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1 Profª Fernanda dos Santos Gentil Controle Tecnológico de Concreto Aula 1 Conversa Inicial Diante da relevância do concreto para a área da construção civil, é de extrema importância o aprofundamento dos conhecimentos a respeito da composição e das características do concreto, devido a inúmeros fatores É um material versátil É de fácil produção e manuseio É um material durável Em comparação com outros componentes da construção civil, é um dos mais econômicos Controle Tecnológico do Concreto O controle tecnológico do concreto tem como objetivo verificar se os materiais empregados na elaboração do concreto atendem às suas respectivas normas, como a NBR 12.655:2015 Tal norma estabelece condições para propriedades do concreto fresco e endurecido e suas verificações; composição, preparo e controle do concreto; aceitação e recebimento do concreto “O concreto para fins estruturais deve ter definidas todas as características e propriedades de maneira explícita, antes do início das operações de concretagem” (NBR 12.655:2015) Considerando a execução do concreto dosado em central, também é de extrema importância garantir a qualidade desse material em toda a sua cadeia de produção. Para reger tal controle, existe a NBR 7.212:2012 1 2 3 4 5 6 2 Controle tecnológico: as responsabilidades da cadeia PROJETISTA CONCRETEIRA LABORATÓRIO DE CONTROLE CONSTRUTORA Especificação das características dos materiais Conhecimento do sistema construtivo Atendimento às normas técnicas Integração entre todos os projetistas Execução de ensaios normativos para avaliação do concreto nos estados fresco e endurecido Equipamentos Mão de obra qualificada Agilidade Confiabilidade Procedimentos Fornecer concretos que atendam às normas e especificações técnicas Tecnologia Equipe técnica Equipamentos Logística Aquisição de concretos que atendam às normas e especificações técnicas, pagando preço justo Correta aplicação Respeito às características Mão de obra qualificada Procedimentos Existem muitos fatores que influenciam na qualidade final do concreto Qualidade dos componentes (cimento, água, agregados, aditivos) Dosagem Homogeneidade e mistura dos materiais Processo de cura Duração do material Umidade Temperatura Aplicação Adensamento e ar aprisionado Concreto Segundo Mohamad et al. (2022) O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo devido às suas vantagens únicas em relação a outros materiais Os principais motivos de sua fama são a excelente característica mecânica e o preço acessível do concreto Estima-se que o concreto convencional produz cerca de 6 bilhões de toneladas por ano em todo o mundo O principal objetivo do concreto “É oferecer materiais resistentes e duráveis que combinados com tecnologia e aditivos permitissem o desenvolvimento e inovação do material, com a finalidade de reforçar ou melhorar certas características, ampliando suas possibilidades de uso” (Restrepo, 2013, p.2) 7 8 9 10 11 12 3 No final do século XIX, os sistemas construtivos mais utilizados eram os alicerces de madeira e de alvenaria A alvenaria era mais viável por proporcionar maior resistência frente às estruturas de madeira, as quais apresentavam problemas de durabilidade e combustão (Carvalho, 2008) Origem do concreto Conforme Carvalho (2008) Para a execução da alvenaria, era necessário buscar um material que contribuísse para a junção do sistema Foi a partir desta necessidade que foram desenvolvidas a argamassa e seus aglomerantes Observa-se este fato, primeiramente, com as civilizações egípcias, que utilizaram, juntamente com este instrumento, o gesso calcinado A descoberta de procedimentos adequados possibilitou as construções de estruturas com rochas que passaram a ser usadas com tecnologias por volta de 2750 a.C. no Egito Este componente permaneceu como líder dos materiais estruturais por 4.500 anos, até a chegada do aço e