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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL:MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL: CONCRETOS E ARGAMASSASCONCRETOS E ARGAMASSAS CONCRETO: PROPRIEDADES ECONCRETO: PROPRIEDADES E APLICAÇÕESAPLICAÇÕES Autor: Me. Ítalo Vale Monte Júnior Revisor : Paula de L ima Sa lum IN IC IAR introdução Introdução Nesta unidade, você estudará as características e aplicações do concreto, que pode ser de�nido como uma argamassa com agregado graúdo. Embora contemos com essa simplória de�nição, são complexas as reações resultantes da combinação dos materiais que compõem o concreto, sendo a interação entre eles in�uenciada por propriedades físico-químicas desse material e também fatores ambientais, como o clima da região. O concreto é um material de construção largamente utilizado pela humanidade, o que torna o conhecimento das suas propriedades um aspecto importante para melhor aplicação, resultando em construções mais duráveis. Mesmo em aplicações convencionais, o concreto precisa de atenção no preparo, transporte, lançamento, adensamento e acabamento. Essas etapas in�uenciarão as propriedades atingidas pelo material nos estados fresco e endurecido. Na visão de Helene e Andrade ( apud ISAIA, 2010), a descoberta no século XIX e seu uso intensivo no século XX tornaram o concreto o material mais consumido pelo homem depois da água, revolucionando a arte de projetar e construir estruturas cuja evolução sempre esteve associada ao desenvolvimento da humanidade. Na Antiguidade, os concretos eram produzidos com aglomerantes naturais, principalmente a cal e as pozolonas. É relatado por Isaia (2011) que, possivelmente entre os séculos IX e VII a.C., a cal já era conhecida como material de revestimento e era misturada com pedra para construir pisos de concreto. Embora não mencione a cronologia, Neville (2016) a�rma que o primeiro concreto da história foi produzido por gregos e romanos a partir de calcário calcinado; mais tarde, as duas civilizações aprenderam a adicionar areia e pedra fragmentada ou fragmentos de tijolos ao calcário e à água. A tecnologia do concreto foi trazida para o Brasil pelo engenheiro alemão Lambert Riedlinger, fundando em 1912 a Cia. Construtora de Cimento Breve HistóricoBreve Histórico Armado. Riedlinger foi responsável pela formação de técnicos brasileiros, destacando-se Emilio Baumgart, que �cou conhecido como o “Pai do Concreto Armado do Brasil” (ISAIA, 2011, p. 21). Helene e Andrade ( apud ISAIA, 2010) destacam a estátua do Cristo Redentor no Rio de Janeiro como importante estrutura em concreto armado no Brasil. A estátua, inaugurada em 1931 (considerada patrimônio histórico da humanidade desde 1937), foi construída in loco no alto da encosta, sendo os materiais transportados pelos trilhos do trenzinho do Corcovado. praticar Vamos Praticar A argamassa de cal não endurece sob a água; para construções submersas, os romanos moíam a cal em conjunto com cinza vulcânica ou telhas de barro cozido �namente moídas. A (______) e a alumina contidas na cinza e os fragmentos de telha reagiam com a cal e produziam o que se tornou conhecido como “cimento pozolânico” (NEVILLE, 2016, p. 1). Fonte: NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto . 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2016. Com base na transcrição do texto, marque a alternativa que indica o componente reativo com a cal para a produção do cimento pozolânico romano. a) Argila crua b) Dolomita c) Calcita d) Sílica e) Escória granulada de alto-forno O concreto é um compósito formado pela mistura de agregados miúdos e graúdos, convenientemente graduados e envolvidos por uma pasta formada por cimento Portland e água, com eventuais aditivos e adições, conforme ilustrado na Figura 2.1. Composição do ConcretoComposição do Concreto Figura 2.1 – Componentes da preparação do concreto Fonte: Mohammed Anwarul Kabir Choudhury; kaidevil; Anton Starikov; Dmytro Synelnychenko; ILYA AKINSHIN; Hanna Kuprevich; photovs / 123RF. Por ser um material multifásico, os constituintes do concreto in�uenciam suas propriedades, bem como relacionam-se formando indicadores importantes para o estudo da dosagem das misturas. Nesse sentido, exempli�ca-se o consumo do material por metro cúbico de concreto, a relação água/cimento e o teor de argamassa. Ao �nal da seção 2 (Composição do concreto), o aluno deverá: reconhecer a in�uência dos materiais sobre as propriedades do concreto; transformar traços em massa para volume, e vice-versa. In�uência dos Materiais A evolução na tecnologia do concreto esteve sempre acompanhada das mudanças na tecnologia da produção dos cimentos. A partir de 1880, foi usado o gesso moído junto ao clínquer para retardamento da pega do cimento, o que conferiu mais comodidade e tempo para a produção de argamassas e concretos. Ainda nesse período, iniciaram- se os estudos para introduzir fornos rotativos na queima do clínquer e moinhos de bolas para fornecer maior e�ciência de moagem, propiciando ao produto maior homogeneidade e �nura (ISAIA, 2011). Nesse sentido, Neville e Brooks (2013) relatam que a velocidade de hidratação do cimento é dependente da �nura das partículas, visto que a hidratação se inicia na superfície das partículas do cimento. Desse modo, o rápido desenvolvimento da resistência ocorre em cimentos com elevada �nura. Outro grande avanço na produção dos cimentos foi a utilização de adições minerais, criando os cimentos compostos, sendo utilizada a escória granulada de alto-forno, materiais pozolânicos e o fíler calcário. Segundo Battagin ( apud ISAIA, 2011), quando adicionadas ao cimento, as pozolanas e escórias combinam-se e/ou são ativadas pelo hidróxido de cálcio liberado nas reações de hidratação do clínquer, originando compostos com propriedades ligantes, ao passo que o fíleres calcários