AULA 03

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CONTROLE TECNOLÓGICO DE
CONCRETO
AULA 3
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Fernanda dos Santos Gentil
CONVERSA INICIAL
O concreto é um dos materiais mais utilizados na construção civil, sendo composto por uma mistura de
cimento, agregados graúdos, agregados miúdos, água, aditivos e adições.
O concreto é classificado como estrutural e não estrutural. O primeiro é utilizado na estrutura de uma
construção, quando se faz necessário oferecer resistência para uma edificação. O segundo (por exemplo, o
concreto magro) é utilizado em partes não estruturais do edifício, possuindo uma menor resistência.
TEMA 1 – MICROESTRUTURA
A microestrutura do concreto é considerada complexa e heterogênea. Ter o conhecimento da
microestrutura, das propriedades de cada elemento do concreto e da relação entre microestrutura-propriedade
contribui para auxiliar no controle das características do concreto.
Dentro da microestrutura do concreto existem três fases que são: agregado, pasta de cimento hidratada e a
zona de transição na interface entre o agregado e a pasta de cimento.
Quando se estuda a microestrutura, é importante levar em consideração o tipo, a quantidade, o tamanho, a
forma e a distribuição de fases presentes em um sólido. Dentro desse conceito há algumas definições, por
exemplo, a utilização do termo macroestrutura, que significa a microestrutura visível a olho nu, ou seja, um
material visível na resolução de 200 µm. Já o termo microestrutura é utilizado para porções com grandeza
microscópica da macroestrutura, assim podendo ser visualizado até a fração de um micrômetro.
As características da microestrutura do concreto seguem uma ordem, em que primeiramente há uma zona
de transição na interface, que caracteriza uma pequena região situada próxima às partículas de agregado
graúdo, normalmente com uma espessura entre 10 e 50 µm, sendo considerada a parte mais fraca entre o
agregado e a matriz pasta de cimento hidratada. Essa região tem uma maior influência no comportamento
mecânico do concreto. A outra característica é que cada uma das três fases tem caráter multifásico, por
exemplo, o agregado pode conter diversos minerais, além de possuir microfissuras e vazios. Assim, tanto a
matriz pasta de cimento hidratada quanto a zona de transição na interface normalmente apresentam uma
distribuição heterogênea de diferentes tipos e quantidades de fases sólidas, poros e microfissuras. E a última
característica é que a microestrutura do concreto não é uma propriedade intrínseca do material, pois a pasta de
cimento hidratada e a zona de transição na interface estão sujeitos a modificações com o tempo, umidade e
temperatura ambientes (Mehta; Monteiro, 2008).
1.1 MICROESTRUTURA DA FASE AGREGADO
A fase agregado é a principal responsável pela determinação de algumas propriedades do concreto, por
exemplo, massa unitária, módulo de elasticidade e estabilidade dimensional. Essas propriedades sofrem
influência diretamente da densidade e resistência do agregado por meio das suas características físicas.
As propriedades do concreto também são influenciadas tanto pela porosidade quanto pela forma e textura
do agregado. Considere o Quadro 1 com a descrição de algumas partículas de agregado.
Quadro 1 – Partículas de agregado
Tipo de Agregado Formato Tipo de textura superficial
Cascalho natural Arredondado Lisa
Rochas britadas Achatado ou alongado Áspera
Agregados leves de pedra-pomes Angular Áspera
Argila expandida Arredondado Lisa
É importante entender que a fase agregado geralmente não tem influência direta sobre a resistência do
concreto, a não ser o caso de alguns agregados muito porosos ou até mesmo quebradiços, por exemplo, a
pedra-pomes. As caraterísticas dos agregados que afetam, de forma indireta, a resistência do concreto são a
dimensão e a forma do agregado graúdo. Essas informações podem ser mais bem entendidas na exemplificação
dos autores Mehta e Monteiro (2008):
Quanto maior o tamanho do agregado no concreto e quanto maior a proporção de partículas alongadas e
achatadas, maior será a tendência de acúmulo de filme de água junto à superfície do agregado, enfraquecendo a
zona de transição na interface pasta-agregado. Esse fenômeno, conhecido como exsudação.
A água de exsudação interna normalmente se acumula em torno de partículas de agregados alongadas,
achatadas e grandes. Nesses locais, a zona de transição na interface pasta-agregado tem a probabilidade de ser
fraca e com possibilidade de apresentar microfissuração. Esse fenômeno é responsável pela ruptura por
cisalhamento na superfície da partícula de agregado.
1.2 MICROESTRUTURA DA PASTA DE CIMENTO HIDRATADA
Quando se fala em pasta de cimento hidratada, está se referindo às pastas de cimento Portland. Uma vez
que a composição principal da pasta é o cimento, justifica-se compreender algumas informações sobre esse
material. O cimento anidro é um pó cinza composto de partículas angulares com tamanhos compreendidos
entre 1 a 50 µm, que é produzido por meio da moagem de um clínquer com quantidades pequenas de sulfato
de cálcio. Salienta-se que o clínquer é constituído por uma mistura heterogênea de vários compostos, como
óxido de cálcio e sílica, alumina e óxido de ferro, submetidos a altas temperaturas.
A composição química dos principais componentes do clínquer são: C3S ( silicato tricálcico ); C2S ( Silicato
dicálcico ); C3A ( Aluminato tricálcico ) e C4AF (Ferroaluminato tetracálcico). No Quadro 2 estão apresentadas as
quantidades aproximadas da composição química do clínquer.
Quadro 2 – Quantidades da composição química do clínquer
Composição Química Percentual na composição do cimento Portland
C3S Entre 45 e 60%
C2S Entre 15 e 30%
C3A Entre 6 e 12%
C4AF Entre 6 e 8%
Fonte: Mehta; Monteiro, 2008.
O processo da mistura entre cimento Portland e a água acontece da seguinte maneira.
O sulfato de cálcio e os compostos de cálcio formados em altas temperaturas começam a entrar em
solução, quando o cimento é colocado em contato com a água. Nessa etapa, a fase líquida se torna
saturada com diversas espécies de íons.
Após poucos minutos da hidratação do cimento, há o início da formação da etringita (cristais de
trissulfoaluminato de cálcio hidratado), a partir da interação entre cálcio, sulfato, aluminato e íons
hidroxilas.
Horas mais tarde, grandes cristais com formato prismático de hidróxido de cálcio (Ca (OH)2), e pequenos
cristais fibrosos de silicato de cálcio hidratado iniciam o processo de preenchimento dos espaços vazios.
Após alguns dias, a etringita pode se tornar instável e se decompor para formar o monossulfoaluminato
hidratado, com o formato de placas hexagonais.
Como foram mencionadas as quatro principais fases sólidas na pasta de cimento hidratada, agora é
importante compreender algumas características desses componentes.
Silicato de cálcio hidratado tem como abreviação C-S-H, o qual é presente entre 50 e 60% do volume de
sólidos na pasta de cimento hidratada, sendo caracterizado como a fase mais importante, pois determina
as propriedades das pastas. Sua morfologia varia desde fibras pouco cristalinas até redes reticulares. A
área superficial da estrutura do C-S-H varia entre 100 e 700m²/g. A resistência do material é, em virtude,
das forças de Van der Waals.
Hidróxido de cálcio (Ca (OH)2) também chamado de portlandita, constitui entre 20 e 25% do volume de
sólidos na pasta de cimento hidratada. A morfologia desses cristais é prismática hexagonal.
Sulfoaluminatos de cálcio ocupam de 15 a 20% do volume sólido da pasta de cimento hidratada.
Grãos de clínquer não hidratados podem ser encontrados na microestrutura de pastas de cimento
hidratadas, mesmo muito tempo depois da hidratação.
Ao se falar em pasta de cimento hidratada, é importante abordar os vazios presentes nessa pasta. Então,
além dos sólidos, a pasta de cimento hidratada apresenta vários tipos de vazio, os quais influenciam as suas
propriedades, que são as que se seguem.
Espaço interlamelar no C-S-H: esse espaçorepresenta 28% da porosidade no silicato de cálcio hidratado.
O tamanho desse espaço varia entre 5 a 25 Å. Esse tamanho, por ser muito pequeno, não tem efeito
adverso para a permeabilidade e a resistência da pasta de cimento hidratada. No entanto, as pontes de
hidrogênio podem reter água nesses pequenos vazios e sua remoção, sob determinadas condições, pode
proporcionar o aparecimento de retração por secagem e fluência.
