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MATERIAIS DA CONSTRUÇÃO Hudson Goto Concreto: características fundamentais Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Caracterizar o concreto, os tipos e a importância dos agregados. � Identificar noções de traço e fator água/cimento, ligados à resistência final. � Comparar adições, aditivos e água de amassamento, suas influências no produto final. Introdução Neste capítulo, você estudará as características dos concretos e seus prin- cipais tipos, quando serão apresentadas noções de dosagem de misturas que resultam nas determinações dos traços de concreto. Buscando apro- fundar mais o conhecimento, serão detalhadas algumas características e componentes, como o fator água/cimento, os agregados, as adições e aditivos, e a água de amassamento utilizados nessa mistura. O concreto é um dos materiais mais empregados na construção civil ao redor do mundo, principalmente por sua resistência no estado endu- recido e sua acomodação às mais diversas formas no estado fresco. Nesse sentido, há um interesse cada vez maior no estudo e desenvolvimento dos seus materiais constituintes e na melhoria dos processos produtivos, buscando um produto final uniforme, com desempenhos e durabilidade de acordo com as necessidades dos usuários. Assim, estudar cada componente do concreto, procurando enten- der a sua função e a forma de interação com os demais componentes, compreende a base para a especificação adequada dos materiais e do produto final a ser empregado nas obras do setor da construção civil, evitando desperdícios, retrabalhos ou até mesmo acidentes. Caracterização do concreto, tipos e agregados O concreto é um material composto, heterogêneo e isotrópico, que consiste essencialmente em um meio de ligação no qual se incorporam partículas ou agregados. Em concretos de cimento hidráulico, o aglomerante é formado a partir da mistura do cimento com a água (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Para um melhor entendimento, pode-se nomear as misturas dos componentes conforme a seguinte divisão: � pasta de cimento — mistura de cimento e água; � argamassa — mistura de cimento, água e agregado miúdo (p. ex., areia); � concreto simples (ou convencional) — mistura de cimento, água, agre- gado miúdo e agregado graúdo (p. ex., pedra britada). Outros elementos também podem ser incluídos na mistura do concreto, como o ar incorporado, o ar aprisionado, as adições, os aditivos, os pigmentos e as fibras (TUTIKIAN; HELENE, 2011). O concreto convencional, que pode ser misturado nas obras por meio de betoneiras ou em centrais de dosagem, apresenta razoável resistência à com- pressão, normalmente entre 20 e 40 MPa, e uma reduzida resistência à tração, normalmente próximo de 10% de sua resistência à compressão. Atualmente, podem ser produzidos concretos com resistências muito altas, acima de 50 MPa (FUSCO, 2008). De acordo com Mehta e Monteiro (2014), pode-se classificar o concreto em três amplas categorias segundo a sua unidade de peso: � concreto de peso normal — composto de areia natural e cascalho ou agregados britados, geralmente com peso aproximado de 2.400 kg/m3, sendo o mais utilizado para finalidades estruturais; � concreto leve — para situações nas quais se deseja uma taxa de resis- tência por peso, utilizando-se agregados naturais ou agregados com baixa densidade na massa de concreto. Em geral, apresenta peso abaixo de 1.800 kg/m3; � concreto pesado — utilizado para anteparos radioativos, é um concreto produzido a partir de agregados de alta densidade e geralmente pesa mais de 3.200 kg/m3. Concreto: características fundamentais2 Para distinguir as propriedades da microestrutura, Mehta e Monteiro (2014) também comentam que o concreto pode ser classificado em três categorias, com base na capacidade de resistência à compressão: � concreto de baixa resistência — menos de 20 MPa; � concreto de resistência moderada — entre 20 e 40 MPa; � concreto de alta resistência — mais de 40 MPa Considerando as inovações recentes no campo do concreto, pode-se citar os concretos especiais, cuja estrutura ou material apresenta certas alterações, com o objetivo de melhorar algumas propriedades específicas. Em geral, pela maior complexidade para atingir tal característica, esses concretos são preferencialmente misturados em centrais de dosagem, com maior controle dos materiais, normalmente medidos em massa. a) Concreto com agregados reciclados Surge em decorrência de restrições de extração ou problemas com a