Prévia do material em texto
Materiais de Construção Civil Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dr. Ernesto Silva Fortes Revisão Textual: Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin Tecnologia do Concreto • Introdução; • Características Básicas do Concreto; • Tipos de Concreto; • Dosagem do Concreto; • Preparo e uso do Concreto; • Transporte do Concreto; • Fatores que Influem nas Propriedades do Concreto. · Apresentar as características básicas do concreto utilizado em es- truturas de concreto armado, conforme as especificações da nor- malização brasileira e os conhecimentos específicos e aprofunda- dos sobre gerenciamento das atividades de preparo, aplicação e controle da qualidade dos concretos, seus derivados e insumos. OBJETIVO DE APRENDIZADO Tecnologia do Concreto Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Tecnologia do Concreto Introdução Ainda que esteja disponível a utilização de diversos materiais para a Construção Civil, notadamente, o concreto é considerado o mais utilizado no mundo. Segundo Mehta e Monteiro (2014), tendo como principais razões para esse grandioso volume a excelente resistência do concreto à água, tornando-o ideal para a construção de estruturas para controle, armazenamento e transporte de água, a facilidade com a qual elementos estruturais de concreto podem ser obtidos por meio de uma variedade de formas e tamanhos; e o baixo custo aliado a uma rápida disponibilidade do material para a obra. Dada a importância de garantir a qualidade da estrutura executada em con- creto, várias normas técnicas foram e têm sido elaboradas com o propósito de nortear a boa execução e o controle tecnológico, tais como a ABNT NBR 12655:2015, a ABNT NBR 5738:2015, a ABNT NBR 5739:2018, a ABNT NBR 8953:2015 e a ABNT NBR 6118:2014, apenas para citar algumas. Um controle tecnológico dos materiais é imprescindível para certificar o desempe- nho das estruturas, garantindo a longevidade e atestando o padrão de qualidade esta- belecido pelo projeto e pelas normas técnicas (ABNT NBR 12655:2015). É a partir desse controle que se pode prever ou detectar “não conformidades” e viabilizar, caso se faça necessário, intervenções corretivas nas estruturas em questão. O concreto para fins estruturais deve ter definidas todas as características e propriedades de maneira explícita, antes do início das operações de concretagem, conforme recomendações da NBR 12655:2015 – Preparo, controle, recebimento e aceitação do concreto de cimento Portland. Características Básicas do Concreto De acordo com Neville (2013), o estado fresco do concreto é considerado a partir do instante da sua produção até o seu lançamento nas formas. Nesse esta- do o concreto deve apresentar boa consistência, permitindo o adensamento do concreto, e boa coesão para ser transportado e lançado nas formas, sem sofrer segregação, ou seja, nesse estado o concreto deve apresentar uma trabalhabilida- de adequada ao fim a que se destina. De acordo com o autor, resistência à compressão adequada é considerada a prin- cipal exigência do concreto no estado endurecido, e se deve ao fato de a resistência ser uma propriedade que pode ser medida com facilidade e utilizada como controle de que o concreto empregado na obra atende às especificações contratadas. A mistura em proporção adequada de cimento, agregados, água e, em alguns casos, adições e/ou aditivos, resulta num material de construção, o concreto, cujas características diferem substancialmente daquelas apresentadas pelos ele- mentos que o constituem. 8 9 Os concretos utilizados no Brasil, de massa específica normal das classes do grupo I, indicadas na NBR 8953, são: C10, C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45 e C50. Os números indicadores da classe representam a resistência à compressão característica especificada para a idade de 28 dias, em MPa. O valor mínimo da resistência à compressão deverá ser de 20 MPa para con- cretos apenas com armadura passiva e 25 MPa para concretos com armadura ativa. O valor de 15 MPa poderá ser usado apenas em fundações, conforme a NBR 6122, e em obras provisórias. Conforme especificações da ABNT NBR 6118:2014, destacam-se aqui as principais características e propriedades do material concreto, incluindo aspectos relacionados à sua utilização. Massa específica Normalmente, são considerados concretos aqueles que, depois de secos em estu- fa, têm uma massa específica, ρ, compreendida entre 2000 kg/m3 e 2800 kg/m3. Em não se conhecendo a massa específica real, para efeito de cálculo, pode- -se adotar para o concreto simples ρc = 2400 kg/m3 e para o concreto armado ρc = 2500 kg/m3. Quando se conhece a massa específica do concreto utilizado, pode-se consi- derar para valor da massa específica do concreto armado a do concreto simples, acrescida de 100 a 150 kg/m3. Propriedades mecânicas As principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compres- são, resistência à tração e módulo de elasticidade. Essas propriedades são deter- minadas a partir de ensaios, executados em condições específicas. Geralmente, os ensaios são realizados para controle da qualidade e atendimento às especificações. Resistência à compressão As prescrições referem-se à resistência à compressão são obtidas em ensaios de cilindros moldados, segundo a NBR 5738:2015, e realizados de acordo com a NBR 5739:2018. Quando não for indicada a idade, as resistências referem-se à idade de 28 dias. A estimativa da resistência à compressão média, fcmj, correspondente a uma resis- tência fckj especificada, e deve ser feita conforme indicado na NBR 12655:2015. A evolução da resistência à compressão com a idade deve ser obtida por meio de ensaios especialmente executados para tal. Na ausência desses resultados expe- rimentais, pode ser adotados os valores indicados na Tabela 1. 9 UNIDADE Tecnologia do Concreto Tabela 1 – Relações fcj/fc, admitindo cura úmida em temperatura de 21 a 30º.C. Cimento portland Idade (Dias) 3 7 14 28 60 90 120 240 360 720 CP III 0,46 0,68 0,85 1 1,13 1,18 1,21 1,28 1,31 1,36 CP IV CP I 0,59 0,78 0,9 1 1,08 1,12 1,14 1,18 1,2 1,22 CP II CP V 0,66 0,82 0,92 1 1,07 1,09 1,11 1,14 1,16 1,17 CP I cimento comum, CP II cimento composto, CP III cimento de alto forno, CP IV cimento pozolânico, CPV cimento de alta resistência inicial. Fonte: Neville, 2015 Resistência à tração Os conceitos relativos à resistência do concreto à tração direta, fct, são análogosaos expostos no item anterior, para a resistência à compressão; portanto, tem-se a resistência média do concreto à tração, fctm, valor obtido da média aritmética dos resultados, e a resistência característica do concreto à tração, fctk ou, simplesmente, ftk, valor da resistência que tem 5% de probabilidade de não ser alcançado pelos resultados de um lote de concreto. A diferença no estudo da tração encontra-se nos tipos de ensaio. Há três norma- lizados: tração direta, compressão diametral e tração na flexão, ilustrados nas Figuras 1, 2, 3 e 4, respectivamente. 15 cm FtFt 30 cm 60 cm 9 cm Figura 1 – Ensaio de tração direta Fonte: Mehta e Monteiro, 2014 CARGA Talisca de Madeira (3 mm × 25 mm) Barra de aço suplementar Carpo-de-prova cilíndrico (15 cm × 30 cm) Plano de ruptura à tração Base de apoio da máquina de ensaio Figura 2 – Ensaio de tração na compressão diametral (spliting test) Fonte: Mehta e Monteiro, 2014 10 11 Tração Compressão Tensão × �LD/2P Di stâ nc ia a pa rti r d o t op o 0 D/6 D/3 D/2 2D/3 5D/6 D 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 10 Figura 3 – Distribuição de tensão no corpo de prova Fonte: Mehta e Monteiro, 2014 D = L/3 Corpo-de-prova Extremidade da máquina de ensaio Vão L/3 L/3L/3 Barra de aço Base de apoio da máquina de ensaio Esfera de aço Estrutura rígida de carregamento Elemento de apoio e aplicação da carga Esfera de aço 25 mm no mínimo Figura 4 – Ensaio de tração na flexão Fonte: Mehta e Monteiro, 2014 A resistência à tração indireta fct,sp e a resistência à tração na flexão fct,f devem ser obtidas de ensaios realizados segundo a NBR 7222:2011 e a NBR 12142:2010, respectivamente. A resistência à tração direta fct pode ser considerada igual a 0,9fct,sp ou 0,7fct,f ou, na falta de ensaios para obtenção de fct,sp e fct,f, pode ser avaliada por meio das equações (7.1) a (7.3): 11 UNIDADE Tecnologia do Concreto fctm = 0,3 x fck ^ fctm e fck em MPa (7.1) fctk,inf = 0,7 fctm (7.2) fctk,sup = 1,3 fctm (7.3) Módulo de elasticidade Outro aspecto fundamental no projeto de estruturas de concreto consiste na relação entre as tensões e as deformações. Sabe-se da Resistência dos Materiais que a relação entre tensão e deformação, para determinados intervalos, pode ser considerada linear (Lei de Hooke), ou seja, σ = E ε, sendo σ a tensão, ε a deforma- ção específica e o Módulo de Elasticidade ou Módulo de Deformação Longitudinal. � � EEE Figura 5 – Módulo de elasticidade ou de deformação longitudinal Fonte: NBR 6118:2014 Coeficiente de Poisson Quando uma força uniaxial é aplicada sobre uma peça de concreto, resulta uma deformação longitudinal na direção da carga e, simultaneamente, uma de- formação transversal com sinal contrário, ilustrada na Figura 6. F Figura 6 – Deformações longitudinais e transversais Fonte: Neville, 2013 2 3 12 13 Segundo