Vazios capilares: caracterizam-se como sendo os espaços não preenchidos pelos componentes sólidos da
pasta de cimento hidratada cujo tamanho está entre 10 e 50 nm. Dessa forma, entende-se que a
hidratação do cimento pode ser verificada como um processo onde o espaço ocupado pelo cimento e
pela água é preenchido pelos produtos de hidratação; já o espaço não ocupado por tais componentes
chama-se de vazios capilares.
Ar incorporado: é caracterizado como uma quantidade pequena de ar que fica aprisionada na pasta de
cimento durante a mistura do concreto. Os vazios de ar incorporado geralmente variam entre 50 e 200 µm.
Os vazios de ar incorporado são maiores do que os vazios capilares, assim essa característica pode afetar
de forma negativa a resistência da pasta de cimento.
Saiba mais
Å é o símbolo referente a unidade de medida angstrom. Tal medida de comprimento tem equivalência
a 10-10 m.
Outra questão importante de entender é sobre a água na pasta de cimento hidratada. Na constituição de
tal material existem vários tipos de água, como os exemplos a seguir.
Água capilar: está presente em vazios maiores que 50 Å. É entendida como o volume de água livre da
influência das forças de atração exercidas pela superfície sólida.
Água adsorvida: é a água que está próxima à superfície do sólido. Sob influência das forças de atração, as
moléculas de água são fisicamente adsorvidas na superfície dos sólidos na pasta de cimento hidratada.
Importante saber que a perda de água adsorvida é responsável pela retração da pasta de cimento
hidratada.
Água interlamelar: é a água que está associada com a estrutura do C-S-H. Dessa forma, quando tal água
é perdida é possível verificar que a estrutura do C-S-H é retraída.
Água quimicamente combinada: é a água que constitui parte da microestrutura de vários produtos de
hidratação do cimento. Essa água não se perde na secagem, ela é liberada quando os hidratos se
decompõem por aquecimento.
1.3 ZONA DE TRANSIÇÃO DO CONCRETO
A partir da sequência do lançamento do concreto, por exemplo, em obra, é possível ter o entendimento das
características microestruturais desse material. Para compreensão desse processo, é necessário analisarmos tal
sequência.
Primeiramente, filmes de água se formam em torno das grandes partículas de agregado, no concreto fresco
recém-compactado. Neste primeiro momento, há a formação de uma matriz da pasta de cimento ou, então,
uma matriz de argamassa. Próxima etapa, como na matriz da pasta/argamassa, íons de cálcio, sulfato, hidroxila e
aluminato, fabricados pela dissolução dos compostos sulfato de cálcio e aluminato de cálcio, combinam-se para
formar a etringita e hidróxido de cálcio, como pode ser visualizado na Figura 1.
Figura 1 – Formação da etringita e do hidróxido de Cálcio
Crédito: US Department of Transportation/CC-PD.
Em virtude da elevada relação água/cimento, esses produtos cristalinos, situados nas proximidades do
agregado graúdo, apresentam cristais maiores, formando uma estrutura mais porosa do que na matriz da pasta
de cimento ou da argamassa. Já no processo final, com o desenvolvimento da hidratação, o C-S-H pouco
cristalino e uma quantidade menor de cristais de etringita e hidróxido de cálcio, iniciam o preenchimento do
espaço vazio que existe entre a estrutura criada pelos grandes cristais de etringita e hidróxido de cálcio. Esse
processo auxilia na melhora da densidade e da resistência da zona de transição na interface, está última pode
ser visualizada na Figura 2.
Figura 2 – Zona de transição na interface
*ITZ: sigla em inglês Interface Transition Zone que significa zona de transição na interface
Fonte: Thomaz, [S.d.].
Como pode ser identificado na Figura 2, a zona serve como uma ponte entre dois componentes: a matriz
da pasta de cimento ou de argamassa e o agregado (graúdo ou miúdo).
A zona de transição apresenta grande influência no módulo de elasticidade, durabilidade e a resistência do
concreto. Esta última propriedade depende do tamanho e do volume dos vazios existentes. Assim, por exemplo,
um concreto de baixa relação água/cimento, nas suas primeiras idades, o volume e o tamanho dos vazios na
zona de transição serão maiores do que na matriz da pasta de cimento/argamassa. Em virtude disso, a zona de
transição apresentará menor resistência. Entretanto, com o passar da idade, a resistência da zona de transição
pode se tornar igual à resistência da matriz da pasta de cimento/argamassa. Esse fenômeno pode acontecer
como resultado da cristalização de novos produtos nos vazios da zona de transição na interface pelas vagarosas
reações químicas entre os constituintes da pasta de cimento/argamassa e o agregado (Mehta; Monteiro, 2008).
Outro fator que pode contribuir para a redução da resistência da zona de transição na interface no concreto
é a presença de microfissuras. O aparecimento da microfissura vai depender de diversas parâmetros, por
exemplo, tamanho do agregado, distribuição granulométrica, consumo de cimento, relação água/cimento, grau
de adensamento do concreto no estado fresco, condições de cura, umidade ambiente e histórico térmico do
concreto.
TEMA 2 – PROPRIEDADES DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO
A resistência do concreto produzido nas devidas proporções é influenciada pelo grau de compacidade.
Dessa forma, é de extrema importância que a consistência da mistura permita que o concreto possa ser
transportado, lançado nas fôrmas e adensado com facilidade e sem segregação. A primeira fase do concreto é
denominada de concreto fresco, que compreende um período de tempo muito curto, aproximadamente na
ordem de 1h a 5h.
2.1 TRABALHABILIDADE
A consistência é uma das principais características do concreto que determina a sua propensão para ser
manuseado. Tem como definição, dentro da área de tecnologia do concreto, ser a maior ou menor capacidade
do concreto de se deformar sob a ação do seu próprio peso. Outra definição apresentada por Neville (2015)
sobre a consistência é que às vezes significa o estado de umidade, por exemplo, os concretos úmidos são mais
trabalháveis que os secos, no entanto, concretos com consistências iguais podem apresentar trabalhabilidade
diferentes.
O método de ensaio definido pela normalização brasileira NBR 16.889 (ABNT, 2020) para a determinação da
consistência do concreto fresco é pelo abatimento do tronco de cone. Nos concretos especiais, por exemplo os
bombeados, as características para a bombeabilidade (trabalhabilidade) dependerão do abatimento, diâmetro
máximo do agregado graúdo, do consumo de cimento e do teor de argamassa (Andrade; Helene, 2017).
De acordo com a NBR 12.655 (ABNT, 2022), é necessária a realização dos ensaios conforme o tipo de
concreto para poder verificar a aprovação do concreto no estado fresco antes de seu lançamento. Por exemplo,
para o concreto convencional, é necessário respeitar as exigências estabelecidas na norma NBR 16.889 (ABNT,
2020a) e, para concretos autoadensáveis, a norma a ser seguida é a NBR 15.823-1 (ABNT, 2017).
É interessante compreender que a trabalhabilidade é uma propriedade importante para o concreto no
estado fresco, como mencionado anteriormente, mas também é muito relevante na parte do produto acabado,
pois o concreto deve apresentar uma trabalhabilidade tal que o adensamento até a compacidade máxima seja
possível com uma quantidade razoável de trabalho ou com a quantidade que pode ser empregada nas
circunstâncias consideradas (Neville, 2015).
2.1.1 EFEITO DO TEMPO E TEMPERATURA NA TRABALHABILIDADE
Com o passar do tempo, o concreto recém-misturadoacaba se enrijecendo. É importante diferenciar esse
caso e a pega do cimento, pois tal enrijecimento acontece em virtude de uma parcela de água da mistura que é
absorvida pelo agregado, outra que é perdida por evaporação e uma terceira parcela que é eliminada pelas
reações químicas no estado inicial da mistura (Neville, 2015).
A variação da trabalhabilidade com o tempo depende do teor de cimento da mistura, o tipo de cimento, a
temperatura do concreto e também da condição de umidade do agregado para um valor total de água. Esta
última condição mencionada pode ser verificada quando se utiliza, para compor a mistura, um agregado seco, o
qual absorverá mais água e, consequentemente, haverá uma maior perda de trabalhabilidade (Neville, 2015).
Outro fator que interfere na trabalhabilidade é a temperatura ambiente, mesmo sendo a temperatura do
concreto considerada mais representativa nos fenômenos observados. Por exemplo, em um dia quente, a
quantidade de água da mistura provavelmente será aumentada para que se consiga manter constante a
trabalhabilidade. Outra relação que é observada, considerando o efeito desse fator, é que, ao se aumentar a
temperatura do concreto, também aumentará a quantidade de água necessária para se obter uma dada
variação no abatimento (Neville, 2015).