des- tinação de resíduos de demolição de construções e resíduos domésticos, que acabam afetando a obtenção convencional dos agregados. Esses resíduos podem ser transformados em agregados para uso no concreto, sendo de grande interesse econômico e ambiental. Para a reutilização dos agregados, deve-se efetuar um adequado tratamento, e o agregado proveniente de demolição requer conhecimento especializado, pois pode conter substâncias deletérias (NEVILLE; BROOKS, 2013). b) Concreto reforçado com fibras Pode ser definido como o concreto produzido com cimento, contendo agregados miúdos ou miúdos e graúdos, com a adição de fibras descontínuas discretas. Essas fibras podem ser de material natural (asbesto, sisal, celulose, etc.) ou industrializadas (vidro, aço, carbono, polímeros, etc.). O reforço com fibras melhora a resistência ao impacto e a resistência à fadiga, reduzindo também a retração hidráulica. Em geral, a quantidade de fibras é pequena, entre 1 e 5% em volume, e, para que tenham comportamento como reforço (armaduras), a resistência a tração, o alongamento na ruptura e o módulo de elasticidade das fibras devem ser significativamente maiores do que as propriedades da matriz (NEVILLE; BROOKS, 2013). 3Concreto: características fundamentais c) Concreto de alta resistência inicial (CAR) Compreende um tipo de concreto que supera a resistência à compressão de 50 MPa nas primeiras idades, ou seja, apresenta alta resistência inicial à compressão. Para atingir essa resistência, o concreto deve ser compacto e apresentar microfissuração reduzida (TUTIKIAN; HELENE, 2011). Esse tipo é utilizado normalmente em situações que exigem maior velocidade de execução, como na indústria de pré-moldados, em estruturas convencionais ou protendidas, na fabricação de tubos e artefatos de concreto, etc. O custo unitário do CAR, quando comparado ao do concreto convencional, é bastante superior, pelo alto consumo de cimento, a incorporação de aditivo superplastificante, a adição de sílica ativa, a necessidade do uso de agregados de alta qualidade e a maior complexidade do seu uso. Contudo, a resistência superior do CAR leva a reduções do consumo de concreto, do peso de aço, das solicitações nas fundações, nas áreas de formas e de custos de manutenção da estrutura, o que pode compensar as diferenças de custos unitários, viabilizando o uso do CAR na construção civil (FREITAS, 2005 apud CAMPOS, 2015). d) Concreto de alto desempenho (CAD) Trata-se de um tipo de concreto que, além da alta resistência, tem como foco a alta durabilidade (baixa permeabilidade). Pode-se considerar um concreto de alto desempenho, em termos de resistência, como acima de 80 MPa. A baixa relação água/cimento, em geral em torno de 0,25, chegando algumas vezes a 0,20, compreende outro fator para que o seu alto desempenho. Desse modo, é necessária a utilização de aditivos superplastificantes para atingir a trabalhabilidade necessária. Apresenta como vantagem a redução da seção de pilares ou da quantidade de armadura para uma mesma seção transversal (NEVILLE; BROOKS, 2013). Concreto: características fundamentais4 e) Concreto autoadensável (CAA) Caracteriza-se como uma mistura que expele o ar aprisionado sem a ne- cessidade de vibração manual, fluindo por obstáculos, como as armaduras, preenchendo as formas. O CAA é muito útil para peças estruturais com elevada taxa de armadura, em qualquer forma de obstáculos, tanto em concretopré- -moldado quanto no moldado in loco, tendo como única limitação a necessidade de uma superfície superior horizontal. Para ser classificada dessa forma, a mistura deve apresentar fluidez e capacidade de passar entre armaduras de pequeno espaçamento e resistir à segregação (NEVILLE; BROOKS, 2013). Outros tipos, como os concretos com altos teores de adições e pozolanas, os aparentes, os coloridos, brancos, duráveis e muitos outros ainda poderiam ser citados. Em geral, há um grande número de concretos modificados atualmente. Em relação aos agregados, como compõem mais da metade do volume de concreto, sua qualidade tem de grande importância, pois podem limitar a resistência, a durabilidade e o desempenho do concreto se apresentarem propriedades indesejáveis. Os agregados para o concreto simples podem ser divididos em graúdos e miúdos, de acordo com a sua distribuição granulométrica. Consideram-se agregados graúdos aqueles cuja maior parte das partículas fica retida na peneira com abertura de malha de 4,75 mm (MEHTA; MON- TEIRO, 2014; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009). Como