melhoram a compacidade e trabalhabilidade dos concretos e argamassas, fazendo o papel de ponte entre os produtos de hidratação e, em menor escala, também formando produtos hidratados. Embora o cimento Portland seja o principal constituinte responsável por conferir resistência mecânica ao concreto, sabe-se que os outros materiais também in�uenciam em suas propriedades. Esse entendimento possibilitou a produção de misturas mais econômicas, por reduzir o consumo de cimento, e mais resistentes às intempéries, tornando os concretos mais duráveis. As adições minerais incorporadas ao concreto como substituto parcial do cimento Portland produzem efeitos químicos caracterizados pela formação adicional do silicato de cálcio hidratado (C-S-H), além de efeitos físicos na microestrutura do material, como o re�namento da estrutura de poros, a alteração da zona de transição e a densi�cação da mistura, contribuindo para a produção de concretos menos permeáveis, de maior massa especí�ca e mais resistentes. Sbrighi Neto ( apud ISAIA, 2011) enaltece a importância da proporção dos agregados nas misturas de concreto, observando que, nos últimos anos, a permanente evolução dos traços na direção de porcentagens cada vez maiores do teor de argamassa, em detrimento da presença de agregado graúdo no concreto, produz traços mais trabalháveis e bombeáveis. De todo modo, os concretos com elevados teores de argamassa são mais suscetíveis à deformação, pois o agregado graúdo com maior módulo de elasticidade confere maior rigidez ao concreto. Segundo Diniz, Fernandes e Kuperman ( apud ISAIA, 2011), a deformação do concreto é afetada pela combinação de quantidade de água requerida, resistência mecânica, módulo de elasticidade, volume de agregados e interação pasta-agregados. Traço do Concreto Assim como as argamassas, a combinação dos materiais (traço) no concreto é realizada em proporção ao cimento, que é o aglomerante principal da mistura. Portanto, a representação básica de um traço de concreto pode ser expressa assim: 1 (cimento): a (agregado miúdo): p (agregado graúdo): a/c (relação água/cimento). Observa-se na representação que os materiais são indicados em ordem crescente no quese refere à dimensão dos grãos do material, ou seja, do mais �no (cimento) para o mais grosso (agregado graúdo), acompanhados ao �nal da relação água/cimento. Tutukian e Helene (apud ISAIA, 2011), referindo-se ao método teórico- experimental da Epusp/IPT para dosagem do concreto, relatam que o teor de argamassa e o consumo de cimento são modelos para o comportamento do concreto, sendo o teor de argamassa seca calculado pela Equação 1: saiba mais Saiba mais Estudos com o intuito de encontrar novos materiais que possam ser utilizados como adições minerais já foram e estão sendo realizados. Entre esses materiais estudados, destaca-se o resíduo de cerâmica vermelha. Leia o artigo e saiba mais sobre o uso de novos materiais como adições minerais no concreto. Fonte: Brekailo et al . (2019). ACESSAR http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-69132019000300351&lang=pt (Eq. 1) Onde: a é a relação agregado miúdo seco/cimento em massa, em kg/kg; m = a + p é a relação agregados secos/cimento em massa, em kg/kg; α é o teor de argamassa seca na mistura, em kg/kg. Para calcular o consumo de cimento teórico em uma mistura de concreto, é conveniente recordar as equivalências de volumes. Exempli�ca-se: 1m³ = 1000 dm³ = 1000 litros. O consumo de cimento teórico na mistura de concreto pode ser calculado pela Equação 2: (Eq. 2) Onde: C é o consumo de cimento, em kg/m³; a e p são os traços da areia e brita em massa, respectivamente; a/c é a relação água/cimento; é a massa especí�ca do cimento, em ; é a massa especí�ca da areia, em ; é a massa especí�ca da brita, em ; Uma vez de�nido o consumo de cimento na mistura, para calcular os consumos da areia, brita e água basta multiplicar o consumo do cimento pelo α = 1 + a 1+m C = 1000 + + + 1 γc a γa p γp a c γc kg/dm 3 γa kg/dm 3 γp kg/dm 3 respectivo traço do material. Imaginemos o traço unitário em massa de 1: 2,5: 4,0: 0,50, sendo o consumo de cimento igual a 300 ; assim, os consumos de areia, brita e água são: 750 ; 1200 e 150 , respectivamente. Transformações do Traço em Massa para Volume Os traços de concreto podem ser medidos de três formas distintas (LISBOA; ALVES; MELO, 2017), sempre relacionando a quantidade dos outros materiais (areia, brita e água) à quantidade de cimento utilizada na mistura: kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 É importante que o engenheiro civil tenha habilidade com os cálculos de transformação dos traços em massa para volume, e vice-versa, a partir das massas especí�cas e unitárias dos materiais. Para entender melhor, imaginemos a seguinte situação: deseja-se reproduzir o traço em massa 1:2,5 :4,0 :0,50 (estudado experimentalmente no laboratório) no equivalente traço combinado que será reproduzido em uma obra. A proporção dos materiais será para 50 kg de cimento, sendo a areia com inchamento e umidade de 28% e 4%, respectivamente. Deve-se representar o traço dos agregados em padiolas cujas bases têm dimensões de 35 x 35 cm. Adotaremos as massas especí�cas e unitárias, de acordo com a Tabela 2.1: Tabela 2.1 – Propriedades físicas dos materiais componentes do concreto Fonte: Elaborada pelo autor. Inicialmente, calcula-se a massa dos materiais para um traço com 50 kg de cimento. Basta multiplicar a massa de cimento pelo respectivo traço do material, resultando em 50 kg (1 x 50 kg) de cimento; 125 kg (2,5 x 50 kg) de areia seca; 200 kg (4,0 x 50 kg) de brita e 25 kg (0,5 x 50 kg) de água. Em seguida, converte-se a massa dos agregados para volume, dividindo-se a massa do material pela sua respectiva massa unitária. Os volumes dos agregados resultam em 84,46 dm³ (125 kg / 1,48 kg/dm³) para a areia e 132,45 Massa