2.1.2 FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE
A trabalhabilidade do concreto é influenciada por fatores intrínsecos e externos ao concreto. Os fatores
intrínsecos ao concreto são a influência da relação água/materiais secos, tipo e consumo de cimento, traço, teor
de argamassa, tamanho, textura e forma dos agregados. Já os fatores externos de influência são as condições de
transporte, lançamento, características das fôrmas, esbeltez dos elementos estruturais, densidade e distribuição
das armaduras, dentre outros fatores (Andrade; Helene, 2017).
Neville (2015) menciona em seus estudos que o principal fator que afeta a trabalhabilidade é o teor de
água da mistura. Retrata que o ar incorporado na produção interfere na quantidade de água, ou seja, essa
quantidade pode ser reduzida. Caso o teor de água seja fixo, a trabalhabilidade é determinada pelo tamanho
máximo do agregado, sua granulometria, forma e textura. Para compreender tal vínculo, considere que quanto
maior a relação água/cimento, mais fina será a granulometria necessária para a obtenção da trabalhabilidade
máxima. O autor também retrata que, para um dado valor de relação água/cimento, há um valor
correspondente de relação agregado graúdo/agregado miúdo que proporciona o alcance da trabalhabilidade
máxima.
A verificação da influência das proporções da mistura na trabalhabilidade precisa de atenção, pois dos três
fatores (relação água/cimento, relação agregado/cimento e teor de água), apenas dois são independentes. Para
compreender essas informações, Neville (2015) apresenta o seguinte exemplo: se a relação agregado/cimento
for reduzida, mas a relação água/cimento for mantida constante, a quantidade de água aumentará e, como
resultado, a trabalhabilidade aumentará. Já se o teor de água for mantido constante, quando a relação
agregado/cimento for reduzida, a relação água/cimento diminui, no entanto a trabalhabilidade não será afetada
expressivamente.
2.2 SEGREGAÇÃO
A segregação é caracterizada como a separação dos componentes de uma mistura heterogênea, assim a
mistura não é mais homogênea, ou seja, uniforme. Considerando o concreto, assunto que se estuda nesta etapa,
a segregação são as diferenças de tamanho das partículas e da massa específica dos componentes da mistura.
Existem duas formas de acontecer a segregação. A primeira é quando as partículas mais graúdas tendem a
separar-se e caminhar mais ao longo de um declive ou, até mesmo, a se sedimentar mais do que as partículas
mais finas. A outra forma de acontecer a segregação é em misturas com muita água, onde há a separação de
uma suspensão de cimento aquosa da mistura.
O risco de se ter segregação é reduzido quando o concreto não tiver que ser transportado a longas
distâncias e puder ser transferido diretamente da betoneira para a posição final na fôrma. Entretanto, se lançar o
concreto a partir de uma grande altura, passá-lo em tubulação ou plano inclinado, descarregá-lo contra
obstáculos são atividades que favorecem o fenômeno de segregação. (Neville, 2015).
Outra questão muito importante é que é preciso se atender ao processo de adensamento do concreto em
obra, pois o manuseio impróprio do vibrador é prejudicial ao desempenho do concreto. Por exemplo, se houver
uma vibração muito prolongada, pode haver deslocamento do agregado graúdo para a parte inferior, e da pasta
de cimento para a parte superior da estrutura, contribuindo para que se tenha a formação de um concreto de
baixa resistência.
2.3 EXSUDAÇÃO
De acordo com Neville (2015), a exsudação é um fenômeno, também caracterizado como separação de
água, onde parte da água da mistura tem a propensão de subir para a superfície do concreto recém empregado.
Esse processo acontece pela incapacidade dos componentes sólidos da mistura reterem toda a água de
amassamento quando eles se organizam.
O aparecimento do fenômeno de exsudação vai depender, na maioria das vezes, das propriedades do
cimento. Tal fenômeno é reduzido a partir do aumento da finura do cimento e, também, por alguns fatores
químicos. Como complementação dessa ideia, a redução da exsudação é favorecida quando o cimento utilizado
tem um teor elevado de álcalis, um teor elevado de C3A, ou na presença de cloreto de cálcio. A adição de
pozolanas ou de alumínio em pó no cimento também contribuem para a diminuição da exsudação (Neville,
2015).
O fenômeno de exsudação pode ser prejudicial ou não, por exemplo, se essa água condicionada na parte
superior do concreto não for perturbada e evaporar, a relação água/cimento pode diminuir, proporcionando um
aumento de resistência. No entanto, se a água, no processo de ascensão, deslocar uma grande quantidade de
partículas mais finas de cimento, haverá a formação de uma camada de nata na superfície. Caso essa nata
permaneça na parte superior do concreto, terá a formação de uma superfície porosa que se tornará pó e,
consequentemente, será uma superfície de baixa resistência. Para este segundo caso, recomenda-se fazer a
remoção da nata por meio do processo de escovamento ou lavagem.
TEMA 3 – PROPRIEDADES DO CONCRETO NO ESTADAO ENDURECIDO
A segunda fase que o concreto apresenta é caracterizada como concreto endurecido, o qual se inicia com a
hidratação do cimento e se estende por toda a vida da estrutura.
3.1 CLASSES
Segundo Andrade e Helene (2017), as especificações da norma NBR 6.118 (ABNT, 2014) retratam que os
concretos estruturais precisam atender às classes do grupo I e II, apresentados na norma NBR 8.953 (ABNT,
2015c). Dentro do grupo I estão os concretos C20, C25, C30, C35, C40, C45 e C50 e no grupo II estão os
concretos de classes C55, C60, C70, C80, C90 e C100. Como pode ser observado, existe uma numeração, na
simbologia das classes dos concretos. Esse valor refere-se à resistência característica à compressão estabelecida,
em MPa, para a idade de 28 dias.
3.2 MASSA ESPECÍFICA
De acordo com a NBR 6.118 (ABNT, 2014), a massa específica normal (ρ) dos concretos estruturais, depois
de serem secos em estufa, estão entre 2.000 kg/m³ e 2.800 kg/m³. Caso não seja conhecida a massa específica
real do concreto, para efeito de cálculo, pode-se adotar para o concreto simples o valor de 2.400 kg/m³ e para o
concreto armado e protendido 2.500 kg/m³ (Andrade; Helene, 2017).
3.3 DEFORMAÇÕES DO CONCRETO NO TEMPO
As deformações do concreto podem ser de duas naturezas.
Deformações causadas por variação das condições ambientes: retração e deformações provocadas por
variações de umidade e temperatura ambiente.
Deformações causadas pela ação de cargas externas: fluência.
3.3.1 RETRAÇÃO DO CONCRETO
A retração é a redução do volume do concreto desde o fim da cura até atingir um estado de equilíbriocompatível com as condições ambientes. É um processo que não tem a ação de forças externas. Esse fenômeno
acontece devido à perda de água da pasta de cimento e às alterações físico-químicas internas.
No concreto fresco, a perda de água acontece por exsudação, evaporação, percolação por juntas dos
moldes, absorção de água pelos agregados, absorção de água pelas fôrmas ou por alguma superfície em
contato com a peça concretada. Esse processo dá origem à retração plástica. Esse fenômeno pode ser
controlado em parte por um estudo de dosagem experimental adequado e em parte por procedimentos
corretos de concretagem, adensamento e cura. Já no concreto endurecido, a perda de água ocorre quando este
material é exposto em ambiente com umidade relativa inferior a 100%. Dessa forma, ocorre a retração por
secagem ou retração hidráulica (Andrade; Helene, 2017).
Existem três mecanismos que são considerados principais para a ocorrência da retração do concreto no
estado endurecido.
A retração por secagem (ou retração hidráulica): ocorre devido à evaporação da água livre ou capilar que
acarreta tensões capilares fundamentais nos poros remanescentes do concreto que ainda apresentam
água em seu interior.
A retração autógena (ou retração por hidratação do cimento ou retração química): o volume total dos
produtos hidratados é inferior à soma dos volumes de cimento anidro e de água.
A retração por carbonatação: ocorre devido à reação do CO2 presente na atmosfera com compostos
hidratados do cimento. Por exemplo, a portlandita (Ca (OH)2) é o composto mais propenso à
carbonatação.
Segundo Andrade e Helene (2017), é fundamental realizar o estudo sobre a retração do concreto, pois esse
fenômeno contribui para o aparecimento de fissuras nas peças de concreto, as quais, além de prejudicarem a
aparência do material, também reduzem significativamente a sua durabilidade.