exemplo, pode-se citar o pedregulho natural ou a pedra britada proveniente de processos de britagem de rochas estáveis. Já os agregados miúdos são aqueles que passam na peneira de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira 75 μm (MEHTA; MONTEIRO, 2014; ASSOCIAÇÃO BRA- SILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009). Como exemplo, a areia natural quartzosa ou a artificial, também obtida a partir de processos de britagem de rochas estáveis. O diâmetro máximo de 4,75 mm é, na verdade, o diâmetro característico superior do agregado, ou seja, pode ser ultrapassado por apenas 5% da quantidade considerada, em massa (FUSCO, 2008; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009). Em geral, as areias podem ser classificadas comercialmente conforme o Quadro 1, com base na determinação do módulo de finura, que consiste na soma dos percentuais acumulados, em massa, de todas as peneiras da série normal, dividindo-se por 100 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009). A nomenclatura utilizada pode variar de acordo com a região considerada. 5Concreto: características fundamentais Fonte: Adaptado de Fusco (2008). Nomenclatura Módulo de finura (MF) Areia grossa MF > 3,90 Areia média 2,40 < MF < 3,90 Areia fina MF < 2,40 Quadro 1. Classificação da areia Do mesmo modo, os agregados graúdos podem ser classificados comer- cialmente pelas faixas de tamanho predominantes de seus grãos e diâmetros característicos máximos, conforme o Quadro 2. Ressalta-se a necessidade de sempre avaliar os diâmetros mais adequados para o método de mistura e lançamento adotados para cada situação de concretagem. Fonte: Adaptado de Fusco (2008). Nomenclatura Dimensões (mm) Diâmetro máximo característico (mm) Brita 0 4,8 a 9,5 9,5 Brita 1 9,5 a 19 19 Brita 2 19 a 25 25 Brita 3 25 a 50 50 Brita 4 50 a 76 76 Brita 5 76 a 100 100 Quadro 2. Classificação da brita Já a forma e a textura dos agregados são características importantes para a produção de concretos com bom desempenho. O arredondamento avalia a angulosidade das arestas ou dos cantos de uma partícula ou agregado, podendo ser controlado pelas resistências mecânicas e à abrasão da rocha matriz e pelo desgaste ao qual se submete a partícula. Uma Concreto: características fundamentais6 classificação geral de arredondamento pode ser verificada na norma britânica BS 812:1:1975, citada por Neville (2017), conforme o Quadro 3. Fonte: Adaptado de Neville (2017). Classificação Descrição Exemplos Arredondado Totalmente desgastado pela ação da água ou totalmente conformado por atrito Seixo de rio ou de zona litorânea; areias de deserto, de origem eólica e de zona litorânea marítima Irregular Naturalmente irregular ou parcialmente conformado por atrito com arestas arredondadas Outros seixos, flint Lamelar Espessura menor do que as outras duas dimensões Rochas lamelares Anguloso Arestas bem definidas na interseção de faces razoavelmente planas Pedras britadas de todos os tipos, talus e escória britada Alongado Em geral, anguloso; comprimento consideravelmente maior do que as outras duas dimensões Lamelar e alongado Comprimento bem maior do que a largura e largura bem maior do que a espessura Quadro 3. Classificação da forma das partículas A forma dos agregados miúdos influencia as propriedades da mistura, pois as partículas angulosas exigem maior quantidade de água para determinada trabalhabilidade. Para os agregados graúdos, a forma equidimensional é a mais desejável, pois agregados com diferenças significativas entre suas dimensões resultam em superfícies específicas maiores, preenchendo os espaços entre agregados de modo anisotrópico, o que reduz o desempenho do concreto (NEVILLE, 2017). 7Concreto: características fundamentais Já a textura da superfície do agregado afeta a sua capacidade de aderir à pasta de cimento, influenciando a demanda de água da mistura, principalmente no caso dos agregados miúdos. A textura superficial dependerá da natureza, das dimensões dos grãos e da porosidade da rocha matriz, bem como do grau das forças atuantes sobre a superfície que a tenham alisado ou tornado ásperas (NEVILLE, 2017). Em princípio, a forma e a textura superficial dos agregados influenciam significativamente na resistência do concreto, sendo a resistência à flexão mais afetada do que a resistência à compressão, com efeitos mais significativos em concretos de alta resistência (NEVILLE, 2017). A aderência entre os agregados e a pasta de cimento é importante para a resistência final