especificações da NBR 6118:2014, Para tensões de compressão menores que 0,5fc e tensões de tração menores que fct, o coeficiente de Poisson ν pode ser tomado como igual a 0,2. Deformações As deformações do concreto dependem, essencialmente, de sua estrutura in- terna. A contração térmica é de maior importância nos elementos de grande volume de concreto. Sua magnitude pode ser controlada por meio do coeficiente de expansão térmica do agregado, consumo e tipo de cimento e da temperatura dos materiais constitutivos do traço do concreto. Estrutura interna do concreto O concreto tem uma estrutura interna altamente complexa e heterogênea, sen- do esta a dificuldade de sua compreensão. Entretanto, o conhecimento da estrutu- ra e das propriedades individuais dos materiais constituintes e da relação entre eles auxilia a compreensão das propriedades dos vários tipos de concreto (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Por isso o concreto é dividido em três constituintes: • Pasta de cimento hidratada; • Agregado; • Zona de transição na interface entre a pasta de cimento e o agregado. A fase agregado é a principal responsável pela massa unitária, pelo módulo de elasticidade e pela estabilidade dimensional. Essas propriedades do concreto de- pendem, principalmente, da densidade e da resistência do agregado que, por sua vez, são determinadas mais por suas características físicas do que pelas químicas. De acordo com Neville (2013), a pasta de cimento hidratada é resultado das complexas reações química do cimento com a água. A hidratação do cimento evolui com o tempo, o que resulta em diferentes fases sólidas, vários tipos de vazios e água em diferentes formas. Segundo o autor, as quatro principais fases sólidas são: • Silicato de cálcio hidratado (C-S-H), parte resistente da pasta; • Hidróxido de cálcio (CH), parte frágil da pasta; • Sulfo aluminato de cálcio; • Grão de clinquer não hidratado. Os vazios presentes na pasta de cimento hidratada são classificados de acordo com o tamanho: • Espaço interlamelar no C-S-H, que são os menores vazios; • Vazios capilares, espaço entre os componentes sólidos da pasta; 13 UNIDADE Tecnologia do Concreto • Ar incorporado, que são os maiores vazios, só superados pelos relativos ao • Ar aprisionado, que ocupam os maiores vazios. A classificação da água presente na pasta de cimento hidratada é baseada no grau de dificuldade ou de facilidade com que pode ser removida. São elas, na ordem crescente de dificuldade de remoção: • Água capilar ou água livre; • Água adsorvida; • Água interlamelar; • Água quimicamente combinada. A zona de transição, na interface das partículas grandes de agregado e da pasta de cimento, embora composta pelos mesmos elementos que a pasta de ci- mento hidratada, apresenta propriedades diferentes da matriz. Esse fato se deve, principalmente, ao filme de água formado em torno das partículas de agregado, que alteram a relação água/cimento nessa região, formando uma estrutura mais porosa e menos resistente (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Tipos de Concreto Os concretos para fins estruturais são classificados pela massa específica, por grupos de resistência e consistência, segundo as prescrições da ABNT NBR 8953:2015. De acordo com Neville (2013), o concreto no seu estado fresco permite ser moldado nas mais diversas formas, texturas e finalidades. Contudo, um concreto com qualidade necessita de diversos cuidados, que vão desde a escolha de mate- riais, a elaboração do projeto de dosagem (traço), que garanta as propriedades informadas ao cliente e a homogeneização da mistura por meio dos caminhões betoneiras, até sua correta aplicação, o adensamento realizado de forma adequa- da e a cura correta da estrutura, resultando, assim, num produto de qualidade que atenderá a situações específicas, dependendo das exigências que forem expostas. Conforme definidas na ABNT NBR 12655:2014 e apresentadas em Neville (2013), existe uma grande variedade de tipos de concreto e cada um atende a um tipo de exigência nas construções. Dentre os principais, pode-se citar: a) Concreto convencional – Utilizado na maioria das obras civis, deve ser lançado nas fôrmas por método convencional (carrinhos de mão, gruas etc.). O concreto convencional é de consistência seca e sua resistência varia de 5,0 em 5,0MPa, a partir de 10,0 até 40,0MPa. É aplicado em obras civis, industriais e em peças pré-moldadas. 