3.3.2 COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA
Para efeitos de análise estrutural, a norma NBR 6.118 (ABNT, 2014) menciona que o coeficiente de dilatação
térmica pode ser admitido como sendo α = . Esse valor é influenciado pela natureza e teor de
agregados.
3.3.3 FLUÊNCIA DO CONCRETO
Fluência ou deformação lenta do concreto é o aumento da deformação ou contração do concreto, no
tempo, e submetido a carga de longa duração, acima de 15 minutos, sem variação térmica nem de umidade
relativa do ambiente.
De acordo com Andrade e Helene (2017), a fluência do concreto envolve a chamada fluência básica, que
ocorre quando não há mudanças na umidade relativa do ambiente nem na temperatura e também a chamada
fluência de secagem, que ocorre quando há redução da umidade relativa do ambiente.
Por meio da norma NBR 8.224 (ABNT, 2012), é possível medir a fluência dos concretos. De acordo com a
NBR 6.118 (ABNT, 2014), a deformação por fluência do concreto ( cc) compõe-se de duas partes, uma rápida e
outra lenta. A fluência rápida ( cca) é irreversível e ocorre durante as primeiras 24h após a aplicação da carga
que a originou. A fluência lenta é, por sua vez, composta por duas outras parcelas: a deformação lenta
irreversível ( ccf) e a deformação lenta reversível ( ccd). Assim, a expressão é a seguinte:
cc = cca + ccf + ccd
3.4 DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO
A NBR 6.118 (ABNT, 2014) permite a adoção de um único diagrama, independente da resistência do
concreto. Dessa forma, o diagrama tensão-deformação à compressão, a ser utilizado no cálculo, é o diagrama
mostrado na Figura 3, em que o trecho curvo corresponde a uma parábola do segundograu, a tensão limite do
concreto é fixada em 0,85 fcd e o limite de encurtamento do concreto ( ) é definido como sendo 3,5‰.
Figura 3 – Diagrama tensão-deformação idealizado na NBR 6.118 (ABNT, 2014)
Fonte: Unesp, 2008.
A interpretação do diagrama tensão-deformação se dá da seguinte maneira: no trecho inicial relativamente
reto, correspondendo a um comportamento elástico do concreto para tensões baixas, em que a deformação é
linearmente proporcional à tensão. Depois o diagrama começa a curvar, passando por um ponto de máxima
tensão, que corresponde à resistência do concreto à compressão na sua idade, apresentando no final um ramo
decrescente (Almeida, 2002).
O valor máximo da tensão de ruptura ( c ) é estabelecido como sendo igual a 0,85 fcd, por causa de três
fatores: variação da resistência do concreto em função das velocidades de carregamento (efeito Rüsch); ganho
de resistência do concreto ao longo do tempo; e influência da forma cilíndrica do corpo de prova.
Para diferentes velocidades de carregamento o concreto apresenta diferentes formas da curva tensão-
deformação, o que é conhecido como efeito Rüsch, pode ser visualizado na figura 4.
Figura 4 – Efeito Rüsch
Fonte: Unesp, 2008.
Observando-se a Figura 4 é possível verificar que, para durações maiores do tempo de carregamento, a
tensão de ruptura c ) tende para valores próximos de 80% da resistência correspondente ao carregamento de
curta duração (fc). Para entendimento desse processo, apresentado na imagem anterior, é preciso considerar
que as cargas permanentes nas estruturas são normalmente empregadas rapidamente, mantendo-se constante
ao longo do período, contribuindo para permitir o desenvolvimento do fenômeno da fluência. Diante disto, se o
nível de tensão inicial for superior à resistência de longo prazo, ponto A da Figura 4, poderá, após certo tempo,
ocorrer o colapso do elemento estrutural por ter sido atingido o limite de ruptura, ponto B da Figura 4. Por
outro lado, se o nível de tensão inicial for inferior à resistência de longo prazo, ponto C da Figura 4 não haverá
ruptura, mesmo com o desenvolvimento do fenômeno da fluência, ponto D da Figura 4. Dessa forma, para que
não ocorra a fratura, é necessário que o limite de fluência seja alcançado antes do limite de ruptura. Esse
processo é realizado limitando a resistência do concreto a um valor inferior à resistência de curto prazo. Esse
fato explica o fato de a norma NBR 6.118 (ABNT, 2014) adotar para a máxima resistência de cálculo do concreto
o valor 0,85 fcd.
3.5 MÓDULO DE ELASTICIDADE
O módulo de elasticidade pode ser entendido pelo conceito estabelecido pelo matemático inglês Robert
Hooke, pesquisador que considerou um dado material, como pode ser visualizado na Figura 5.
Figura 5 – Exemplo do material utilizado no experimento
Fonte: Battagin, 2007.
O primeiro passo foi submeter esse material a um carregamento uniaxial. Verificou-se então uma dada
deformação, que foi possível visualizar no gráfico tensão-deformação, e o aparecimento de um comportamento
linear de crescimento, como pode ser visualizado na Figura 6.
Figura 6 – Material submetido a um carregamento uniaxial
Fonte: Battagin, 2007.
Hooke imediatamente retirou esta carga, ou seja, cessou a solicitação, e observou-se que a deformação do
material desapareceu, como pode ser verificado na Figura 7. Assim, não havendo deformações permanentes
com a retirada do carregamento, o material apresenta um comportamento elástico, ou seja, retorna para o seu
formato de origem.
Figura 7 – Material retorna ao seu formato de origem
Fonte: Battagin, 2007.
No próximo passo, Hooke considerou o mesmo material de origem de altura L submetido a um
carregamento. Tal solicitação fez com que o material tivesse a sua altura modificada, passando para o valor de
L1. Nesse caso, constatou-se que a altura inicial L era superior à altura L1 atingida por uma dada solicitação. Esse
esforço aplicado sobre este material foi visualizado no gráfico tensão-deformação com um crescimento linear,
como é apresentado na Figura 8.
Figura 8 – Gráfico tensão-deformação apresentando o comportamento elástico do material
Fonte: Battagin, 2007.
Ao continuar aplicando esse carregamento, Hooke observou que, a partir de um determinado ponto, o
comportamento presente no gráfico já não era mais de linearidade, e começou a formar uma curvatura,
mostrando um novo tipo de deformação. Tal efeito pode ser visualizado na Figura 9. Essasolicitação sobre o
material fez com a altura do mesmo se reduzisse, tendo um valor conhecido como L2. Comparado com os
processos anteriores, foi possível constatar o seguinte entendimento dos valores das alturas: L2< L1<L.
Figura 9 – Gráfico tensão-deformação apresentando o comportamento plástico do material
Fonte: Battagin, 2007.
Após esse processo, Hooke cessou a solicitação sobre o material, mas ele observou que essa parte da
deformação (curvatura presente no gráfico) permaneceu. Assim, ele concluiu que em um determinado ponto há
resíduos deformacionais com a retirada do carregamento. Com isso, o material não apresentou mais um
comportamento elástico, mas sim plástico. Dessa forma, o material não tem como retornar ao seu estado de
origem.
Assim, pode-se entender que o módulo de elasticidade (Eci), segundo Mehta e Monteiro (2008), é a relação
entre a tensão aplicada e a deformação instantânea dentro de um limite proporcional estabelecido. Essa relação
é dada pela declividade da curva tensão-deformação formada por causa do carregamento uniaxial exercido
sobre o material.
O módulo de elasticidade pode ser dinâmico ou estático. O primeiro é determinado pelo método de
ultrassom. Já o módulo estático é determinado para uma dada velocidade de carregamento previamente
estabelecida. O módulo estático se subdivide como se segue.
Módulo de elasticidade tangente inicial: é o módulo de deformação instantâneo para uma dada linha
tangente à curva tensão-deformação traçada a partir da origem.
Módulo de elasticidade secante: é o módulo de deformação instantâneo, dado pela declividade de uma
linha traçada da origem até qualquer porcentagem da tensão de compressão (fc).
Módulo de elasticidade tangente (cordal): é o módulo de deformação instantâneo, dado pela inclinação de
uma linha traçada em qualquer intervalo da curva tensão-deformação.
Estes módulos de elasticidade podem ser visualizados na Figura 10.
Figura 10 – Módulos de elasticidade
Fonte: Battagin, 2007.