das armações metálicas Os egípcios projetaram a Pirâmide de Khufu, considerada uma das sete maravilhas da antiguidade, com 147m de altura (Isaia, 2010) Monika/Adobre stock Outra civilização que proporcionou muitos benefícios para a sociedade foi a romana, a qual foi responsável pela criação da indústria da construção Os romanos descobriram um novo material que ajudou no desenvolvimento da engenharia, o opus caementicium, que é composto por uma mistura de cinza pozolânica com argamassa de cal Opus caementicium é “Uma espécie de pó que, por sua natureza, possibilita coisas admiráveis. Ocorre na região de Baias ou nos campos das cidades ao redor do monte Vesúvio. Misturado à cal e ao pedrisco, não somente confere firmeza a todo edifício, como, também, ao se construírem diques no mar, solidificam embaixo d’água” (Pollio apud Revista Tecnológica, 2008, p. 20) 13 14 15 16 17 18 4 A civilização romana utilizou o opus caementicium para a construção de aquedutos, termas, estradas e sistemas de esgoto para dar vazão à água servida para a população Por mais que os povos gregos e romanos, por meio de suas descobertas, proporcionassem o progresso das construções, eles guardaram em sigilo algumas fórmulas que contribuiriam para a expansão de seus cimentos Segundo Carvalho (2008) Devido a este acontecimento, houve o declínio de suas civilizações, e suas fórmulas ficaram perdidas no tempo Como consequência disso, no período da Idade Média, agravou-se a qualidade dos cimentos, e esse material praticamente teve que ser desenvolvido novamente Com a origem do cimento romano, nos anos de 1824, Joseph Aspdin obteve a patente deste componente com o objetivo de produzir a pedra artificial Aspdin estabeleceu esta descoberta com o nome de cimento Portland, pois este material era semelhante à pedra calcária que era extraída nas pedreiras da Península de Portland O cimento Portland foi utilizado com grande sucesso na obra do primeiro túnel sob o rio navegável Tamisa. Primeiramente, executaram o projeto com o uso do cimento romano, mas este material não suportou os esforços solicitantes, e, assim, houve o desabamento do teto, que matou trabalhadores (Carvalho, 2008) Na presença de água, o cimento Portland juntamente com os outros aglomerantes do concreto, forma uma pasta a qual envolve os agregados para produzir um material que, nos primeiros momentos, apresenta-se em um estado mais fluido. Com o passar das horas, a mistura endurece, adquirindo resistência mecânica para suportar os carregamentos solicitados (isaia, 2010) Conforme Mehta e Monteiro (1994), diversos estudos e experimentos chegaram à conclusão de que a composição do concreto deveria conter Agregado miúdo (areia) que apresenta granulometria menor que 4,8 mm Agregado graúdo (pedra brita) que apresenta tamanho maior que 4,8 mm 19 20 21 22 23 24 5 Cimento, que é um material fino e, em contato com outros componentes, passa a adquirir propriedades ligantes A água é um componente de construção que influencia diretamente na qualidade e segurança da obra. Ela está diretamente relacionada com a consistência do produto final Com o desenvolvimento da tecnologia, surgiram os aditivos, que apresentam a capacidade de alterar as propriedades do concreto em estado fresco ou endurecido, ampliar as qualidades e minimizar os pontos fracos da mistura A evolução do cimento Portland contribuiu para o surgimento do concreto armado, que é um material feito, em seu interior, de armações com barras de aço. Essas armações são importantes para resistir aos esforços de tração. Esta descoberta iniciou, em 1849, com Joseph Louis Lambot (Kaefer, 1998) Outro pesquisador que contribuiu para o desenvolvimento do concreto armado foi Joseph Monier, que estudou as características dos materiais para poder combiná-los corretamente (Carvalho, 2008) Na metade do século XX, o concreto armado, em diversos países, proporcionou a construção dos