especí�ca: A massa especí�ca relaciona a quantidade de material em massa contida por unidade de volume real (volume dos seus grãos excluindo os espaços vazios). Nos cimentos Portland, a massa especí�ca é comumente utilizada para calcular o consumo de materiais na dosagem de argamassas e concretos, para controlar o teor de adições minerais durante o processo de fabricação e como valor de referência no cálculo de outras propriedades do concreto. A massa especí�ca do cimento Portland é usualmente considerada como 3,15 g/cm³, embora possa variar entre 2,90 e 3,20 g/cm³ (Bauer, 2000). A massa especí�ca do cimento pode ser determinada em laboratório empregando-se o frasco de Le Chatelier, seguindo as especi�cações da norma da ABNT NBR NM 23:2001. freepik.com Material Massa especí�ca ( ) Massa unitária ( ) Cimento Portland 2,99 1,20 Areia 2,66 1,48 Brita 2,68 1,51 Água 1,00 - kg/dm3 kg/dm3 (200 kg / 1,51 kg/ ) para a brita. Como a massa especí�ca da água é igual a 1,00 kg/ , a massa de 25 kg de água resultará em 25 . Contudo, os agregados ainda estão secos. Assim, é necessário ajustar os volumes de areia e água devido ao inchamento (28%) e à umidade (4%) da areia. Primeiramente, calcula-se o volume da areia com o inchamento, multiplicando o índice de inchamento pelo volume seco da areia, resultando em 108,11 (1,28 x 84,46 ). A partir desse volume, calcula-se a massa seca da areia, multiplicando a massa unitária pelo volume inchado, resultando em 160,0 kg (1,48 kg/ x 108,11 ). Na sequência, calcula-se a massa úmida da areia, multiplicando o índice de umidade pela massa seca, resultando em 166,40 kg (1,04 x 160,0 kg). Para calcular a quantidade de água existente na areia úmida, basta subtrair as massas úmida e seca, resultando em 6,30 kg (166,40 kg – 160,0 kg). Desconta- se a quantidade de água existente na areia do total de água de amassamento, resultando em 18,7 kg (25,0 kg – 6,3 kg). Em resumo, o traço combinado para reprodução na obra será: 50 kg de cimento; 108,11 de areia úmida; 132,45 de brita; 18,7 de água. Ocorre que, na obra, os volumes dos agregados são medidos em padiolas, conforme ilustrado na Figura 2.2. Figura 2.2 – Padiola para medição de agregados em obra Fonte: Elaborada pelo autor. dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 dm3 Divide-se o volume total do agregado pela área da seção da padiola, resultando em 88,25 cm (108.110 / 1.225 ) para a areia e 108,16 cm (132.500 / 1.225 ) para a brita. Observe que essas alturas são bem superiores às dimensões da base da padiola; além disso, uma carga única do volume total �caria bastante pesada, di�cultando a operação de colocação dos agregados na betoneira. Assim, divide-se a altura calculada, de modo que o volume de agregados em cada padiola �que com peso próximo a 50 kg. Então, as alturas das padiolas resultam em 29,4 cm (88,25 cm / 3) para a areia e 27,0 cm (108,16 cm / 4) para a brita. As quantidades dos materiais do traço combinado para produção na obra são resumidas no Quadro 2.1. Quadro 2.1 – Consumo dos materiais para operação do preparo do concreto na obra Fonte: Elaborado pelo autor. praticar Vamos Praticar cm3 cm2 cm3 cm2 O teor de argamassa é um parâmetro utilizado na dosagem do concreto, relacionando-se com o abatimento da mistura para encontrar a mínima quantidade de água necessária para obter uma trabalhabilidade especi�cada (TUTUKIAN; HELENE apud ISAIA, 2010, p. 430). Fonte: TUTIKIAN, B. F.; HELENE, P. Dosagem dos concretos de cimento Portland. Capítulo 12. In: ISAIA, G. C. (org). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 415-451. Indique a alternativa correta sobre o teor de argamassa do traço de concreto 1:2:3: 0,60, em massa: a) O teor de argamassa equivale a 0,50. b) O teor de argamassa equivale a 0,40. c) O teor de argamassa no traço 1:2:3 (em massa) é maior do que o teor do traço 1:3:3 (em massa). d) O teor de argamassa no traço 1:2:3 (em massa) é a metade do teor do traço 1:4:6 (em massa). e) O teor de argamassa equivale a 0,60. Os materiais que formam o concreto contribuem individual e conjuntamente para as propriedades da mistura. Quanto mais materiais utilizados, mais complexos serão os efeitos sobre a mistura. Ao �nal desta seção 3 (Propriedades),o aluno deverá: reconhecer as principais propriedades do concreto nos estados fresco e endurecido; discutir a in�uência das propriedades no estado fresco sobre o estado endurecido. Estado Fresco A avaliação do concreto no estado fresco é importante para de�nir parâmetros essenciais no manuseio do concreto. Além disso, as características do concreto fresco in�uenciam as propriedades do concreto no estado endurecido. PropriedadesPropriedades Trabalhabilidade A trabalhabilidade, muitas vezes de�nida como a propriedade que determina o esforço necessário para manusear uma quantidade de concreto, é, na visão de Mehta e Monteiro (2014, p. 388), a propriedade composta por consistência, que descreve a facilidade de escoamento e coesão, que descreve a resistência à exsudação e à segregação. Nesse sentido, é fácil perceber que a trabalhabilidade se relaciona com o tipo de construção e método de aplicação do concreto. A consistência do concreto é mundialmente avaliada pelo abatimento do tronco de cone, sendo esse método de ensaio, no Brasil, normalizado pela ABNT NBR NM 67:1998 (ABNT, 1998). O procedimento consiste no preenchimento de um molde metálico na forma de tronco de cone, em três camadas iguais. Cada camada recebe 25 golpes de uma haste com ponta arredondada e diâmetro de 16 mm, sendo a camada �nal rasada por desempenadeira e movimentos de rolagem da barra de compactação. Na sequência, ergue-se o molde por movimento vertical lento e constante, para aferição do assentamento do concreto fresco, conforme demonstrado na Figura 2.3. Figura 2.3 – Sequência do ensaio do abatimento do tronco de cone (Slump Test) Fonte: Tracy Fox; Nizamkem / 123RF. O abatimento do concreto é a altura de acomodação da mistura após a remoção do molde metálico em relação à sua altura inicial após o preenchimento. Segundo Neville (2016, p. 196), o principal fator que afeta a trabalhabilidade do concreto é o teor de água na mistura; porém, caso o teor de água e as outras proporções da mistura sejam constantes, a trabalhabilidade é determinada por dimensão máxima, granulometria, forma e textura do agregado. São indicadas na ABNT NBR 8953:2015 (ABNT, 2015) as classes de consistência do concreto com �ns estruturais, conforme demonstrado no Quadro 2.2. Classe Abatimento (mm) Aplicação típica S10 10 ≤ A < 50 Concreto extrusado, vibroprensado ou centrifugado S50 50 ≤ A < 100 Alguns tipos de pavimentos e de elementos de fundações S100 100 ≤ A < 160 Elementos estruturais com lançamento convencional do concreto S160 160 ≤ A < 220 Elementos estruturais com lançamento bombeado do concreto S220 ≥ 220 Elementos estruturais esbeltos ou com alta densidade de armaduras NOTA 1: De comum acordo entre as partes, podem ser criadas classes especiais de consistência, explicitando a respectiva faixa de variação do abatimento. NOTA 2: Os exemplos deste Quadro são ilustrativos e não abrangem todos os tipos de aplicações. Quadro 2.2 – Classes de consistência Fonte: Adaptada da ABNT (2015, p. 3). Ressalta-se que concretos S220 são bastante suscetíveis à segregação e exsudação, pois precisam de elevado teor de água, e não devem ser confundidos com concretos autoadensáveis. A consistência de concretos autoadensáveis será discutida na unidade 4 desta disciplina, durante o estudo de concretos especiais. Segregação A segregação do concreto está relacionada com sua capacidade de reter os agregados na mistura. A dosagem do concreto e as condições de aplicação do material podem favorecer a separação dos seus constituintes, provocando maior porosidade e, consequentemente, menor resistência ao concreto. É demonstrado na Figura 2.4 um comparativo da estabilidade do concreto quanto à segregação, a partir da seção de corpos de prova cilíndricos de concreto. Figura 2.4 – Estabilidade do concreto: a) estável (não segregado); b) instável (segregado) Fonte: Adaptada de Romano, Cardoso e Pileggi (apud ISAIA, 2011, p. 492). Segundo Neville (2016, p. 215), as diferenças entre as dimensões das partículas e entre as massas especí�cas dos constituintes da mistura são as principais causas de segregação, mas seu grau pode ser controlado pela escolha de uma granulometria apropriada e pelo manuseio cuidadoso. Nesse sentido, Metha e Monteiro (2014, p. 399) recomendam um pequeno acréscimo de água, redução na dimensão máxima do agregado graúdo, uso de mais areia ou areia mais �na, aumento no consumo de cimento e adições minerais para combater o fenômeno da segregação. Desse modo, observa-se que o teor de argamassa associada à viscosidade da pasta de cimento são parâmetros importantes na análise da segregação do concreto. Exsudação A exsudação é um tipo de segregação com efeito danoso mais suscetível em concretos �uídos. O fenômeno é caracterizado pela ascensão da água livre na mistura do concreto para a superfície da peça estrutural, conforme ilustrado na Figura 2.5. Figura 2.5 – Mecanismo de exsudação no concreto Fonte: Adaptada de Mehta e Monteiro (2014, p. 28); NOPPHINAN MEEPHOKA / 123RF. O �uxo da água para a superfície da peça estrutural é provocado pelo adensamento do concreto recém-lançado, e favorecido naturalmente pela ascensão capilar, visto que a água tem a menor massa especí�ca entre os materiais que compõem o concreto. Quando a velocidade de evaporação da água na superfície do concreto é maior do que a velocidade de exsudação da água livre na mistura do concreto, ocorre a �ssuração plástica. Assim, o concreto precisa de uma compensação para evitar a perda acelerada de água tanto na superfície quanto internamente. Essa compensação é feita pela cura do concreto. Efeitos da Temperatura A in�uência da temperatura no concreto deve ser analisada sob duas óticas. Em primeiro lugar, como propriedade do material, e em seguida como efeito do ambiente sobre o material. Segundo Monte Júnior et al . (2019, p. 171), vários fatores – tipos de materiais utilizados, volume de agregados, teor de água, porosidade – podem afetar as propriedades térmicas do concreto. Nesse sentido, a hidratação do cimento Portland é responsável pelo armazenamento de energia térmica no interior do concreto, provocado por reações químicas exotérmicas a partir do contato do cimento com a água. Essa energia térmica no interior do concreto promovida pela hidratação do cimento Portland é potencializada pela temperatura dos materiais que constituem a mistura. Como o concreto é um material de baixa condutividade térmica, será natural a di�culdade de equilíbrio térmico com o ambiente em peças estruturais espessas, ocorrendo contração térmica do concreto devido ao seu resfriamento nas primeiras idades. Essas tensões térmicas, quando são superiores à resistência à tração do concreto, geram a �ssuração plástica, que diminui a durabilidade das estruturas devido à deterioração do concreto por lixiviação e corrosão das armaduras por penetração de íons cloreto e carbonatação. Utilização de cimento pozolânico (CP IV), que tem menor calor de hidratação, utilização de adições minerais, resfriamento dos materiais constituintes do concreto e cura são as principais intervenções para controlar a �ssuração plástica do concreto. No caso do resfriamento dos materiais, é mais e�ciente baixar a temperatura da água do que a temperatura dos outros materiais, pois a água tem maior calor especí�co, ou seja, apresenta maior capacidade de armazenar energia em comparação com outros materiais. Assim, é comum utilizar gelo na mistura do concreto para peças estruturais de grandes volumes. O resfriamento