do concreto, principalmente quanto à resistência à flexão. A aderência se dá, em parte, pela capacidade rugosa da superfície dos agregados de proporcionar o intertravamento com a pasta de cimento hidratada do concreto. Superfícies mais rugosas resultarão em maior aderência pelo intertravamento mecânico (NEVILLE, 2017). Cuidado especial também deve ser dado para o recebimento de agregados graúdos com sinais de sujeira ou poeira na superfície, pois esses elementos podem evitar a aderência da pasta de cimento ao agregado. Noções de traço e fator água/cimento No estado endurecido, o concreto deve apresentar as propriedades especifi- cadas pelo projetista estrutural, enquanto, no estado fresco, as propriedades são determinadas pelo tipo de obra e pelas técnicas de execução, como trans- porte, lançamento e adensamento, bem como pelas próprias características geométricas da estrutura a ser concretada. Assim, com base nesses requisitos, dimensiona-se a composição da mistura, ou estudo de dosagem, que resultará na definição do seu traço. A dosagem pode ser definida como o processo de seleção dos componentes adequados e a determinação de suas proporções com a finalidade de produzir um concreto econômico, com algumas propriedades mínimas, como traba- lhabilidade, resistência e durabilidade (NEVILLE; BROOKS, 2013). Essas Concreto: características fundamentais8 proporções podem ser expressas em massa ou volume, sendo preferível a mais rigorosa, expressa em massa seca dos materiais (TUTIKIAN; HELENE, 2011). Portanto, como exemplos, são descritos os métodos de dosagem do Instituto Brasileiro do Concreto (Ibracon) e do American Concrete Institute (ACI). O método de dosagem do Ibracon pode ser classificado como teórico- -experimental, em que uma parte é executada em laboratório, precedida por uma parte analítica de cálculo, baseada em leis de comportamento dos con- cretos. O parâmetro mais importante para o método é o fator a/c, sem exigir conhecimentos prévios sobre o cimento, as adições ou os agregados. Em geral, o método Ibracon considera que a melhor proporção entre os agrega- dos é aquela que consome a menor quantidade de água para obter um dado abatimento requerido, avaliando a interferência do aglomerante (cimento + adições) na proporção total de materiais. Os limites de aplicação do método são (TUTIKIAN; HELENE,2011): � resistência à compressão — 5 MPa ≤ fc ≤ 150 MPa; � relação a/c — 0,15 ≤ a/c ≤ 1,50; � abatimento — 0 mm ≤ abatimento ≤ autoadensável; � dimensão máxima do agregado — 4,8 mm ≤ Dmáx ≤ 100 mm; � teor de argamassa seca — 30% < α < 90 %; � fator água/materiais secos — 5% < H < 12%; � módulo de finura do agregado: qualquer um; � distribuição granulométrica do agregado: qualquer uma; � massa específica do concreto: > 1.500 kg/m3. O método de dosagem do ACI considera tabelas e gráficos elaborados a partir de valores médios de resultados experimentais, abrangendo uma classe de resistência à compressão do concreto, aos 28 dias, entre 15 MPa e 40 MPa e fatores a/c de 0,39 a 0,79. A consistência do concreto no estado fresco deve estar entre 50 mm (plástica) e 150 mm (fluida) (TUTIKIAN; HELENE, 2011). O objetivo principal do método consiste em fornecer um baixo teor de areia para misturas plásticas, possibilitando ao operador identificar se a mistura apresenta pouca ou muita argamassa, apenas visualmente. Caso seja necessário corrigir o traço pelo baixo teor de argamassa, deve-se acrescentar mais areia à mistura, mantendo-se constante o fator a/c. A desvantagem do método refere-se ao fato de que os materiais são proporcionalizados a partir de valores tabelados, que não abrangem todos os materiais existentes (TUTIKIAN; HELENE, 2011). Resumidamente, pode-se relacionar alguns princípios da dosagem dos concretos (TUTIKIAN; HELENE, 2011): 9Concreto: características fundamentais � a resistência à compressão de um concreto é explicada pela resistência da pasta de cimento em 95% dos resultados ensaiados; � a máxima resistência será, teoricamente, alcançada com uma pasta de cimento simples; � para cada dimensão máxima característica do agregado graúdo, há um ponto ótimo de resistência do concreto, crescente com a redução dessa dimensão; � a resistência à compressão dos concretos depende essencialmente do fator água/cimento (a/c); � o concreto será mais econômico quanto maior a dimensão máxima característica do agregado graúdo e quanto menor o seu abatimento. Portanto, concretos de consistência seca, para uma mesma resistência, são mais baratos que de