materiais estruturais na construção civil O concreto armado possibilitou o surgimento do concretoprotendido, que apresenta, por meio da tração de cabos de aço, pretensões que possibilitam a anulação das resultantes do carregamento (Isaia, 2010) Com o passar do tempo, houve um aumento da demanda das construções, e o concreto passou a ser o material mais importante da cadeia produtiva da construção civil e o mais difundido em todas as partes do mundo (Instituto Brasileiro do Concreto, 2009) Relação de produção de cimento no ano de 2020 22.489 20.850 6.060 4.917 4.100 3.243 1.866 1.718 987 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 P ro d u çã o ( m ilh õ es d e to n .) País Fonte: Elaborado com base em Mohamad et al. (2022) 25 26 27 28 29 30 6 Componentes do concreto NorGal/Adobe stock dule964/Adobe stock Swapan/Adobe stock wuttichok/shutterstock willyam/Adobe stock Os agregados são responsáveis pela massa unitária do concreto, pelo módulo de elasticidade e pela estabilidade dimensional Existem outros fatores que influenciam na resistência do concreto, que são: o tamanho, a forma, a textura da superfície, a granulometria e a mineralogia (Mehta; Monteiro, 1994) Outro componente importante é a água, a qual, se for utilizada em excesso, proporciona que as impurezas provenientes da água de amassamento afetem a resistência e o tempo de pega e contribui para que ocorra o fenômeno de eflorescência e a corrosão da armadura protendida (Mehta; Monteiro, 1994) Em relação ao tipo de cimento, é interessante mencionar que a Portland Cement Association (Associação de Cimento Portland) estabeleceu faixas de resistência que levam em consideração o efeito da relação água/cimento e os tipos de cimentos sobre misturas de concreto com e sem ar incorporado (Mehta; Monteiro, 1994) O concreto é um material que passa por algumas fases que se classificam em âmbitos e, entre eles, o âmbito macroscópico e o microscópico O âmbito macroscópico está relacionado com os agregados e a pasta endurecida. A composição é considerada bifásica O âmbito microscópico aborda a estrutura do concreto de forma bastante complexa e heterogênea nos quesitos porosidade, quantidade de água e tempo de hidratação (Vanderlei, 2014) No âmbito microscópico está a zona de transição, que é considerada a terceira fase. É o momento mais fraco e mais complexo da mistura e apresenta grande volume de vazios capilares e hidróxido de cálcio, bem como presença de microfissuras (Vanderlei, 2014) Jefferson Schnaider 31 32 33 34 35 36 7 Cimento Portland O cimento Portland é constituído, principalmente, de material calcário, como a pedra calcário, e de alumina e sílica encontradas sob a forma de argila (Neville, 2015) Fabricação Além do clínquer Portland e do gesso para regular a pega do cimento Portland, também existe, na sua composição, adição de uma ou mais matérias-primas, como escória granulada de alto-forno, materiais pozolânicos ou fíler calcário, levando em consideração o tipo de cimento a ser utilizado (Battagin; Battagin, 2017) Processo de fabricação Extração das matérias-primas para a produção do clínquer Moagem da matéria-prima, com posterior mistura e queima em forno rotativo a uma temperatura de ≈ 1.400 °C O material sofre a sinterização e funde, formando bolas denominadas clínquers Faizzamal/Shutterstock Para finalizar a produção, o clínquer é resfriado, encaminhado para a moagem final para alcançar a finura específica. Nesta etapa, são incorporadas as demais matérias-primas em função do tipo do cimento, como sulfato de cálcio, escória de alto-forno, materiais pozolânicos e materiais carbonáticos (Battagin; Battagin, 2017) Elias Aleixo Em outros tipos de forno a calcinação é feita dentro do forno rotatório Resfriamento do clínquer Moagem Φ < 80 μm Britagem Φ < 25 mm Exploração de Jazida Moagem final Φ< 80 μm Estocagem do clínquer No processo de fabricação "molhada" (wet) a