dos agregados é mais comum no agregado graúdo, com a aspersão de água no local de estocagem. Esse procedimento não é realizado no agregado miúdo, pois modi�cará o teor de água no concreto. No momento da entrega do cimento na obra, muitas vezes o material sai direto da produção e ainda com grande quantidade de calor armazenada pela moagem. Assim, o resfriamento do cimento ocorre por equilíbrio térmico como ambiente. Busca-se utilizar o cimento dois dias depois da sua entrega. Uma vez aplicado o concreto em peça estrutural de grande volume, deve-se monitorar a evolução da temperatura do concreto nos primeiros dias. Monte Júnior et al . (2019, p. 175) observaram a evolução da temperatura do concreto produzido com gelo e que foi aplicado em blocos de fundação de um edifício residencial na cidade de Natal/RN, conforme demonstrado na Figura 2.6. Observa-se no bloco de fundação com volume de 151 que o pico de temperatura foi de 55 , ocorrendo 17 horas após o lançamento do concreto. A elevação da temperatura do concreto foi de 31 , ocorrendo uma redução da temperatura em 10 após 66h de atingido o pico de temperatura, com variação da temperatura ambiente em 7 . A temperatura ambiente elevada causa uma demanda maior de água pelo concreto e aumenta a temperatura do concreto fresco, ocorrendo aumento da velocidade da perda de abatimento e uma hidratação mais rápida (NEVILLE, 2016, p. 415). Figura 2.6 – Monitoramento da temperatura do concreto Fonte: Adaptada de Monte Júnior et al. (2019, p. 175). m3 Co Co Co Co A velocidade dos ventos associada à baixa umidade relativa do ar pode provocar �ssuração plástica no concreto, devido à rápida perda de água por evaporação. Nesse caso, a retenção de água deve ser compensada pela cura do concreto. Em ambiente frio com temperatura abaixo de 5 , é complexa a aplicação do concreto, pois esse nível de temperatura pode congelar a água de amassamento do concreto e impedir a hidratação do cimento Portland. Assim, devem ser tomados cuidados para aquecer os constituintes do concreto, de modo a prevenir o congelamento, contudo, sem acelerar a pega do cimento pela elevação da temperatura, o que provocaria uma redução na trabalhabilidade do concreto fresco. saiba mais Saiba mais O desempenho das construções está em evidência no Brasil, principalmente após a aprovação da Norma de Desempenho, a ABNT NBR 15575: 2013. Essa norma trata da necessidade de os sistemas construtivos atenderem, dentre outros, a níveis mínimos de segurança contra incêndio. Leia o artigo e saiba mais sobre o comportamento do concreto em situação de incêndio. Fonte: Bolina et al . (2015, p. 291). ACESSAR Estado Endurecido A resistência mecânica do concreto é a principal característica do material utilizada no dimensionamento das estruturas. Contudo, o comportamento do Co http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212015000400051 material sob tensão é importante para avaliação da deformação das estruturas, visto que as peças estruturais são submetidas a esforços conjuntos, e não isoladamente como a maioria dos ensaios em laboratório. Resistência à Compressão A resistência à compressão é o principal parâmetro utilizado no dimensionamento das estruturas de concreto, sendo in�uenciado por características e proporcionamento dos materiais na mistura, além das condições de aplicação do concreto. A relação água/cimento é um fator importante, pois se relaciona com a mínima quantidade de água necessária para promover a hidratação do cimento Portland. O acesso de água na mistura do concreto promoverá aumento da porosidade, e consequentemente reduzirá a resistência e a durabilidade do concreto. A avaliação da resistência à compressão do concreto é normalizada, no Brasil, pela norma ABNT NBR 5739 (ABNT, 2018), que prescreve o método de ensaio em corpos de prova cilíndricos, preparados de acordo com a norma ABNT NBR 5738 (ABNT, 2016). A ruptura do corpo de prova ocorre em prensa hidráulica com carregamento contínuo e velocidade de (0,45 ± 0,15) MPa/s. O carregamento só deve cessar quando houver uma quebra de força que indique a ruptura do material. A resistência à compressão deve ser calculada pela Equação 3.1: (Eq. 3.1) Onde: fc é a resistência à compressão, expressa em megapascals (MPa); F é a força máxima alcançada, expressa em newtons (N); D é o diâmetro do corpo de prova, expresso em milímetros (mm). fc = 4F π x D2 No caso de corpos de prova com relação h/d menor do que 1,94, multiplica-se a força F pelo fator de correção correspondente ao h/d encontrado, conforme a Tabela 2.2. Tabela 2.2 – Fator de correção h/d Fonte: Adaptada da ABNT (2018, p. 5). O resultado da resistência à compressão deve ser expresso em megapascals (MPa), com três algarismos signi�cativos. Resistência à Tração A resistência à tração no concreto é avaliada de duas formas: por tração na �exão e por compressão diametral. O ensaio por tração direta, embora possível de ser realizado, não é indicado para o concreto, devido às tensões secundárias geradas pelos dispositivos de �xação. O ensaio por tração na �exão é realizado em corpos de prova prismático, com dimensões e respectivos vãos de ensaio prescritos na ABNT NBR 5738 (ABNT, 2016, p. 2), conforme Tabela 2.3. Relação h/d 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 Fator de correção 1,00 0,98 0,96 0,93 0,86 NOTA Valores intermediários podem ser obtidos por interpolação linear, com aproximação de centésimos Tabela 2.3 – Dimensões dos corpos de prova prismáticos Fonte: Adaptada da ABNT (2016, p. 2). A dimensão transversal do corpo de prova deve ser de no mínimo 100 mm, e a tolerância das dimensões deve ser inferior a 2%, e nunca maior que 2 mm. O método de ensaio é prescrito pela ABNT NBR 12142 (ABNT, 2010), sendo o carregamento aplicado continuamente com velocidade compreendida entre 0,9 MPa/min e 1,2 MPa/min. É ilustrado