Segundo a NBR 6.118 (ABNT, 2014), o Eci deve ser obtido segundo o método de ensaio estabelecido na
NBR 8.522 (ABNT, 2021a), sendo considerado nesta norma o módulo de deformação tangente inicial, obtido aos
28 dias de idade. Quando não forem realizados ensaios, pode-se estimar o valor do módulo de elasticidade
inicial usando as seguintes expressões:
 para fck de 20 MPa a 50 MPa;
 para fck de 55 MPa a 90 MPa;
Sendo
 = 1,2 para basalto e diabásio.
 = 1,0 para granito e gnaisse.
 = 0,9 para calcário.
 = 0,7 para arenito.
Onde
 = módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente inicial do concreto (MPa).
 = parâmetro em função da natureza do agregado que influencia o módulo de elasticidade.
 = resistência característica à compressão do concreto (MPa).
O módulo de deformação secante pode ser obtido segundo método de ensaio estabelecido na NBR 8.522
(ABNT,2021a), ou estimado pela expressão a seguir.
Sendo
Onde
 módulo de elasticidade ou módulo de deformação secante do concreto (MPa).
 = módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente inicial do concreto (MPa).
 = resistência característica à compressão do concreto (MPa).
O módulo de elasticidade em uma idade menor que 28 dias pode ser avaliado pelas expressões a seguir.
 para os concretos com fck de 20 MPa a 45 MPa;
 para os concretos com fck de 50 MPa a 90 MPa.
Onde
 = é a estimativa do módulo de elasticidade do concreto em uma idade entre 7 dias e 28 dias.
 = é a resistência característica à compressão do concreto na idade em que se pretende estimar o
módulo de elasticidade, em megapascal (MPa).
 = resistência característica à compressão do concreto (MPa).
3.5.1 FATORES QUE INFLUENCIAM O MÓDULO DE ELASTICIDADE
Existem muitas variáveis que podem interferir no resultado do módulo de elasticidade do concreto. Dentre
elas estão:
Resistência à compressão do concreto.
Consistência do concreto fresco.
Volume de pasta por m³ de concreto.
Teor de umidade dos corpos de prova no momento do ensaio.
Dimensão máxima característica do agregado graúdo.
Dimensão dos corpos de prova.
Temperatura de ensaio.
Natureza da rocha de agregado graúdo.
Em virtude disso, é difícil estabelecer uma expressão única que dependa apenas da resistência à
compressão do concreto e da rigidez do agregado, visto que essas somente são algumas das variáveis em jogo.
3.6 MÓDULO DE ELASTICIDADE TRANSVERSAL E COEFICIENTE DE POISSON
O coeficiente de Poisson é um parâmetro que relaciona determinadas deformações, sendo muito útil na
seleção e aplicação de materiais. Por exemplo, quando se exerce um esforço de tensão num material qualquer,
este vai sofrer uma deformação longitudinal, no entanto qualquer material elástico, ao ser esticado, sofre
também uma deformação transversal que é proporcional à deformação longitudinal aplicada. Então, a razão
entre a deformação transversal associada a uma deformação longitudinal na direção do esforço de tração é
conhecida como coeficiente de Poisson.
Segundo a NBR 6.118 (ABNT, 2014), para tensões de compressão menores que 0,5fc e tensões de tração
menores que fct, o coeficiente de Poisson ( ) pode ser tomado como igual a 0,2 e o módulo de elasticidade
transversal Gc igual a 0,4Ecs.
3.7 RESISTÊNCIAS
A resistência do concreto é a propriedade mais considerada por projetistas e engenheiros de controle de
qualidade. De acordo com Mehta e Monteiro (2008), a resistência de um material é caracterizada como a
capacidade para resistir à tensão sem se romper. Dessa forma, no concreto, a resistência está relacionada à
tensão necessária para causar a ruptura, ou seja, a tensão máxima que a amostra de concreto pode suportar.
No projeto e controle de qualidade do concreto, a resistência é uma propriedade geralmente especificada,
pois muitas propriedades do concreto, como módulo de elasticidade, estanqueidade ou impermeabilidade,
resistência a intempéries estão relacionadas à resistência e, em virtude disso, podem ser determinadas com base
nos dados da resistência.
A maior parte do concreto está sujeita juntamente à combinação de tensões de compressão, de
cisalhamento e de tração em duas ou mais direções. Os ensaios de compressão uniaxial são mais usuais e
acessíveis de realizar em laboratórios, e o ensaio da resistência à compressão para o concreto aos 28 dias é
admitido universalmente como um índice geral da resistência do concreto.
3.7.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Por meio de uma base de cálculos que está associada a um nível de confiança de 95%, os projetistas e
calculistas estipulam a resistência à compressão para a execução de estruturas de concreto armado.
Existem várias normas brasileiras que orientam seguir as etapas necessárias para se determinar a resistência
à compressão dos concretos.
NBR 16.886 (ABNT, 2020b) determina os procedimentos para a coleta das amostras, definindo volumes de
concreto a serem retirados de betoneiras estacionárias ou em caminhões betoneiras, para a realização das
moldagens dos corpos de prova.
NBR 5.738 (ABNT, 2015a) determina os procedimentos para a moldagem e cura dos corpos de prova. Os
corpos de prova devem ser cilíndricos, mais utilizados nacionalmente, os de 10 cm de diâmetro por 20 cm
de altura e os de 15 cm de diâmetro por 30 cm de altura.
NBR 5.739 (ABN, 2018) determina os procedimentos necessários para a realização do ensaio de resistência
à compressão nos corpos de prova cilíndricos.
NBR 12.655 (ABNT, 2022) especifica os cálculos necessários para a determinação da resistência à
compressão média (fcmj), correspondente a uma resistência especificada (fckj).
Por meio de ensaios laboratoriais, é possível determinar e acompanhar a evolução da resistência à
compressão em determinada idade, em dias. Mas caso não haja tais resultados experimentais, pode-se adotar,
com foco orientativo. Esses valores podem ser visualizados no Quadro 3.
Quadro 3 – Relações fcj/fc, admitindo cura úmida em temperatura de 21°C a 30°C
Cimento Portland Idade, em dias
3 7 14 28 63 91120 240 360 720
CP III
CP IV
0,46 0,68 0,85 1 1,13 1,18 1,21 1,28 1,31 1,36
CP I
CP II
0,59 0,78 0,9 1 1,08 1,12 1,14 1,18 1,20 1,22
CP V 0,66 0,82 0,92 1 1,07 1,09 1,11 1,14 1,16 1,17
Fonte: Andrade; Helene, 2017.
De acordo com a NBR 6.118 (ABNT, 2014), adotam-se os seguintes cálculos para a determinação da
resistência de cálculo do concreto (fcd).
Adotar a expressão a seguir quando a verificação realizada em data “j” for igual ou superior a 28 dias:
Onde,
 = resistência de cálculo do concreto.
 = resistência característica do concreto.
 =coeficiente de ponderação do concreto
Nesse caso, o controle da resistência à compressão do concreto deve ser realizado aos 28 dias, de forma a
confirmar o valor de fck adotado no projeto.
Adotar a expressão a seguir quando a verificação for realizada em data “j” inferior a 28 dias:
onde é a relação dada pela expressão:
onde s é igual a:
0,38 para concreto de cimento CP III e IV, ou;
0,25 para concreto de cimento CP I e II, ou;
0,20 para concreto de cimento CP V; e
j é a idade efetiva do concreto.
Algumas vezes há a necessidade de se avaliar a resistência do concreto da própria estrutura, por causa de
suspeita de baixa resistência à compressão de concretos ou até mesmo em virtude da inexistência de corpos de
prova moldados em estruturas antigas ou novas. Para verificar essa resistência, é preciso extrair testemunhos de
concreto por meio da utilização de equipamentos específicos para a remoção das amostras. Para isso, é preciso
seguir as especificações estabelecidas na norma NBR 7.680 (ABNT, 2015b), que determina os procedimentos
para extração, preparo, ensaio e análise dos testemunhos.
Os valores mínimos de resistência à compressão que precisam ser atingidas pelo concreto são os seguintes:
20 MPa para concretos apenas com armadura passiva (armado);
25 MPa para concretos com armadura ativa (protendido); e
15 MPa apenas para concreto magro e em obras provisórias.
3.7.1.1 FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Determinados fatores influenciam na resistência do concreto, tais como a relação água/cimento,
adensamento, condições de cura, mineralogia e dimensão do agregado, tipos de aditivo, adições, condições de
umidade, geometria do corpo de prova, tipo de tensão e velocidade de carregamento.