mistura das matérias primas (c), a moagem (d) e a estocagem (k) são efetuadas com as matérias primas formando uma lama. 37 38 39 40 41 42 8 Existe, geralmente, a formação de quatro compostos químicos considerados os principais componentes do cimento Composição química COMPOSTO CONSTITUIÇÃO SÍMBOLOS Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 C3S Alita Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 C2S Belita Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 C3A Dendrites Ferroaluminato tetracálcio 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF Ferrita Fonte: Elaborado com base em Neville (2015) Conforme Jordani (2020) O silicato tricálcico (C3S) e o silicato dicálcico (C2S) são mais encontrados nos clínqueres de cimento Portland Ambos apresentam, na sua composição, pequenas quantidades de íons de magnésio, alumínio, ferro, potássio, sódio e enxofre As formas impuras desses silicatos são chamadas de alita e belita, respectivamente A estrutura da belita é irregular, os vazios formados na sua composição são menores e, devido a isso, é considerada menos reativa do que a alita Na composição do cimento, o C3S encontra-se aproximadamente 75% exposto, exercendo funções importantes nas características de endurecimento, como na taxa de desenvolvimento da resistência nas primeiras idades. Já o C2S é responsável pelo ganho de resistência ao longo do tempo O aluminato tricálcico (C3A) é o principal aluminato do clínquer de cimento Portland Os compostos C3A e ferroaluminato tetracálcio (C4AF), em sua composição, apresentam quantidades relevantes de magnésio, sódio, potássio e sílica Esses compostos apresentam grandes vazios estruturais na sua composição, contribuindo para que possuam alta reatividade O silicato de cálcio hidratado (C-S-H) compõe entre 50 e 60% do volume de sólidos de uma pasta de cimento Portland hidratada, sendo responsável pelas suas propriedades mecânicas (Jordani, 2020) Já o hidróxido de cálcio (CH), também chamado de portlandita, é encontrado na pasta de cimento aproximadamente entre 20 e 25% do volume de sólidos. Diferentemente do C-S-H, ele apresenta pequena colaboração na resistência (Jordani, 2020) Outros componentes químicos são formados na produção do cimento, como MgO (Óxido de magnésio), TiO2 (Dióxido de Titânio), Mn2O3 (Óxido de manganês), K2O (óxido de potássio) e Na2O (óxido de sódio) – uma porcentagem reduzida de massa do cimento 43 44 45 46 47 48 9 A definição da palavra hidratação na área da química do cimento está relacionada ao conjunto de alterações que acontecem quando o cimento anidro é combinado com a água (Jordani, 2020) Cimento anidro: é todo aquele que ainda não foi colocado em contato com a água e, dessa forma, ainda não foi hidratado para que ocorra a reação de endurecimento Hidratação As reações que transformam o cimento Portland em agente ligante acontecem na pasta de água e no cimento, ou seja, na presença de água, os silicatos e aluminatos formam produtos de hidratação, que, com o passar do tempo, formam uma massa firme e resistente, conhecida como pasta de cimento endurecida (Neville, 2015) A hidratação do cimento Portland pode ocorrer por meio de dois mecanismos Dissolução-precipitação: refere-se à dissolução de compostos anidros em seus constituintes iônicos, formação de hidratos na solução. Em virtude da sua baixa solubilidade, há a precipitação de hidratos resultantes da solução supersaturada Topoquímico: as reações ocorrem diretamente na superfície dos componentes do cimento anidro sem que os compostos estejam em solução. No caso, em estágios seguintes, quando a mobilidade iônica na solução se torna restrita, a hidratação da partícula residual de cimento pode ocorrer por reações no estado sólido (Lyra, 2010) É quando acontece a mistura do cimento com a água, ocorrendo a dissolução dos sulfatos alcalinos que liberam íons K+, Na+ e SO42- Também nesta etapa se inicia a