14 15 As vantagens são: aumento da durabilidade e qualidade final da obra, redução dos custos da obra e redução no tempo de execução; b) Concreto de alto desempenho – Normalmente, elaborado com adições minerais tipo sílica ativa e metacaulim e aditivos superplastificantes. Os concretos assim obtidos possuem excelentes propriedades. São aplicados em obras civis especiais, hidráulicas em geral e em recuperações. As vantagens são: aumento da durabilidade e da vida útil das obras; redução dos custos da obra e melhor aproveitamento das áreas disponíveis para construção; c) Concreto bombeável – Utilizado na maioria das obras civis, sua dosa- gem é apropriada para utilização em bombas de concreto, evitando se-gregação e perdas de material. Sua resistência varia de 5,0 em 5,0MPa, a partir de 10,0 até 40,0MPa. É aplicado em obras civis em geral, obras industriais e peças pré-moldadas. As vantagens são: aumento da durabilidade e qualidade final da obra; redução dos custos da obra e redução no tempo de execução; d) Concreto de alta resistência inicial – Como o próprio nome diz, o concreto de alta resistência inicial possui resistência superior ao con- vencional à compressão como, por exemplo, de 149Mpa aos 28 dias. É importante ressaltar a importância do agregado para a rigidez e a re- sistência do concreto, pois a redução da dimensão do agregado graúdo ocasiona o ganho de resistência devido ao fortalecimento da zona de transição (área de contato entre pasta e agregado). Dessa forma, quan- to mais alta a resistência a ser alcançada, menor deve ser a dimensão máxima do agregado graúdo. No que se refere ao agregado miúdo, a preferência, para a fabricação desse tipo de concreto, é de um módulo de finura elevado; e) Concreto de pavimento rígido – O principal requisito exigido para esse concreto é a resistência à tração na flexão e ao desgaste superficial. Trata- -se de um concreto de fácil lançamento e execução. É aplicado em estra- das e vias urbanas. As vantagens são: maior durabilidade; redução dos custos de manu- tenção e maior luminosidade; f) Concreto pesado – A característica principal desse tipo de concreto é a sua alta densidade, que varia entre 2800 e 4500 kg/m³, obtida com a utilização de agregados especiais, normalmente, a hematita. É aplicado como contrapeso em gasodutos, hospitais e usinas nucleares; pode ser citada a vantagem de ser isolante radioativo; g) Concreto projetado – Concreto com dimensão máxima característica do agregado maior ou igual a 9,5mm, transportado por meio de uma 15 UNIDADE Tecnologia do Concreto tubulação e projetado sob pressão sobre uma superfície, com compac- tação simultânea. É um processo de aplicação de concreto utilizado sem a necessidade de formas, bastando apenas uma superfície para o seu lançamento. O concreto projetado deve ser dosado, misturado e lançado por equipamento de projeção de capacidade mínima de pro- dução de 10 m³/h. A cada máquina de projeção, corresponde uma composição granulométrica ótima, função das dimensões do mangote do bico e das pressões de ar e água, entre outros fatores; h) Concreto leve estrutural – Caracterizam-se concretos leves aqueles que apresentam reduzida massa específica quando comparados a con- cretos convencionais, e essa redução de densidade é obtida por meio da incorporação de ar à mistura, seja na argamassa, seja nos agre- gados (NEVILLE, 2013). Neville (2013) afirma que apenas concretos produzidos com agregados leves podem ser usados para aplicação em estruturas, ou seja, os concretos dos tipos celular e sem finos não po- dem ser empregados para tal função e, ao adotar o emprego desse material, ocorrem mudanças significativas em algumas propriedades do concreto, como resistência mecânica, módulo de deformação, traba- lhabilidade, condutividade térmica e mudanças na zona de transição do agregado com a pasta de cimento; i) Concreto leve – A densidade desse concreto varia de 400 a 1800kg/m³. Os tipos mais comuns são o concreto celular espumoso, o concreto com isopor e o concreto com argila expandida. É aplicado em: enchimento e regularização de lajes, pisos e elementos de vedação. As vantagens são: redução de peso próprio e isolante termo-acústico; j) Concreto colorido – Concreto normal adicionado de pigmentos es- peciais, os quais conferem ao concreto várias cores com diferentes tonalidades, a saber: amarela, azul, vermelha, verde, marrom e preta. É aplicado em pisos, calçadas e fachadas. As vantagens são: elimina pintura e pode ser usado como marcador de áreas específicas; k) Concreto resfriado com gelo – Trata-se de um concreto cuja quanti- dade de água é parcialmente substituída por gelo, para atender a condi- ções específicas de projeto, por exemplo, a retração térmica. É aplica- do em paredes espessas e grandes blocos de fundação. A vantagem é a redução da fissuração de origem