 6 0,42 0,46 0,50 0,54 0,60 42 38 34 30 26 24,3 29,5 40,1 0,58 6,24 5,24 4,24 m Ccim 280320360400440 a/c fcj Diagrama de dosagem 1 100/ H cxa m caB A fcj / ca pa Ccim pedraareiacim / 1 1000 Exemplo de dosagem experimental 4 5 6 0,42 0,46 0,50 0,54 0,60 42 38 30 26 Ccim 280320360400440 a/c fcj 34,07 0,44 4,49 407,8 Traço final: 1 : 1,47 : 1,60 : 1,42 a/c=0,44 Traço final deve ter o mesmo H, e do traço básico Interpolar (fcj x a/c) (h) Estabelecimento do traço final Consumo do material em relação a 1 m3 de concreto. Considerações: o Desprezam-se os vazios existentes entre os grãos. o Volume total da mistura de concreto é igual à soma dos volumes de seus materiais constituintes Volume de concreto = Volume de cimento + Volume de agregado miúdo + Volume de agregado graúdo + Volume de água Então, para 1 m3 (1.000 litros) de concreto: Vc + Va + Vp + Vág = 1000 Vc – volume de cimento; Va – volume de agregado miúdo; Vp – volume de agregado graúdo; Va – volume de água aaaa Cálculo do consumo de cimento teórico Para 1 m3 (1.000 litros) de concreto: c c C V V c c C a a Ca V V a a Ca p p Cp V V p p Cp c – massa específica do cimento; a – massa específica do agregado miúdo; p – massa específica do agregado graúdo; a – massa específica da água (1 kg/l) x x x Cx V V Cx x Considerando massa específica dos materiais constituintes do concreto, pois os vazios foram desprezados. 1000 1 CxCpCaC pac x pa C pac 1 1000 aaaa Cálculo do consumo de cimento teórico Traço para obra Traço Proporção relativa entre os materiais ca kg kg kg kg kg kg kg kg cim Pedra cim Pedra cim areia cim cim baa /:::: sec ca litros litros litros litros litros litros litros litros cim Pedra cim Pedra cim areia cim cim baa /:::: sec cim cim Pedra cim Pedra cim úmidaareia cim cim kgxca kg litros kg litros kg litros kg kg ba 50/:::: Massa Volume Misto cakg litros kg litros kg litros kg kg cim Pedra cim Pedra cim aareia cim cim ba /:::: sec Para obra Traço para obra Transformação: kg de agregado seco para litros de agregado areia areia areia areia areia areia MU M Vol Vol M MU a a a a sec sec sec sec . . pedra pedra pedra pedra pedra pedra MU M Vol Vol M MU . . Correção do volume de areia devido ao inchamento .... sec IxCVolVol aúmida areiaareia Correção do volume de água devido à umidade da areia xp U xa U caca bapedraareia corrigido 100100 // , cimcorrigidoágua kgxcaQdade corrigida 50/ Traço para obra - exemplo Traço final em massa: 1 : 1,47 : 1,60 : 1,42 a/c=0,44 323,125,1 5,1 47,1 . dmxVol úmidaareia 314,1 4,1 60,1 . dmVol apedra 301,1 4,1 42,1 . dmVol bpedra Transformação para volume de agregados 37,002,347,1 100 3 44,0/ 100 1 xxca corrigido Correção da relação a/c devido à umidade Traço unitário para obra 1 kgcim : 1,23 litrosareia úmida : 1,14 litrospedra a : 1,01 litros pedra b a/c=0,37 Traço para obra - exemplo Transformação para 1 saco de cimento 50 kgcim : 61,5 litrosareia úmida : 57,0 litrospedra a : 50,5 litros pedra b a=18,5 litros Verificação da capacidade da betoneira litros EM M Vol cim cim cim 87,15 15,3 50 .. . litros x EM M Vol areia areia areia 73,27 65,2 47,150 .. . litros x EM M Vol pedra pedra pedra 98,56 65,2 )42,160,1(50 .. . litrosxcxaVol água 0,225044,050/. Total = 122,58 litros < capacidade nominal betoneira (320 litros) Fazer dois traços por amassada Traço para obra - exemplo Cálculo da altura e número de padiolas 100 kgcim : 123 litrosareia úmida : 114 litrospedra a : 101 litros pedra b a=37 litros Considerações • Limitar massa da padiola em 50 kg • Utilizar como base da padiola: 35 x 45 cm Número de padiolas padiolas kg traçosxkgxkg M M Número cimareia padiola areia padiolas 3 50 25047,1 Areia padiolas kg traçosxkgxkg M M Número cimpedra padiolapedra padiolas aa 4 50 25060,1 Pedra a padiolas kg traçosxkgxkg M M Número cimpedra padiola pedra padiolas bb 3 50 25042,1 Pedra b Traço para obra - exemplo Altura das padiolas cmm xxxBasen Vol Altura padiolapadiolas úmidaareia padiola 0,2626,0 45,035,03 123,0 Areia Pedra a Pedra b cmm xxxBasen Vol Altura padiolapadiolas apedra padiola 1,18181,0 45,035,04 114,0 cmm xxxBasen Vol Altura padiolapadiolas bpedra padiola 4,21214,0 45,035,03 101,0 TRAÇO FINAL - OBRA 2 sacos de cimento (100 kg) 3 padiolas de areia úmida; base=35x45 cm, h=26,0cm (123 litros); C.I=1,25 4 padiolas de pedraa; base 35x45 cm; h=18,1 cm (114 litros) 3 padiolas de pedrab; base 35x45 cm; h=21,4 cm (101 litros) 37 litros de água, para umidade da areia = 3% LEIS CLÁSSICAS DA TECNOLOGIA DO CONCRETO LEI DE ABRAMS – 1918 – “a resistência de um concreto, em uma determinada idade (fcj), é inversamente proporcional à relação água/cimento”. LEI DE LYSE – 1932 – “fixados o cimento e os agregados, a consistência do concreto fresco depende preponderantemente da quantidade de água por m3 de concreto”. cacj k k f / 2 1 cakkm /43 fcj = resistência à compressão do concreto para a idade de j dias, em MPa m =relação, em massa seca, de agregados/cimento, em kg/kg a/c = relação, em massa, de água/cimento, em kg/kg C = consumo de cimento por m3 de concreto adensado, em kg/m3 k1, k2, k3, k4 = constantes de cada conjunto de mesmos materiais. aaaa