dissolução das fases anidras C3S, C3A e C4AF A hidratação das partículas é responsável pela formação do primeiro pico de liberação de calor Hidratação – estágio inicial Neste estágio, forma-se uma camada de C-S-H sobre as partículas de cimento, com liberaçãode íons Ca2+ e OH- em solução Juntamente com os íons Ca2+ e SO42- presentes na solução, acontecem reações com C3A e C4AF dissolvidos Há a formação de um gel amorfo, rico em aluminato, sobre a superfície dos grãos de cimento com o aparecimento de agulhas da fase etringita (AFt) sobre o gel e na solução (Lyra, 2010) 49 50 51 52 53 54 10 Ocorre a hidratação da cal livre (CaO) e uma reação de baixa intensidade com a alita Nesta etapa, acontece o que se chama de período dormente, ou seja, há uma desaceleração da velocidade das reações em virtude da deposição de gel hidratado sobre os grãos, formando uma barreira entre as fases anidras e a fase aquosa Hidratação – período de indução O período dormente ocorre por um intervalo de tempo entre 30 minutos e 3 horas. Passado esse prazo, a barreira sobre o grão de cimento se rompe e acaba coincidindo com a nucleação e o crescimento de C-S-H e Ca (OH)2 (Lyra, 2010) Nucleação é o “surgimento de pontos de precipitação de estruturas cristalinas ou amorfas na solução ou na superfície do material” (Maciel, 2017, p.21) Ocorre uma intensa liberação de calor por parte do desenvolvimento da hidratação e uma rápida formação de C-S-H e hidróxido de cálcio, com o decrescimento da concentração de íons Ca2+ na solução Decaimento da concentração dos íons SO42- em solução e ocorrência da dissolução total do sulfato de cálcio Hidratação – estágio de aceleração No período da aceleração, ocorre a pega, caracterizando o pico máximo de calor liberado (Lyra, 2010) Adsorção é a ligação entre os íons ou outras unidades moleculares em uma superfície sólida (Maciel, 2017) A taxa de reação decresce progressivamente, e a hidratação passa a ser controlada pelo mecanismo de difusão iônica ou por reação topoquímica A formação do C-S-H e do hidróxido de cálcio acontece de forma mais lenta, e a hidratação da belita passa a ser mais relevante (Lyra, 2010) Difusão é o “transporte dos íons dissolvidos através da solução de poros entre as partículas das suspensões cimentícias” (Maciel, 2017, p.21) Hidratação – estágio de desaceleração Há reação da fase AFt com o C3A e o C4AF, formando o monossulfoaluminato de cálcio (AFm) O fim da hidratação é alcançado quando os grãos de cimento se hidratam por completo ou, então, quando não existir mais a presença de água para ocorrer reações de hidratação (Lyra, 2010) Hidratação – estágio final 55 56 57 58 59 60 11 Conforme Neville (2015): É a passagem de um estado fluído para um estado rígido Por meio da utilização do aparelho de Vicat, é possível medir a resistência à penetração de uma agulha na pasta de cimento Tal ensaio é regulamentado pela NBR 16.607:2017 Pega A partir do tempo de pega do cimento, é possível saber o tempo disponível para realizar o manuseio do material, a mistura, o transporte, o lançamento e o adensamento Pega X Endurecimento Endurecimento se refere o aumento de resistência de uma pasta de cimento após ter ocorrido a etapa de pega Em todo o processo de pega, há mudanças de temperatura na pasta de cimento O início da pega apresenta uma rápida elevação da temperatura, e o final da pega é quando ocorre o pico da temperatura A finura refere-se ao tamanho dos grãos do produto. Saber o seu diâmetro possibilita ter o controle da velocidade da reação de hidratação, pois tais dimensões influenciam nas qualidades da pasta, da argamassa e do concreto A finura é determinada como resíduo em peneiras padrão como a de malha n. 200 (75 𝜇𝑚) e a de malha n. 325 (45 𝜇𝑚) Módulo de finura Quanto mais fino for o cimento, mais rápida será sua reação, melhor sua resistência nas primeiras idades, menor a exsudação, menor a segregação e maior a