na Figura 2.7 o dispositivo para o ensaio de tração na �exão em corpos de prova prismático. Dimensão básica (mm) Comprimento mínimo (mm) Vão de (mm) 100 350 300 150 500 450 250 800 750 450 1400 1350 ABNT NBR 12142. ensaioa Conformea O resultado da resistência à tração na �exão deve ser calculado pela Equação 3.2: (Eq. 3.2) Se a ruptura do corpo de prova ocorrer fora do terço médio, a uma distância deste não superior a 5%, conforme ilustrado na Figura 2.8, deve-se calcular a resistência à tração pela Equação 3.3: (Eq. 3.3) Onde: fct, f é a resistência à tração na �exão, expressa em megapascals (MPa); F é a força máxima registrada na máquina de ensaio, expressa em newtons (N); l é a dimensão do vão entre os apoios, expresso em milímetros (mm); Figura 2.7 – Dispositivo de ensaio à tração na �exão para corpo de prova prismático Fonte: Adaptada da ABNT (2010, p. 2). fct, f = f . l b . d2 fct, f = 3 . F . a b . d2 b é a largura média do corpo de prova, expressa em milímetros (mm); d é a altura média do corpo de prova, expressa em milímetros (mm); a é a distância média entre a linha de ruptura na face tracionada e a linha correspondente ao apoio mais próximo, em milímetros (mm). Figura 2.8 – Detalhe da ruptura fora do terço médio Fonte: Adaptada da ABNT (2010, p. 4). No caso do ensaio à tração por compressão diametral, o formato do corpo de prova utilizado no procedimento é cilíndrico, normalmente com as mesmas dimensões do corpo de prova utilizado no ensaio de compressão axial. O método de ensaio da tração por compressão diametral é prescrito pela ABNT NBR 7222 (ABNT, 2011), sendo o carregamento aplicado continuamente a uma velocidade de (0,05 ± 0,02) MPa/s até a ruptura do corpo de prova. Posiciona-se o corpo de prova na prensa, conforme ilustrado na Figura 2.9. Figura 2.9 – Posicionamento do corpo de prova na prensa Fonte: Adaptada da ABNT (2011, p. 3). Indicados na Figura 2.9, o “d” é o diâmetro do corpo de prova, em milímetros. O “b” equivale a 0,15 ± 0,01 mm do diâmetro do corpo de prova, e “h” equivale a 3,5 ± 0,5 mm. O procedimento também pode contar com dispositivos auxiliares que facilitam o posicionamento do corpo de prova na prensa, conforme ilustrado na Figura 2.10. O resultado da resistência à tração por compressão diametral deve ser calculado pela Equação 3.4: (Eq. 3.4) Onde: fct,sp é a resistência à tração por compressão diametral, expressa com três algarismos signi�cativos, em megapascals (MPa); F é a força máximaobtida no ensaio, expresso em newtons (N); d é o diâmetro do corpo de prova, expresso em milímetros (mm); Figura 2.10 – Dispositivo auxiliar para ensaio de tração por compressão diametral Fonte: Adaptada da ABNT (2011, p. 2). fct, sp = 2F π . d . l l é o comprimento do corpo de prova, expresso em milímetros (mm). Comportamento Tensão-Deformação Um material é considerado perfeitamente elástico quando, ao cessar o carregamento aplicado, antes da sua ruptura, não existirá deformação residual, ou seja, o corpo de prova retorna para sua dimensão inicial. O concreto apresenta esse comportamento até certo ponto. Neville (2016, p. 431) destaca que a pasta de cimento Portland e os agregados, quando submetidos individualmente a carregamento, apresentam curva saiba mais Saiba mais Na avaliação de estruturas degradadas, é comum a necessidade de determinar propriedades mecânicas de estruturas de concreto sem dispor dos dados de projeto. Propriedades como resistência à compressão e módulo de elasticidade, por exemplo, são importantes nessa análise. No entanto, a extração de testemunhos para avaliação laboratorial dos parâmetros de interesse, embora possível do ponto de vista teórico, nem sempre é uma alternativa viável em campo, seja por limitações de tempo, orçamento ou do próprio elemento estrutural. Nesse contexto, a opção por ensaios não destrutivos é uma possibilidade que fornece com razoável precisão as informações desejadas. Leia o artigo e saiba mais sobre a aplicação do módulo de elasticidade dinâmico como forma de avaliação de estruturas de concreto. Fonte: Favarato et al . (2019, p. 1). ACESSAR http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620190004.0851 tensão-deformação sensivelmente linear, conforme ilustrado na Figura 2.11. Figura 2.11– Curvas tensão-deformação da pasta de cimento, do agregado e do concreto Fonte: Adaptada de Neville (2016, p. 431). Já o concreto apresenta comportamento linear até cerca de 30% da sua carga de ruptura (MEHTA; MONTEIRO, 2014, p. 91). Ultrapassando esse ponto linear, a curvatura do diagrama tensão-deformação do concreto é justi�cada por Neville (2016, p. 431) pela progressão da �ssuração na interface entre a pasta de cimento e o agregado. Ocorre nesse caso uma redução da área resistente do material, provocando maior velocidade na deformação, por isso o decaimento do diagrama tensão-deformação do concreto na região não elástica. reflita Re�ita O módulo de elasticidade é um parâmetro importante para avaliação do desempenho mecânico das estruturas de concreto armado, pois se relaciona às deformações ocorridas na estrutura. Essa característica do concreto é in�uenciada pelos constituintes do concreto, pelas características da matriz cimentícia e pela zona de transição na interface entre a pasta de cimento e o agregado. Assim, quais serão os efeitos na deformação das estruturas ao variar o agregado graúdo na dosagem de um concreto, mesmo preservando a resistência à compressão do material? Re�ita sobre esse assunto, que é bem recorrente em obras de pavimento de concreto. Fonte: Santos et al . (2017, p. 282). O módulo de elasticidade indica a rigidez de um material que está associado à resistência à deformação. Desse modo, a observação da Figura 2.11 também permite comparar a rigidez entre os três materiais, sendo o agregado com menor deformação mais rígido do que o concreto e a pasta de cimento. praticar Vamos Praticar Deve-se ter cuidado para expressar o traço, pois, caso ocorra algum engano, o concreto produzido vai apresentar propriedades diferentes daquelas previstas na dosagem. A dosagem do concreto sempre deve ser feita com os materiais secos e medidos em massa. No entanto, para enviar o traço para a obra, ele deve ser convertido de maneira adequada. (LISBOA; ALVES; MELO, 2017, p. 167) Fonte: LISBOA, E. S.; ALVES, E. S.; MELO, G. H. A. de. Materiais de construção : concreto e argamassa. 