A partir da lei de Abrams, é possível determinar a relação água/cimento. Essa relação está diretamente
ligada com a resistência à compressão do concreto. Na Figura 11, é possível identificar que quanto maior a
relação água/cimento menor será a resistência à compressão do concreto com cimento Portland.
Figura 11 – Relação água/cimento versus Resistência à compressão (MPa)
Fonte: Mehta; Monteiro, 2008.
Concretos com relações água/cimento inferiores a 0,3 apresentam aumentos desproporcionalmente
elevados na resistência à compressão. Esse fenômeno é devido à melhoria da resistência da zona de transição a
relações água/cimento muito baixas.
Quando vazios de ar são incorporados ao sistema, podendo ser pelo adensamento inadequado ou pela
utilização de aditivos incorporadores de ar, verifica-se que há um aumento da porosidade da mistura e,
consequentemente, há uma redução na resistência do sistema. Essa redução depende também da relação
água/cimento e do consumo de cimento.
Outro fator que interfere na resistência à compressão do concreto é o tipo de cimento a ser utilizado. Sabe-
se que o grau da hidratação do cimento tem um efeito direto na porosidade e também na resistência. Para
melhor entendimento, considere os cimentos Portland mais fino. Nesse caso, a hidratação acontecerá mais
rapidamente do que outros tipos de cimento e, com isso, já nas primeiras idades (1,3 e 7 dias) o concreto
apresentará uma baixa porosidade e uma alta resistência à compressão. Já concretos de cimentos Portland com
escória de alto forno e pozolânicos as taxas de hidratação e desenvolvimento da resistência são mais lentos até
28 dias. No entanto, as diferenças desaparecem após essa idade, quando tiverem atingido um grau de
hidratação semelhante.
Com relação ao agregado características como resistência, dimensão, forma, textura superficial, distribuição
do tamanho das partículas (granulometria) e mineralogia influenciam a resistência à compressão do concreto
em vários graus. Para se ter uma ideia, uma mudança na dimensão máxima de um agregado graúdo com boa
distribuição granulométrica com certa mineralogia pode contribuir para que ocorram dois efeitos opostos ao
concreto.
O primeiro efeito, considerando misturas com o mesmo consumo de cimento e consistência, é que
dosagens de concreto com partículas maiores de agregado precisam de menor quantidade de água de
amassamento do que as que contêm agregados menores. No entanto, misturas com agregados maiores
contribuem para a formação de uma zona de transição na interface mais fraca, dessa forma apresentando mais
microfissuras, e menores são os resultados de resistência, conforme podem ser analisados na Figura 12. O
segundo efeito tem a ver com a relação água/cimento do concreto e o tipo de tensão empregada. Esse efeito
pode também ser visualizado na Figura 12, que, para uma dada dimensão máxima do agregado, menores
relações água/cimento apresentam maiores resultados para a resistência à compressão (Mehta; Monteiro, 2008).
Figura 12 – Dimensão máxima do agregado x resistência à compressão x relação água/cimento
Fonte: Mehta; Monteiro, 2008.
Com relação à distribuição granulométrica do agregado, pode-se dizer que uma alteração neste dado
parâmetro sem qualquer mudança na dimensão máxima do agregado graúdo, com a relação água/cimento
mantida constante, pode influenciar a resistência do concreto quando tal resistência ocasiona uma alteração nas
características da consistência e da exsudação na mistura do concreto. Já quanto ao quesito textura superficial
do agregado, sabe-se que misturas de concreto com agregado de textura rugosa ou agregado britado
apresentará resistências mais altas nas primeiras idades do que um concreto produzido com agregado liso ou
que foi submetido a intemperismo natural com mineralogia semelhante. Esse efeito acontece em virtude da
formação de uma ligação física mais forte entre o agregado e a pasta de cimento hidratada, visto que, em
agregados mais rugosos, essa ligação é considerada mais forte.
Outro parâmetro do agregado que afeta a resistência à compressão do concreto é a composição
mineralógica desses materiais. Há estudos que mostram que, para misturas de concreto, com dosagens iguais, a
substituição de um agregado calcário por um silicoso resultou em melhores resultados de resistência. Esse
processo está relacionado à elevação da resistência na ligação na interface com o agregado calcário em idades
mais avançadas (Mehta; Monteiro, 2008).
Excessivas quantidades de impurezas na água, que na mistura de concreto passa a constituir como água de
amassamento, podem ocasionar problemas como o aparecimento do fenômeno chamado de eflorescência,
afetar o tempo de pega do material, afetar a resistência do concreto e causar a corrosão da armadura e do aço
protendido.
Saiba mais
Eflorescência: é uma patologia onde há depósitos de sais brancos na superfície do concreto
Para uma dada relação água/cimento a presença de aditivos redutores de água na mistura de concreto,
normalmente exerce uma influência positiva tanto nas taxas de hidratação do cimento quanto no
desenvolvimento da resistência inicial. Aditivos capazes de retardar ou acelerar a hidratação do cimento
contribuirão para haver elevados valores de resistência, no entanto as resistências finais podem não ser afetadas
significativamente.
Outro fator que impacta na resistência à compressão do concreto é a utilização de adições minerais como
substituição parcial do cimento Portland na mistura. Esses subprodutos pozolânicos e cimentícios contribuem
para o aumento das resistências finais e também na estanqueidade do concreto.
Ao se falar sobre condição de cura do concreto, deve-selevar em consideração, imediatamente depois do
lançamento de uma mistura de concreto na fôrma, a combinação de parâmetros que proporcionam a hidratação
do cimento, como tempo, temperatura e umidade.
Outro fator muito importante que interfere na resistência à compressão do concreto é a geometria dos
corpos de prova, os quais devem ser cilíndricos, sendo mais comumente utilizados no Brasil os de 10 cm de
diâmetro por 20 cm de altura e os de 15 cm de diâmetro por 30 cm de altura. Como verificado, nos valores
mencionados para as dimensões, a relação altura/diâmetro é de 2. Estudos apontam que quanto maior a razão
da altura do corpo de prova sobre o diâmetro, menor será a resistência (Andrade; Helene, 2017).
As condições de carregamento também são fundamentais para a determinação da resistência à compressão
do concreto. Essa resistência é medida em laboratório por meio de ensaio de compressão uniaxial,
procedimento estabelecido na norma NBR 5.739 (ABNT,2018), no qual a carga é progressivamente aumentada
para romper o corpo de prova em 2 a 3 min. Dessa forma, é muito importante que se conheça a relação entre a
resistência do concreto obtida sob condições de ensaio no laboratório e as condições reais de carregamento
(Mehta; Monteiro, 2008).
3.7.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
O valor da resistência à tração indireta (fct,sp) tanto pelo método da compressão diametral quanto pelo
método de Lobo Carneiro é obtido a partir dos processos descritos na norma NBR 7.222 (ABNT, 2011).
De acordo com a norma NBR 6.118 (ABNT, 2014) a resistência à tração direta (fct) pode ser considerada
igual a 0,9 fct,sp ou, na falta de ensaios para a determinação de fct,sp pode ser avaliada por meio das seguintes
expressões:
Sendo que os valores de e se encontram na unidade de MPa.
3.7.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO
De acordo com a NBR 12.142 (ABNT, 2010), existem duas formas de determinar a resistência à tração na
flexão, dependendo do local onde ocorre a ruptura. Existe uma equação caso o rompimento da superfície
tracionada ocorrer no terço médio do comprimento do vão e há outra equação se esse rompimento acontecer
fora do terço médio, com um resultado menor ou igual a 5% do comprimento do vão.
O processo ocorre da seguinte maneira, aplicam-se duas cargas linearmente distribuídas nos terços médios
de um prisma, provocando tração na face inferior do corpo de prova acarretando sua ruptura, conforme
esquematizado na Figura 13.
Figura 13 – Ensaio de Resistência à tração na flexão
Fonte: Trindade; Lopes, 2018.
De acordo com a norma NBR 6.118 (ABNT, 2014), a resistência à tração direta (fct) pode ser considerada
igual a 0,7 fct,f.
TEMA 4 – DOSAGEM DO CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
De acordo com Helene e Tutikian (2011), o estudo de dosagem dos concretos de cimento Portland
caracteriza-se como os “procedimentos necessários à obtenção da melhor proporção entre os materiais
constitutivos do concreto, também conhecido por traço”. A proporção desses materiais pode ser expressa em
massa ou em volume, sendo que a proporção em massa seca de materiais é o mais preferível para ser utilizado.