coesão, a impermeabilidade e a trabalhabilidade A distribuição granulométrica do cimento: análise da área superficial do cimento pelo método Blaine de permeabilidade ao ar (NBR 16.372:2015) O calor de hidratação é a quantidade de calor, em Joules/grama ou caloria/grama de cimento não hidratado, que se desprende na hidratação completa a uma certa temperatura (Neville, 2015) Calor de hidratação 61 62 63 64 65 66 12 Segundo Mehta e Monteiro (2008) O calor de hidratação pode ser desfavorável quando se está trabalhando com estruturas de concreto-massa O calor de hidratação pode ser favorável em concretagem no inverno, quando temperaturas ambientes podem estar baixas para fornecer energia de ativação para as reações de hidratação COMPOSTO CALOR DE HIDRATAÇÃO A UMA DADA IDADE (cal/g) 3 dias 9 dias 13 dias Silicato tricálcico (C3S) 58 104 122 Silicato dicálcico (C2S) 12 42 59 Aluminato tricálcico (C3A) 212 311 324 Ferroaluminato tetracálcio (C4AF) 69 98 102 Fonte: Elaborado com base em Mehta e Monteiro (2008). O aumento do calor de hidratação proporciona a formação de maior quantidade de C3S e C3A e se obtém um cimento mais fino Haverá uma diminuição do calor de hidratação do cimento ao se adicionar, em sua composição, escórias, pozolanas e cinzas volantes Cimento CP I (cimento Portland comum) Praticamente não é utilizado no Brasil Muito utilizado nos Estados Unidos Não possui qualquer tipo de adição na sua composição, apresenta apenas o gesso É empregado em pesquisas quando se pretende observar o comportamento da pasta de cimento sem a influência das adições Tipos de cimento Cimento CP II (cimento Portland composto) Mais empregado no Brasil É semelhante ao CP I, diferindo apenas na proporção de adições recebidas CP II – F (cimento Portland Composto com adição de material carbonático) CP II – E (cimento Portland Composto com adição de escória) CP II – Z (cimento Portland Composto com adição de material pozolânico) Cimentos CP III (cimento Portland de alto-forno) e CP IV (cimento Portland pozolânico) Proporcionam ao concreto menor calor de hidratação Maior resistência ao ataque por sulfatos e cloretos Maior resistência à compressão em idades mais avançadas e maior resistência à tração e à flexão 67 68 69 70 71 72 13 Segundo Battagin e Battagin (2017), ambos os cimentos: Contribuem para maior estabilidade, durabilidade e impermeabilidade Apresentam, em suas composições, baixos teores de C3S e elevados teores de C2S São recomendadas as seguintes utilizações do cimento CP III e CP IV (Battagin; Battagin, 2017) Obras de concreto-massa, como barragens e peças de grandes dimensões Obras em contato com ambientes agressivos por sulfatos, terrenos salinos, entre outros Tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais Concretos com agregados reativos; pilares de pontes ou obras submersas em contato com águas correntes puras Obras em zonas costeiras ou em água do mar; pavimentação de estradas e pistas de aeroportos CP V – ARI (cimento Portland de alta resistência inicial) Cimento com maior teor de C3S Material mais fino em comparação com os demais cimentos Apresenta maior teor de C3A, o que proporciona ao concreto atingir elevadas resistências já nas primeiras idades, (indústria de pré-moldados e aplicação de protensão) Entretanto, com o passar dos dias, a velocidade da aceleração da resistência vai sofrendo um decréscimo, e os valores finais são próximos aos obtidos para os demais tipos de cimento a idades avançadas (Battagin; Battagin, 2017) Recomenda-se a utilização do cimento CP – RS (cimento Portland resistente a sulfatos) Em obras que estarão em contato com ambientes agressivos por sulfatos Em tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos (esgoto e efluentes industriais) (Battagin; Battagin, 2017) 73 74 75 76 77 78 14 CP- BC (cimento Portland de baixo calor de hidratação) Apresenta taxas lentas de evolução de calor É muito