2. ed. Porto Alegre: Sagah, 2017. Indique a alternativa correta relativa ao consumo dos materiais no traço 1:2:3: 0,50, sendo as massas especí�cas dos materiais iguais a 2,99 (cimento); 2,66 (areia); 2,68 (brita) e 1,00 (água). a) O consumo de cimento é inferior ao consumo de água. b) O consumo de cimento é inferior a 350 . c) O consumo de cimento é de aproximadamente 370,0 . d) O consumo de areia é aproximadamente de 550,0 . e) O consumo de brita é aproximadamente de 750,0 kg/dm3 kg/dm3 kg/dm3 kg/dm3 kg/dm3 kg/dm3 kg/dm3 kg/dm3 O manuseio do concreto fresco pode ser estudado em seis etapas, das quais três referem-se ao preparo do concreto (proporcionamento, mistura e transporte) e as outras três à aplicação do material (lançamento, adensamento e acabamento). Após o manuseio do concreto fresco, outra etapa importante é a cura do concreto, que in�uenciará diretamente a manutenção de água no interior do concreto por mais tempo; consequentemente, os produtos de hidratação do cimento Portland melhoram, in�uenciando o incremento da resistência e durabilidade do concreto. O proporcionamento e a mistura são etapas importantes para a homogeneidade do material, conferindo a coesão adequada ao concreto. Na Figura 2.12 são ilustradas três formas de mistura do concreto. Deve-se evitar o preparo manual do concreto (Figura 2.12a) para �ns estruturais, devido ao baixo controle na quantidade dos materiais, além de perdas durante a mistura. AplicaçõesAplicações As Figuras 2.12b e 2.12c representam o preparo mecanizado em betoneira e em usina de concreto, respectivamente. Figura 2.12 – Formas de preparo do concreto – a) manual; b) betoneira; e c) mistura em usina Fonte: Iamporpla; Ginasanders; Sergei Butorin / 123RF. Quando a mistura do concreto é realizada em betoneira (Figura 2.12b), Recena e Pereira ( apud ISAIA, 2011, p. 556) recomendam a colocação dos materiais no equipamento, obedecendo à seguinte ordem: Em primeiro lugar, adicionar no tambor da betoneira todo o agregado graúdo com a maior parte da água de amassamento. Em segundo lugar, deve ser colocado o cimento. Por �m, introduzir o agregado miúdo e o restante da água. Quanto o preparo do concreto é realizado em usina (Figura 2.12c), deve-se ter atenção ao tempo de transporte do material até o canteiro de obras. Nesse caso, é prescrito na ABNT NBR 7212 (ABNT, 2012, p. 7) o tempo máximo de 90 minutos decorridos entre o início da mistura, a partir do momento da primeira adição de água, até a entrega do concreto. São ilustradas na Figura 2.13 as etapas de aplicação do concreto, compreendendo o lançamento do concreto no sistema de formas (Figura 2.13a), o adensamento do concreto com vibrador de imersão (Figura 2.13b) e o acabamento do concreto, que pode ser realizado de diversas formas. A Figura 2.13c ilustra o acabamento com desempenadeira de PVC após sarrafeamento com régua metálica. A cura do concreto deve ser iniciada tão logo o material adquira resistência su�ciente para que a água utilizada no procedimento não se misture ao amassamento do concreto. Normalmente, isso acontece ainda no mesmo dia da concretagem da peça estrutural, às vezes sem ter concluída a concretagem. De acordo com Recena e Pereira ( apud ISAIA, 2011, p. 571), são procedimentos usuais para a cura do concreto: A molhagem direta, que consiste em manter a superfície do concreto permanentemente molhada. A molhagem indireta, feita com a colocação de algum material capaz de reter a água sobre a superfície da peça concretada. Produtos químicos formadores de película que impermeabilizam a superfície do concreto. As operações de manuseio do concreto devem ser planejadas previamente, principalmente as etapas de aplicação do concreto, de acordo com a ABNT NBR 14931 (ABNT, 2004). praticar V P ti Figura 2.13 – Etapas de aplicação do concreto – a) lançamento; b) adensamento; e c) acabamento Fonte: Bogdan Mircea Hoda; Gefufna / 123RF. praticar Vamos Praticar As operações de lançamento e adensamento são interdependentes e executadas quase simultaneamente.São as mais importantes para garantir as exigências de resistência, impermeabilidade e durabilidade do concreto endurecido na estrutura real. Fonte: NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto . 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. Indique a alternativa correta quanto às operações de lançamento e adensamento do concreto fresco. a) O abatimento reduzido do concreto facilita o bombeamento da mistura. b) A exsudação no concreto é o fenômeno de segregação da água livre para a superfície da peça concretada. c) É preferível adensar o concreto através da vibração da armadura. d) O ensaio de abatimento do concreto é realizado após o lançamento do material nas formas. e) A segregação do concreto acontece exclusivamente por excesso de vibração. indicações Material Complementar LIVRO Tecnologia do concreto NEVILLE, A. M.; BROOKS, J.J. Editora: Bookman ISBN: 978-85-8260-072-6 Comentário: O livro Tecnologia do concreto é uma importante obra sobre o comportamento e a aplicação do concreto. Formado por 21 capítulos, destaca-se a abordagem do concreto a partir de normas internacionais; porém, a cada indicação normativa internacional, é indicada a correspondente norma brasileira. FILME Processo de cura química do concreto Ano: 2016 Comentário: O engenheiro civil Silvio Andrade, da