Diversos materiais podem ser utilizados no estudo de dosagem, dentre os quais estão os vários tipos de
cimentos, os agregados miúdos, os agregados graúdos, a água, o ar incorporado, o ar aprisionado, os aditivos,
as adições, os pigmentos e as fibras. Com relação aos agregados, estes podem ser agregados reciclados,
artificiais ou industrializados e naturais.
Por não existir um consenso nacional, no Brasil, sobre os procedimentos e parâmetros de dosagem,
diversos pesquisadores sugeriram seus próprios métodos, dentre os quais estão os seguintes:
Método de dosagem IPT/EPUSP (Instituto de Pesquisas Tecnológicas);
Método de dosagem INT (Instituto Nacional de Tecnologia);
Método de dosagem ITERS (Instituto Tecnológico do Estado do Rio Grande do Sul);
Método de dosagem da ACI/ABCP;
Método de dosagem do IBRACON;
Método de dosagem De Larrard;
Método de dosagem Helene & Terzian;
Método de dosagem Mehta-Aitcin; e
Método de dosagem Tutikian.
Pode-se observar que os métodos de dosagem são diferentes entre si, no entanto há determinadas
atividades que são comuns a todos, por exemplo, o cálculo da resistência média de dosagem, a correlação da
resistência à compressão com a relação água/cimento para um específico tipo e classe de cimento (Helene;
Tutikian, 2011).
Ao desenvolver um método de dosagem, é fundamental que este possa atender a alguns requisitos, dentre
os quais está a resistência mecânica do concreto, qual engloba as resistências à compressão, à tração e à tração
na flexão, sendo esta última mais utilizada em projetos de pavimentos de concreto. Já a resistência à
compressão dos concretos vem sendo utilizada como um parâmetro principal de dosagem e controle da
qualidade dos concretos destinados a obras. Essa utilização deve-se à simplicidade da realização do
procedimento de moldagem dos corpos de prova e do ensaio de compressão, e também, pelo fato da
resistência à compressão ser um fator sensível às alterações de composição da mistura, possibilitando assim
deduzir modificações em outras propriedades do concreto.
Outro requisito que precisa ser atendido é que os concretos precisam apresentar uma adequada
trabalhabilidade. É fundamental que os concretos sejam coesos e viscosos para que sejam transportados
adequadamente até a sua posição final sem ocorrer os processos de segregação, bicheiras, ninhos, exsudação,
variações de cor e escorrimentos acentuados. No Brasil, adota-se a consistência do concreto no estado fresco
como parâmetro principal, determinada pelo abatimento do tronco de cone.
A durabilidade é outro requisito importante de ser atendido ao desenvolver um método de dosagem. Esse
requisito apresenta a ideia de que os concretos devem ser duráveis ao serem submetidos às solicitações às
quais serão expostos durante sua vida útil. O conceito de durabilidade está interligado ao dos mecanismos de
transporte ou de penetração de agentes agressivos em materiais porosos. Por ser um parâmetro complexo e
que depende de vários fatores, ainda no Brasil não há um método consensual para que a durabilidade seja
mensurável, no entanto há normas, por exemplo, NBR 6.118 (ABNT, 2014), NBR 12.655 (ABNT, 2022) e a NBR
14.931 (ABNT, 2004), que procuram assegurar uma certa durabilidade da estrutura por meio de algumas
especificações, tais como a máxima relação água/cimento; a mínima resistência à compressão; a mínima
espessura de cobrimento de concreto à armadura e ao consumo mínimo de cimento (Helene; Tutikian, 2011).
A deformabilidade é outro parâmetro muito importante que tem sido especificada de forma mais clara
pelos projetistas estruturais. Dentre esses valores apresentados estão o módulo de elasticidade, a retração
hidráulica e a fluência do concreto. Também é muito importante considerar a visão sustentável para o
desenvolvimento de um método de dosagem, ou seja, cada vez mais está sendo necessário produzir concretos
com menos consumo de matérias-primas, com a finalidade da preservação do meio ambiente.
Segundo Helene e Tutikian (2011), existem alguns princípios da dosagem dos concretos, dentre os quais
estão os que se seguem.
A resistência à compressão de um concreto é 95% explicada pela resistência da pasta.
Para cada dimensão máxima característica do agregado graúdo, existe um ponto ótimo de resistência do
concreto, sendo cada vez maior a partir da redução desta dimensão.
A resistência à compressão dos concretos depende essencialmente da relação água/cimento.
O concreto é dado como mais econômico quando apresentar maior dimensão máxima característica do
agregado graúdo e menor valor de abatimento.
A consistência de um concreto fresco depende principalmente da quantidade de água por metro cúbico.
O rendimento da relação resistência à compressão (MPa) / consumo de cimento (kg/m³) é dada da
seguinte maneira: quanto maior a resistência de um concreto, maior será o seu rendimento(MPa/kg).
Dentre os diversos métodos de dosagem nesta etapa será abordado sobre o método da ACI/ABCP. Esse
método foi desenvolvido pela Associação Brasileira de Cimento Portland, que realizara algumas alterações do
método da ACI (American Concrete Institute) com intuito de adaptá-lo para as condições brasileiras. O
procedimento de dosagem é composto por três etapas, que serão apresentadas a seguir.
Na etapa 1, é realizada a caracterização dos materiais disponíveis, determinando-se principalmente:
a resistência à compressão aos 28 dias do cimento utilizado;
a dimensão máxima característica, massa unitária e absorção dos agregados graúdos;
o módulo de finura e absorção do agregado miúdo;
massa específica real do cimento, agregado graúdo e agregado miúdo; e
para o concreto é necessário determinar a consistência desejada no estado fresco; condições de exposição.
Para que seja garantido que o fck projetado seja atingido, o cálculo da dosagem é baseado na seguinte
fórmula:
Onde
sd= desvio padrão que é definido teoricamente em função de como será preparado o concreto.
Existem três condições que o concreto pode ser preparado, o qual irá determinar qual valor de Sd que
poderá ser utilizado no cálculo acima, de acordo com as especificações da NBR 12.655 (ABNT, 2022). Essas
condições estão apresentadas no Quadro 4.
Quadro 4 – Condições de preparo
Condição A
Sd= 4,0 MPa
O cimento e os agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em
massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados
(concreto normalmente preparado por empresas de serviços de concretagens)
Condição B
Sd=5,5 MPa
O cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em volume mediante
dispositivo dosador e os agregados em volume. A umidade do agregado miúdo é
determinada pelo menos três vezes ao dia. O volume do agregado miúdo é corrigido pela
curva de inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado.
Condição C
Sd=7,0 MPa
O cimento é medido em massa, os agregados são medidos em volume, a água de
amassamento é medida em volume e a sua quantidade é corrigida em função da estimativa
da umidade dos agregados e da determinação da consistência do concreto.
Fonte: Curti, 2020.
Na etapa 2, são fixadas as características que o concreto deve apresentar no estado fresco (plasticidade) e
no estado endurecido (resistência mecânica e química).
Na etapa 3, inicia-se o método de dosagem propriamente dito, que pode ser subdividido em 6 partes, as
quais serão descritas a seguir.
1º passo – fixação do fator água/cimento
A fixação do fator água/cimento deve levar em consideração o grau de exposição ou proteção da superfície
do concreto e a intensidade ou agressividade do meio ao qual estará exposto e a resistência mecânica do
concreto.
Para a fixação do fator água/cimento em função da resistência à compressão desejada do concreto, aos 28
dias, é necessário conhecer a resistência à compressão do cimento aos 28 dias de idade. Com tais dados, é
possível determinar o fator água/cimento com o auxílio da Figura 14, a qual representa a curva de Abrams.
Figura 14 – Curva de Abrams
Fonte: Curti, 2020.
2º passo – água estimada por m³ de concreto (Ca)
A quantidade de água necessária para um concreto, com determinada consistência, depende
principalmente das características dos agregados e do consumo de cimento. Dessa forma, a sua determinação
deve ser realizada experimentalmente. A partir do Quadro 5 é possível ter uma primeira aproximação do
consumo de água. Nesse quadro, o abatimento do tronco de cone está em função da dimensão característica
do agregado graúdo.
Quadro 5 – Determinação aproximada do consumo de água (Ca)
Consumo de água aproximado (L/m³)
Abatimento (mm)
Dmáx. Agregado graúdo (mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
40 a 60 220 195 190 185 180
60 a 80 225 200 195 190 185
80 a 100 230 205 200 195 190
Fonte: Curti, 2020.