utilizado no interior de grandes estruturas de concreto, pois irá contribuir para a diminuição da temperatura no interior dessas obras, evitando o aparecimento de fissuras de origem térmica Gera até 260 J/g e até 300 J/g aos 3 dias e 7 dias de hidratação, respectivamente (AssociaçãoBrasileira de Cimento Portland, 2002) CP-B (cimento Portland branco) “É um tipo de cimento que se diferencia dos demais pela coloração. A cor branca é conseguida a partir de matérias-primas com baixos teores de óxidos de ferro e manganês e por condições especiais durante a fabricação, especialmente com relação ao resfriamento e à moagem do produto” (Associação Brasileira de Cimento Portland, 2002 https://cimento.org/cp-b-cimento- portland-branco/) DESIGNAÇÃO NORMALIZADA SIGLA CLASSE DE RESISTÊNCIA CLÍNQUER + SULFATOS DE CÁLCIO ESCÓRIA GRANULADA DE ALTO-FORNO MATERIAL POZOLÂNICO MATERIAL CARBONÁTICO Cimento Portland Comum CP I 25, 32 OU 40 95 - 100 0 - 5 CP I - S 90 - 94 0 0 6 - 10 Cimento Portland composto escória granulada de alto-forno CP II - E 51 - 94 6 - 34 0 0-15 Cimento Portland composto com material pozolânico CP II - Z 71 - 94 0 6 - 14 0-15 Cimento Portland composto com material carbonático CP II - F 75 - 89 0 0 11 - 25 Cimento Portland de alto-forno CP III 25 - 65 35 - 75 0 0 - 10 Cimento Portland pozolânico CP IV 45 - 85 0 15 - 50 0 - 10 Cimento Portland de alta resistência inicial CP V ARI 90 - 100 0 0 0 - 10 Cimento Portland branco Estrutural CPB 25, 32 OU 40 75 - 100 - - 0 - 25 Não estrutural - 50 - 74 - - 26 – 50 Fonte: Elaborado com base na NBR 16.697 (Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2018). Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland (2002). Resistência aos 28 dias (MPa)Tipo de cimento Composição Adição CP XX – X – R 60 50 40 30 20 10 R es is tê n ci a à co m p re ss ão ( M P a) 1 3 7 28Idade (dias) CP II CP I-S CP V CP III CP IV Adições A produção de cimentos Portland com adições minerais apresenta diversas vantagens técnicas Maior durabilidade de estruturas de concreto Baixa permeabilidade Resistência ao ataque de cloretos e sulfatos Prevenção das reações álcali-agregado 79 80 81 82 83 84 15 Elevada resistência à compressão em idades posteriores, além de diversificar as aplicações e características do cimento As adições preservam o ambiente ao aproveitar resíduos e diminuir a extração de matéria-prima e as emissões de gases de efeito estufa (Battagin; Battagin, 2017) O sulfato de cálcio na forma de hemidratado é conhecido como gesso na construção civil O gesso é encontrado sob a forma de gipsita (CaSO4.2 H2O) Objetivo: aumentar o tempo de pega e de endurecimento, como resultado de sua ação em retardar algumas das reações de hidratação Sulfato de cálcio Ihor Matsiievskyi/Shutterstock O ferro fundido (gusa) e a escória líquida são produzidos a partir do tratamento em alto-forno de minério de ferro As escórias líquidas resfriadas com água (granuladas) ou com aspersão de ar e água formam nódulos vítreos e apresentam propriedades hidráulicas latentes Escória de alto-forno A adição da escória de alto-forno no cimento Portland proporciona melhorias em algumas propriedades do cimento: maior durabilidade e maior resistência em idades mais avançadas (Battagin; Battagin, 2017) Marina Gordejeva/Adobe stock Os materiais pozolânicos são silicosos ou sílico-aluminosos, tendo pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas, finamente pulverizados e na presença de água, reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente, formando produtos com capacidade cimentante (Oliveira, 2010) Materiais pozolânicos hcast/Adobe stock O fíler calcário é um material carbonático finamente dividido, que tem a finalidade de tornar os concretos e as argamassas mais trabalháveis, pois suas partículas apresentam dimensões adequadas para se posicionar entre os grãos dos demais componentes do cimento, funcionando como um lubrificante (Battagin; Battagin, 2017) Fíler calcário RHJ/Adobe stock 85 86 87 88 89 90 16 Aditivos Os aditivos químicos são produtos usados em pequenas quantidades nos concretos de cimento Portland e contribuem para a ocorrência de modificações nas propriedades da mistura O intuito da utilização dos aditivos é obter um produto com maior qualidade, ou seja, dependendo da necessidade, com maior trabalhabilidade, com maior resistência às solicitações mecânicas e químicas, mais duráveis e até mais econômicos (NBR 11768:2011) A utilização do ar incorporado Facilita o lançamento do concreto Aumenta a coesão Diminui a exsudação Impede a sedimentação dos grãos inertes presentes nos agregados Incorporadores de ar Obstrui possíveis passagens por onde a água poderia percolar, rompendo a aderência matriz-agregado Melhora a durabilidade do concreto no sentido da diminuição de sua permeabilidade Reduz a resistência mecânica do concreto O aditivo redutor de água reduz a quantidade de água necessária para a obtenção de um concreto de certa consistência Tais aditivos empregados no concreto no estado endurecido aumentam as resistências mecânicas pela redução do fator água/cimento para a mesma trabalhabilidade (Fioratti, 2022) Redutores de água Na utilização desses aditivos no concreto no estado fresco, as contribuições são (Fioratti, 2022) Redução do consumo de água para a mesma plasticidade Aumento da plasticidade para a mesma quantidade de água de mistura Para o mesmo abatimento (slump), o concreto usualmente apresenta melhor trabalhabilidade, menor segregação e, consequentemente, melhores condições de adensamento e bombeamento 91 92 93 94 95 96 17 O princípio desses aditivos é o aumento das propriedades mecânicas e a redução da porosidade provenientes da diminuição da quantidade de água aplicada no preparo do concreto Os concretos com a presença desses aditivos são mais densos e, dessa forma, são mais resistentes a elementos agressivos (Fioratti, 2022) Dispersantes – fluidificantes Segundo Fioratti (2022), a utilização dos retardadores de pega Possibilita o não aparecimento de juntas frias nas concretagens de grande porte Proporciona a existência de resistências homogêneas em todas as seções, em concretagens de grandes volumes Permite que haja concretagem em dias de altas temperaturas Modificadores de pega Conforme Fioratti (2022) A utilização dos aceleradores do tempo de pega contribui para que os materiais apresentem uma evolução rápida das resistências nas primeiras idades, entretanto, as resistências finais sofrem uma redução Há também o aumento da variação de volume e diminuição da resistência do material aos sulfatos Pode contribuir para o aparecimento da corrosão de barras de aço quando o recobrimento de concreto é insuficiente Tais aditivos têm a capacidade de tornar o concreto praticamente impermeável Absorção capilar: são substâncias que, na presença da cal liberada no processo de hidratação do cimento, fixam-se tanto nas paredes dos poros quanto nas de pequenos capilares e, ao secar, formam uma fina película, contribuindo para que o concreto seja repelente à água Impermeabilizantes Os aditivos com a atuação de reduzir a porosidade são pós muito finos que têm como objetivo obstruir a passagem de água pelos poros ou pelas fissuras (Fioratti, 2022) São responsáveis por produzir a expansão do concreto durante o período da hidratação Existem dois tipos: geradores de gás e estabilizadores de volume O alumínio em pó é um dos mais usuais aditivos geradores de gás. É muito empregado nos reparos de estruturas com a finalidade de melhorar a aderência do aço Expansores 97 98 99 100 101 102 18 Os aditivos estabilizadores de volume reagem com o cimento durante o processo de hidratação, o qual tem um comportamento expansivo no material utilizado, com o objetivo de compensar a retração (Fioratti, 2022) 103
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