empresa SA Soluções de Engenharia, responde a perguntas de internautas sobre o processo de cura química do concreto e o tempo de transporte do concreto em caminhão betoneira da usina para a obra. O vídeo tem duração de cerca de quatro minutos e complementa a abordagem sobre a aplicação do concreto. TRA ILER conclusão Conclusão Observamos nesta unidade que o concreto é um material sensível às características dos componentes utilizados na sua mistura, bem como às operações de aplicação. O proporcionamento dos materiais é uma etapa importante da produção do concreto e requer conhecimento do engenheiro quanto à transformação dos traços experimentados em laboratório (normalmente dosados em massa) para os traços em volume aplicados na obra. No caso das operações de aplicação do concreto, os fatores ambientais, como a temperatura e a ação do vento sobre a peça estrutural, interferem no processo de endurecimento do material recém-lançado, promovendo efeitos negativos à resistência e durabilidade das estruturas. referências Referências Bibliográ�cas ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 67 : Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5738 : Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2016. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739 : Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2018. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7212 : Execução de concreto dosado em central - Procedimento. Rio de Janeiro, 2012. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7222 : Concreto e argamassa – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2011. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 8953 : Concreto para �ns estruturais – Classi�cação pela massa especí�ca, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro, 2015. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12142 : Determinação da resistência à tração na �exão de corpos de prova prismáticos. Rio de Janeiro, 2010. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14931 : Execução de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2004. BATTAGIN, A. F. Cimento Portland (Capítulo 6). In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 185-232. BOLINA, F. L. et al . Avaliação da resistência ao fogo de paredes maciças de concreto armado. Ambiente construído , Porto Alegre, v. 15, n. 4, p. 291-305, out./dez. 2015. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/s1678- 86212015000400051 . Acesso em: 31 dez. 2019. BREKAILO, F. et al . Avaliação do potencial reativo de adições de resíduos de blocos de cerâmica vermelha e de concreto cominuído de RCD em matriz cimentícia. Cerâmica , São Paulo, v. 65, n. 375, p. 351-358, jul./set. 2019. http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212015000400051 Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366- 69132019000300351&lang=pt . Acesso em: 31 dez. 2019. DINIZ, J. Z. F.; FERNANDES, J. F.; KUPERMAN, S. C. Retração e �uência. Capítulo 19). In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 673-703. FAVARATO, L. F. et al . Avaliação teórico-experimental da resistência à compressão de concretos através de ensaios não destrutivos. Revista Matéria , Rio de Janeiro, v. 24, n. 4, nov. 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620190004.0851 . Acesso em: 31 dez. 2019. HELENE, P.; ANDRADE, T. Concreto de cimento Portland. Capítulo 29. In: ISAIA, G. C. (org.). Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais . 2. ed. São Paulo: Ibracon, 2010. p. 905-944. ISAIA, G. C. A evolução do concreto estrutural. Capítulo 1. In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 1-55. LISBOA, E. S.; ALVES, E. S.; MELO, G. H. A. de. Materiais de construção : concreto e argamassa. 2. ed. Porto Alegre: Sagah, 2017. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto : microestrutura, propriedades e materiais. 2. ed. São Paulo: Ibracon, 2014. MONTE JÚNIOR et al. Aplicação de concreto resfriado em fundações de edifício residencial: estudo de caso em Natal/RN. Anais ... 22º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 6 a 10 de novembro de 2016, Natal, RN, Brasil. Disponível em: http://www.metallum.com.br/22cbecimat/anais/PDF/204-121.pdf . Acesso em: 17 nov. 2019. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto . 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2016. http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-69132019000300351&lang=pt http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620190004.0851 http://www.metallum.com.br/22cbecimat/anais/PDF/204-121.pdf NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto . 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. RECENA, F. A. P.; PEREIRA, F. M. Produção e controle de concreto em obras. Capítulo 15. In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 537-584. ROMANO, R. C. de O.; CARDOSO, F. A.; PILEGGI, R. G. Propriedades do concreto no estado fresco. Capítulo 13. In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 453-500. SANTOS, A. C. et al . Estudo comparativo entre valores teóricos e resultados experimentais de módulo de elasticidade de concretos produzidos com diferentes tipos de agregado graúdo. Ambiente Construído , Porto Alegre, v. 17, n. 3, p. 249-262, jul./set. 2017. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212017000300176 . Acesso em: 14 jan. 2020. SBRIGHI NETO, C. Agregados naturais, britados e arti�ciais para concreto. Capítulo 7. In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 233-260. TUTIKIAN, B. F.; HELENE, P. Dosagem dos concretos de cimento Portland. Capítulo 12. In: ISAIA, G. C. (org.). Concreto : ciência e tecnologia. 1. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. p. 415-451. http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212017000300176
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