consistência plástica ou fluida; � a consistência do concreto fresco depende diretamente da quantidade de água por m3; � para determinadas resistência e consistência, há uma distribuição gra- nulométrica ótima (relação entre agregados miúdos e graúdos), que minimiza a quantidade de pasta. Após a etapa de dosagem, define-se o traço unitário, a expressão das quantidades relativas dos componentes do concreto, que pode ser executado tanto em central de dosagem (concreto usinado) quanto na própria obra. O traço unitário das proporções dos materiais, em massa, em relação à massa de cimento (kg/kg) é assim expresso: 1:a:b:a/c Em que: � 1 = massa de cimento em relação à massa de cimento (Mc/Mc = 1); � a = massa de areia em relação à massa de cimento (Ma/Mc = a); � b = massa de brita em relação à massa de cimento (Mb/Mc = b); � a/c = massa de água em relação à massa de cimento (Mágua/Mc = a/c); Por exemplo, se determinada mistura de concreto for composta de 1 saco de cimento de 50 kg, 100 kg de areia, 200 kg de brita 1 e 25 kg de água, então tem-se: Concreto: características fundamentais10 Traço unitário: 50/50:100/50:200/50:25/50 → 1:2:4:0,50 (cimento:areia:brita:água) Quando o traço é executado na própria obra, normalmente não se medem os materiais em massa, mas em volume, como os agregados e a água de amassamento. Deve-se ressaltar que a mudança na forma de medição dos materiais, de massa para volume, normalmente resulta na redução do controle de qualidade da mistura. Assim, pode-se citar o seguinte exemplo: � traço unitário: 1:3:4:0,5 (cimento:areia:brita:água); � massa específica do cimento: ρc = 3,14 kg/dm3; � massa unitária da areia: ρa = 1,51 kg/dm3; � massa específica da areia: γa = 2,63 kg/dm3; � massa unitária da brita: ρb = 1,47 kg/dm3; � massa específica da brita: γb = 2,75 kg/dm3; � traço em massa para 1 saco de cimento de 50 kg: 50:150:200:25. O traço em massa também pode ser expresso em função de 1 saco de cimento de 50 kg e os demais materiais em volume, da seguinte maneira: 50: : : → 50 : 99,34 : 136,05 : 25150 1,51 200 1,47 25 1 Para a dosagem dos materiais em obras de menor responsabilidade, pode- -se adotar as padiolas, recipientes utilizados para a dosagem dos agregados expressos em volume unitário produzidas em madeira, compensado ou aço. Normalmente, são montadas para que consigam ser carregadas por dois operá- rios ou sobre rodas. Como referência, pode-se adotar padiolas com dimensões de base de (45 × 35) cm, e a altura dependerá do volume de cada agregado (Figura 1). 11Concreto: características fundamentais Figura 1. Exemplo de padiola. Fonte: Adaptada de Torres (2015). h 45 cm 35 cm Para facilitar o manuseio, pode-se considerar o peso máximo de uma padiola de 70 kg, podendo variar conforme a disponibilidade da mão de obra. Logo, do traço apresentado, têm-se o seguinte. Para a areia � Vpadiola = 3,50 dm ∙ 4,50 dm ∙ H → H = Vpadiola 15,75 dm3 � Padiola de areia: H = = = 6,31 dm = 63,1 cm Vpadiola 15,75 dm2 99,34 dm3 15,75 dm2 � Massa de areia/padiola: m = V ∙ ρa = (3,5 dm · 4,5 dm · 6,31 dm) · 1,51 = 150,07 kg kg dm3 � 150,05 kg 70 kg = 2,14 → 2,50 padiolas � 63,1 cm2,50 = 25,24 cm → 2,50 padiolas com 25,25 cm Para a brita � Padiola de brita: H = = = 8,64 dm = 86,4 cm Vpadiola 15,75 dm2 136,05 dm3 15,75 dm2 Concreto: características fundamentais12 � Massa de areia/padiola: m = V · ρa = (3,5 dm · 4,5 dm · 8,64 dm) · 1,47 = 200,03 kg kg dm3 � 200,03 kg 70 kg = 2,85 → 3,00 padiolas � 86,4 cm 3,00 = 28,80 cm → 3,00 padiolas com 28,80 cm Dessa maneira, para utilização em obra, o traço pode ser expresso da seguinte maneira: � 1 saco de cimento; � 2,5 padiolas de (35 × 45 × 25,25) cm de areia; � 3 padiolas de (35 × 45 × 28,80) cm de brita; � 25 litros de água. O consumo de cimento pode ser assim calculado: � Consumo cimento = 100 1 γc a γa b γb + + + a/c (para 1 m3 ou 1.000 dm3 de concreto) � Consumo cimento = 13,14 kg/dm3 3,0 2,63 kg/dm3 4,0 2,75 kg/dm3+ + = 292,94 kg/m 3. Para ter acesso a exemplos de traços de concreto para obras de pequeno porte, relacionados a suas respectivas resistências, acesse o link a seguir. https://goo.gl/NHIzAs Já o fator água/cimento influencia diretamente na porosidade capilar da mistura, que, por sua vez, interfere na durabilidade e na resistência do concreto. Os poros capilares, que formam uma rede de canais intercomunicantes por toda a massa de concreto, decorrem da evaporação do excesso de água de 13Concreto: características fundamentais amassamento. Após o endurecimento, parte dessa água