3º passo – Consumo de cimento (Cc)
O consumo de cimento por m³ de concreto é obtido dividindo o consumo de água (Ca) pelo fator
água/cimento:
4º passo – Consumo de agregado graúdo (Cb)
O consumo de agregado graúdo (Cb) por m³ de concreto é determinado em função da dimensão máxima
característica do agregado graúdo (brita) e do módulo de finura (MF) do agregado miúdo. Com base no Quadro
6 é possível determinar o volume do agregado graúdo compactado por m³ de concreto (Vb).
Quadro 6 – Determinação do volume do agregado graúdo compactado por m³ de concreto (Vb).
MF
Dimensão máxima dos agregados (mm)
9,5 19,5 25,0 32,0 38,0
1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845 V
O
L.
 
B
R
I
T
A
S
2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825
2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805
2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785
2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765
2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745
3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725
3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705
3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685
3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665
Fonte: Curti, 2020.
Após determinar o volume do agregado graúdo compactado por m³ de concreto, é possível encontrar o
valor para o consumo de agregado graúdo (Cb), em função da expressão a seguir.
Onde:
Cb = consumo de agregado graúdo;
Vb = volume do agregado graúdo compactado por m³ de concreto; e
Mu= massa unitária compactada do agregado graúdo.
5º passo – Consumo de agregado miúdo (Cm)
O consumo de agregado miúdo (Cm), por exemplo areia, por m³ de concreto fresco é obtido por meio da
seguinte fórmula.
Onde:
Vm= volume de areia;
Cc= consumo de cimento;
 = massa específica do cimento;
Cb= consumo de agregado graúdo;
 =massa específica do agregado graúdo;
Ca= consumo de água;
 = massa específica da água;
Cm= consumo do agregado miúdo; e
 = massa específica do agregado miúdo.
6º passo – Apresentação do traço
O traço obtido é expresso em relação à massa de cimento. Dessa forma, é preciso dividir os consumos de
agregado miúdo e de agregado graúdo pelo consumo de cimento. Na composição do traço é preciso informar
o fator água/cimento encontrado no primeiro passo e também apresentar o consumo de cimento calculado no
terceiro passo. A apresentação do traço pode ser visualizada a seguir.
Cimento : agregado miúdo : agregado graúdo : fator água/cimento
Apresentar o consumo de cimento (kg/m³).
TEMA 5 – RECEBIMENTO DO CONCRETO
A NBR 12.655 (ABNT, 2022) fixa as condições para o recebimento do concreto em obras, conforme
especificado no Quadro 7.
Quadro 7 – Limites máximos para a definição de número de lotes
Solicitação principal dos elementos estruturais
Limites Superiores Compressão Simples ou Flexão e Compressão* Flexão Simples**
Volume de concreto 50 m³ 100 m³
Nº de andares 1 1
Tempo de concretagem Três dias de concretagem
Fonte: ABNT, 2022.
A cada lote deve corresponder uma amostra de, no mínimo, 6 exemplares. As amostras devem ser
coletadas aleatoriamente durante a operação de concretagem. Cada exemplar deve ser constituído por dois
corpos de prova da mesma amassada, para cada idade de rompimento, moldados no mesmo ato. Toma-se
como resistência do exemplar o maior dos dois valores obtidos no ensaio de resistência à compressão (NBR
12.655, 2022).
5.1 ACEITAÇÃO DO CONCRETO
O concreto deve ser aceito desde que sejam atendidas todas as condições descritas a seguir.
5.1.1 DOCUMENTAÇÃO
O caminhão de concreto, ao chegar na obra, deve ser verificado o que se segue.
A nota fiscal e especificação do concreto: fck, agregados utilizados, abatimento e horário de saída do
caminhão da usina. É importante observar que, do início do carregamento até o fim do adensamento, não
se deve ultrapassar o tempo de 2 horas e 30 minutos.
O lacre da betoneira e seu número constando na nota fiscal.
Caso existam irregularidades nos itens anteriores, o conserto deve ser rejeitado.
5.1.2 ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE
O abatimento do concreto deve estar dentro do limite previsto no pedido de compra do concreto. No
Quadro 8, é possível verificar as tolerâncias aceitas para o abatimento do concreto.Quadro 8 – Tolerância admitida para o abatimento
Abatimento (mm) Tolerância (mm)
De 10 a 90 ± 10
De 100 a 150 ± 20
Acima de 160 ± 30
Fonte: ABNT, 2021b.
O abatimento não deve exceder o limite e, caso fique abaixo, pode-se acrescentar água até o limite
preestabelecido, desde que a diferença do abatimento inicial e o corrigido não seja maior que 25 mm. Essa
medida deve ser tomada em comum acordo entre a concreteira e o responsável técnico da obra. Caso não seja
alcançada a trabalhabilidade desejada ou se extrapole esta, o concreto deve ser rejeitado.
5.1.3 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
A aceitação do concreto quanto à resistência à compressão é feita por meio da comparação entre o valor
obtido em ensaio (resistência característica à compressão estimativa – fck,est) e o especificado em projeto (fck).
Se fck,est ≥ fck → Concreto aceito
Se o concreto não atingir o valor especificado em projeto, o responsável pela obra deverá comunicar o
projetista de estrutura e a concreteira para que sejam tomadas as devidas providências.
Os ensaios que determinam o fck,est do concreto são realizados em laboratórios apropriados e a forma de
controle deve seguir as recomendações estabelecidas pela norma NBR12.655 (ABNT, 2022):
1. Cálculo para amostragem parcial
Esse método é adotado quando as amostras são recolhidas de algumas amassadas.
Para 6 ≤ n < 20 (n = número de exemplares)
O valor da resistência característica à compressão estimativo (fck,est), na idade especificada, é dado pela
expressão:
Onde:
m é igual a n/2. Despreza-se o valor mais alto de n, se for ímpar; e
f1 , f2 , f3 . . . , fm são as resistências dos exemplares em ordem crescente.
Não se deve adotar para fck,est valor menor que 6 x f1 . O parâmetro 6 é apresentado na tabela a seguir e
é função do número de exemplares e da condição de preparo do concreto, conforme pode ser visualizado no
Quadro 9.
Quadro 9 – Valores de 6
Condição de Preparo Número de exemplares (n)
2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 ≥16
A 0,82 0,86 0,89 0,91 0,92 0,94 0,95 0,97 0,99 1,00 1,02
B ou C 0,75 0,80 0,84 0,87 0,89 0,91 0,93 0,96 0,98 1,00 1,02
Fonte: ABNT, 2022.
Para n ≥ 20 (n = número de exemplares)
O valor da resistência característica à compressão estimativo (fck,est), na idade especificada, é dado pela
expressão:
onde:
fcm = resistência média do concreto à compressão dos exemplares do lote (MPa); e
Sd = desvio padrão dos resultados.
FINALIZANDO
Iniciaram-se os estudos a partir do conhecimento sobre a microestrutura do concreto, que foi conceituado
como sendo composta por três componentes: pasta de cimento hidratado, agregado e zona interfásica entre
pasta de cimento e agregado. A interface entre a pasta de cimento e agregado e a pasta de cimento é
considerada fator limitante para a resistência do concreto. E um dos pontos fundamentais abordados neste item
é que, no concreto, a resistência está relacionada às falhas macroestruturais.
Foram abordadas nesta etapa as propriedades do concreto no estado fresco. A primeira fase do concreto é
denominada de concreto fresco, que compreende um período de tempo muito curto. Dentre as propriedades
abordadas estão a trabalhabilidade, a segregação e a exsudação.
Outro assunto estudado foi as propriedades do concreto no estado endurecido. A segunda fase que o
concreto apresenta é caracterizada como concreto endurecido, o qual se inicia com a hidratação do cimento e
se estende por toda a vida da estrutura. Dentre as propriedades abordadas, estão a massa específica, as
deformações do concreto no tempo, o diagrama tensão-deformação, o modulo de elasticidade, o coeficiente de
Poisson e as resistências.
Dentro do assunto também foi apresentado sobre o estudo de dosagem dos concretos, quando foi possível
apreender que esse estudo é caracterizado como os “procedimentos necessários à obtenção da melhor
proporção entre os materiais constitutivos do concreto, também conhecido por traço” (Helene; Tutikian, 2011).
Outro assunto muito importante que foi abordado nesta etapa foi o recebimento do concreto em obra, ou seja,
as especificações adequadas para estar aceitando este material em construção, ou, caso contrário, para rejeitar
este produto.
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pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 2020.
_____. NBR 5.738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro:
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de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2011.
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