evapora, formando uma rede de capilares com poros menores saturados de água e maiores com ar e vapor em seu interior, dando origem a uma película de água adsorvida ao longo das paredes. Assim, o volume de água em excesso dependerá principalmente da relação água/cimento da mistura; em menor quantidade, pode-se formar vazios resultantes da água aprisionada sob as grandes partículas de agregados ou das armaduras (FUSCO, 2008; NEVILLE, 2017). Cerca de 5% de vazios no concreto podem provocar uma redução de apro- ximadamente 30% na resistência à compressão do concreto. Até mesmo 2% de vazios podem resultar em uma diminuição de resistência superior a 10%. Logo, sob o ponto de vista de trabalhabilidade, para determinado método de adensamento, deve-se dimensionar um teor ótimo de água na mistura, de modo que a soma dos volumes de bolhas de ar e espaços decorrentes da água seja mínima. Maiores valores de massa específica relativa do concreto serão obtidos no teor ótimo de água (Figura 2) (NEVILLE, 2017). Figura 2. Influência da relação água/cimento na resistênciaà compressão do concreto. Fonte: Mehta e Monteiro (2014). 28 dias 50 40 30 20 10 0 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 Relação água/cimento 7 dias 3 dias 1 dia Re si st ên ci a à co m pr es sã o (M Pa ) Concreto sem ar incorporado Amostras: corpos de prova cilindricos de 150 x 300 mm confeccionados com cimento ASTM tipo 1 ou comum Concreto: características fundamentais14 A ausência de controle de água pode causar fissuras no concreto, pela retração hidráu- lica que ocorre durante o endurecimento da estrutura. O excesso de água é um dos catalisadores da retração. A falta de cura (procedimentos de proteção para minimizar a perda de água) e a exposição excessiva ao sol ou calor também influenciam o fenômeno. Adições, aditivos e água de amassamento As adições minerais podem ser definidas como os materiais gerados prin- cipalmente a partir de subprodutos industriais, adicionados aos materiais cimentícios [p. ex., sílica ativa, cinzas volantes, escória granulada de alto forno, metacaulim, etc. (ANDRADE, 2017)]. Sobre os possíveis efeitos das adições minerais, Andrade (2017) cita os seguintes: � auxiliam na retenção de água de amassamento, reduzindo a exsudação e a segregação no estado fluido; � reagem quimicamente como hidróxido de cálcio, produzindo silicato de cálcio hidratado (C-S-H) adicional e aumentando a resistência mecânica e durabilidade; � atuam fisicamente, proporcionando o refinamento dos poros, também contribuindo para o aumento da durabilidade. No Quadro 4, é apresentada a classificação das adições minerais de acordo com Mehta e Monteiro (2014). 15Concreto: características fundamentais Classificação Composição química e mineralógica Características dos grãos Cimentantes e pozolânicas Cinza volante com alto teor de cálcio Silicatos vítreos, contendo basicamente cálcio, alumínio e álcalis. Pequena quantidade de matéria cristalina, geralmente quartzo. Teor de carbono inferior a 2% Pó com 10% de partículas maiores que 45 μm; superfície específica de 30 a 40 m2/g e textura lisa; partículas esféricas menores que 20 μm de diâmetro Escória granulada de alto forno Silicatos vítreos, contendo principalmente cálcio, magnésio, alumínio e sílica. Em pequenas quantidades compostos de melilite Quando não processado, tem a dimensão de um grão de areia. Processado ou moído, apresenta partículas menores que 45 μm, o que corresponde a uma superfície específica de 50 m2/g. Textura rugosa Pozolanas altamente reativas Sílica ativa Sílica pura na forma não cristalina Pó finíssimo de partículas esféricas sólidas de diâmetro médio de 1 μm. Superfície específica em torno de 20 m2/g Cinza de casca de arroz queimada à temperatura controlada Sílica pura não cristalina Partículas geralmente menores que 45 μm. Altamente celulares com superfície específica de até 50 m2/g Metacaulim Calcinação da caulinita Moída até atingir um diâmetro médio de 1,5 μm Pozolanas comuns Cinza volante com baixo teor de cálcio Silicatos vítreos contendo basicamente ferro, alumínio e álcalis. Pequena quantidade de quartzo, mulita, hematita, magnetita e silimanita Pó com partículas esféricas com diâmetro médio de 20 μm. Superfície específica de 20 a 30 m2/g Quadro 4. Classificação das adições minerais (Continua) Concreto: características fundamentais16 Fonte: Adaptado de Mehta e Monteiro (2014). Quadro 4. Classificação das adições minerais Classificação Composição química e mineralógica Características dos grãos Pozolanas comuns Materiais naturais Aluminosilicatos, quartzo, feldspato, mica Partículas moídas, com diâmetro abaixo de 45 μm. Textura rugosa Pozolanas pouco reativas Escória granulada de alto-forno resfriada lentamente, cinza de grelha, cinza de casca de arroz queimada em campo Consistem basicamente de silicatos cristalinos e pequena quantidade de matéria não cristalina Devem ser moídas para que se obtenha um pó fino e se desenvolva uma atividade pozolânica (Continuação) Andrade (2017) ainda comenta que o uso de adições melhora certas carac- terísticas do material, como a impermeabilidade, a diminuição da porosidade capilar, a maior resistência a sulfatos e a redução do calor de hidratação. A NBR 12.653 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015) cita que as pozolanas são um tipo de adição mineral que, por si só, tem pouca ou nenhuma característica aglomerante, mas que, quando finamente moída e na presença de água, reage quimicamente com o hidróxido de cálcio do cimento para formar compostos com propriedades aglomerantes. A sílica ativa é um tipo de pozolana resultante do processo de fabricação de ferrosilício e silício-metálico em grandes fornos elétricos com temperaturas acima de 2.000°C. O elevado teor de sílica em sua composição confere à sílica ativa alta reatividade pozolânica, podendo contribuir na resistência e durabi- lidade do concreto em substituição parcial ao cimento (ANDRADE, 2017). Ainda segundo Andrade (2017), o metacaulim proporciona um efeito filler (preenchimento) e de densificação da zona de transição pela elevada finura desse material, podendo substituir parte do cimento Portland. Proporciona 17Concreto: características fundamentais melhorias também no estado fresco, como a maior coesão e a diminuição da exsudação. No estado endurecido, aumenta a resistência e durabilidade. Os aditivos, embora não sejam componentes essenciais da mistura do concreto, têm se tornado cada vez mais importantes e difundidos. Em alguns países, uma mistura sem aditivos é considerada quase uma exceção. Os aditivos podem oferecer significativas vantagens físicas e econômicas ao concreto, como a utilização desse material em situações em que antes existiam dificuldades consideráveis ou mesmo insuperáveis, possibilitando, ainda, maior variedade de componentes na mistura (NEVILLE, 2017). O aditivo pode ser definido como um produto químico adicionado ao concreto em casos especiais, em quantidades máximas de 5% em relação à massa de cimento, durante a mistura do próprio concreto ou outra prévia, complementar, com o objetivo de obter alguma alteração específica nas pro- priedades normais da mistura. Os aditivos podem ser de composição orgânica ou inorgânica (NEVILLE, 2017). A norma norte-americana da American Society for Testing and Materials (ASTM) C494-10 classifica os aditivos da seguinte forma (NEVILLE, 2017): � tipo A – redutor de água; � tipo B – retardador; � tipo C – acelerador; � tipo D – redutor de água e retardador; � tipo E – redutor de água e acelerador; � tipo F – redutor de água de elevado desempenho ou superplastificante; � tipo G – redutor de água de elevado desempenho e retardador ou su- perplastificante e retardador; � tipo S – desempenho específico. Em relação à forma de utilização, os aditivos podem ser empregados nos estados sólido ou líquido (forma mais comum em razão da maior capacidade de dispersão durante a mistura do concreto). Utilizam-se dosadores calibrados, adicionando-se o aditivo à água de amassamento. A seguir, serão detalhados alguns tipos de aditivos. Os aditivos aceleradores têm a função de acelerar a resistência inicial do concreto, ou seja, do seu tempo de pega e endurecimento. Esse tipo de aditivo pode ser utilizado em concretos lançados a baixas temperaturas (entre 2 e 4°C), na produção de pré-moldados (quando há a necessidade de rápida desforma) ou sem serviços urgentes de reparo. Sua utilização em temperaturas Concreto: características fundamentais18 elevadas pode causar o aumento da liberação de calor, resultando em fissuras por retração (NEVILLE, 2017). Os aditivos retardadores, ao contrário dos aceleradores, provocam um atraso no tempo de pega da pasta de cimento, retardando também o endurecimento. São úteis em concretagens em condições de altas temperaturas ambientais, situações em que o tempo de pega normal é diminuído pela temperatura ele- vada. Em geral, auxiliam nas etapasde transporte, lançamento e adensamento do concreto, prolongando o tempo de uso da mistura. Também podem auxiliar no caso de grandes concretagens com lançamentos contínuos, com retardo controlado das várias camadas de lançamento, em vez de uma construção segmentada, com juntas construtivas (NEVILLE, 2017). Os aditivos redutores de água têm a função de reduzir o teor da água da mistura, geralmente entre 5 a 10%, diminuindo, consequentemente, a relação água/cimento para uma mesma trabalhabilidade. Eles podem melhorar as propriedades do concreto no estado fresco quando produzidos com agregados de má distribuição granulométrica. O concreto que contém o aditivo redutor de água, em geral, apresenta baixa segregação e boa fluidez (NEVILLE, 2017). Os aditivos superplastificantes também são aditivos redutores de água, mas com ação significativamente maior, dando origem a concretos com valores bastante baixos de relação água/cimento. As longas moléculas dos superplas- tificantes envolvem as partículas de cimento, atribuindo-lhes cargas altamente negativas, de modo que passam a se repelir. Isso resulta na defloculação e na dispersão das partículas de cimento. Essa ação dispersante aumenta a trabalhabilidade do concreto para um fator a/c predeterminado, podendo alterar o abatimento de 75 para 200 mm, mantendo a mistura coesa. Também podem agir elevando significativamente a resistência, pela redução no fator a/c, mantendo uma trabalhabilidade normal (NEVILLE, 2017). Em essência, a água de amassamento objetiva produzir uma mistura com trabalhabilidade adequada, bem como hidratar o cimento ou parte dele, con- forme visto anteriormente. A água estará envolvida em toda a vida útil do concreto; excluindo-se as ações resultantes do carregamento, a maioria das ações atuantes no concreto em serviço envolve a água, seja ela pura, seja transportando sais e sólidos. A água de amassamento também atua nos se- guintes aspectos e etapas: reações de pega e hidratação, exsudação, retração por secagem, fluência, ingresso de sais, ruptura brusca de concretos de relação a/c muito baixa, colmatação, manchamento superficial, ataque químico do concreto, corrosão de armaduras, carbonatação, reação álcali-agregado, entre outros (NEVILLE, 2017). 19Concreto: características fundamentais Em qualquer situação, deve-se sempre considerar o controle rigoroso da composição química dos aditivos empregados para a obtenção de efeitos específicos. A água destinada ao amassamento do concreto deve ser isenta de impurezas capazes de prejudicar o desempenho do concreto. De acordo com a NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), águas potá- veis são consideradas satisfatórias. Caso sejam utilizadas águas não potáveis, deve-se realizar controles laboratoriais, para identificar o nível de matéria orgânica, os resíduos sólidos existentes e os teores de sulfatos (normalmente expressos em íons SO4 2–) e de cloretos (expressos em íons Cl–) (FUSCO, 2008). Neville (2017) cita que águas com pH entre 6 e 8, ou até mesmo 9, que não tenham sabor salobro, são adequadas para o uso, além do fato de que colora- ções escuras ou mau cheiros não significam, necessariamente, a existência de substâncias deletérias. O autor ainda comenta que uma maneira simples de verificar se a água é adequada consiste em comparar o tempo de pega do cimento e a resistência de cubos de argamassa utilizando a água em questão com os resultados obtidos com águas reconhecidas como “boas” ou destiladas. Uma tolerância de cerca de 10% é considerada satisfatória, tendo em vista as variações aleatórias de resistência. As águas naturais levemente ácidas são inofensivas, porém aquelas que contêm ácidos húmicos ou orgânicos podem refletir negativamente no processo de endurecimento do concreto. Essas águas, e as águas altamente alcalinas, devem ser ensaiadas. Águas salobras, que contêm cloretos e sulfatos, quando não excedem 500 ppm e 1.000 ppm de SO3, respectivamente, são consideradas inofensivas. Águas com grandes quantidades de cloretos (como a água do mar) tendem a gerar umidade constante e eflorescências, questão ainda mais significativa quando da presença de armaduras no concreto, já que estes podem induzir a corrosão das armaduras (NEVILLE, 2017). ANDRADE, D. S. Microestrutura de pastas de cimento Portland com nanossílica coloidal e adições minerais altamente reativas. 2017. 322 f. Tese (Doutorado em Estruturas e Cons- trução Civil)– Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília, Brasília, 2017. Dis- ponível em: <http://repositorio.unb.br/handle/10482/31070>. Acesso em: 30 set. 2018. 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