térmica; l) Concreto autoadensável – É o concreto do futuro. Trata-se de um concreto de elevada plasticidade. Em alguns casos, pode ter a sua reologia controlada com a utilização de aditivos de última geração. É aplicado em fundações especiais tipo hélice contínua e paredes diafragma, peças delgadas e peças densamente armadas. As vanta- gens são: maior durabilidade e fácil aplicação, dispensa a utilização 16 17 total ou parcial de vibradores, redução dos custos com mão de obra e energia e maior produtividade no lançamento; m) Concreto com adição de fibras – Normalmente, elaborado com fibras de nylon, polipropileno e aço, dependendo das condições de Projeto. Os concretos assim obtidos inibem os efeitos da fissuração por retração. Utilizado em obras civis especiais e pisos industriais; As vantagens são: aumenta a durabilidade das obras quanto à abra- são e ao desgaste superficial, melhora a resistência à tração do concreto e pode ser utilizado em pistas de aeroportos; n) Concreto impermeável – Trata-se de um concreto com a relação água- -cimento limitada, normalmente, menor ou igual a 0,55, e dosado com um cimento apropriado, tipo portland de alto forno ou pozolânico. É aplicado em obras hidráulicas em geral, estações de tratamento d’água e esgoto e barragens. As vantagens são: aumento da durabilidade da obra e redução dos custos de manutenção da obra; o) Concreto sem finos – A característica principal desse tipo de concreto é a sua elevada porosidade. A densidade desse concreto varia de acordo com o agregado utilizado: brita, seixo ou argila expandida. É aplicado em drenagens e enchimentos e tem a vantagem de ter baixa densidade. O cimento utilizado para os vários tipos de concreto pode ser o Portland co- mum ou o Portland de alta resistência inicial que atendam às exigências da ABNT NBR 16697:2018 e que cumpre as especificações da NBR 12655:2014. A dosagem de cimento empregada em concreto projetado é a mesma utilizada nos concretos tradicionais, oscilando entre 300 e 375 kg/m3, em alguns casos é necessário utilizar dosagens com consumo de cimento de até 500 kg/m3. Os aditivos aceleradores de pega, impermeabilizantes ou plastificantes podem ser utilizados, na proporção de 2% a 3%, para aumentar a resistência inicial ou diminuir a retração. Dosagem do Concreto A escolha e a dosagem dos materiais constituintes de um concreto, sem dúvida, é uma etapa básica; porém seletiva, e segue as especificações da ABNT NBR 12655:2015. De acordo com a mesma norma, a composição do concreto e a escolha dos materiais componentes devem satisfazer as exigências estabelecidas na mesma norma, para concreto fresco e endurecido, observando: consistência, massa específica, resistência, durabilidade, proteção das barras de aço quanto à corrosão 17 UNIDADE Tecnologia do Concreto e o sistema construtivo escolhido para a obra. O concreto deve ser dosado a fim de minimizar sua segregação no estado fresco, levando-se em consideração as operações de mistura, transporte, lançamento e adensamento. Os métodos de dosagem podem ser entendidos como estudos desenvolvidos para seleção e quantificação dos materiais constituintes do concreto, poten- cializando melhorias nos desempenhos físico-mecânicos e maior durabilidade das estruturas. O método de dosagem mais utilizado no Brasil é definido como ABCP/ACI, detalhado em Neville (2013). Pode ser visto como um método mais racional, pois leva em consideração as propriedades físicas e mecânicas do cimento utilizado, assim como dos agregados. Faixas de trabalhabilidade podem ser escolhidas e o desvio padrão pode ser adotado entre os destacados pela NBR 12655:2015 para obtenção da resistência de dosagem (fck28). Preparo e uso do Concreto Conforme as especificações da ABNT NBR 12655:2015 – Concreto de cimen- to Portland — Preparo,controle, recebimento e aceitação, o concreto pode ser misturado na obra, pré-misturado ou produzido em usina de pré-moldados. Proce- dimentos de preparo e uso do concreto apresentados a seguir, também podem ser encontradas em Neville (2013) – Tecnologia do concreto. Concreto misturado manualmente Conforme apresentado em Neville (2013), o concreto misturado manualmente exige grande esforço da mão de obra e é indicado para pequenas obras e serviços. Deve-se estar ciente de que o concreto resultante é de qualidade apenas razo- ável, sem garantia da resistência conseguida em concretos preparados mecanica- mente. Escolher uma superfície resistente (livre de partes soltas), plana, limpa e impermeável para efetuar a mistura ou utilizar a caixa de argamassa devidamente livre de outros materiais. Os materiais secos devem ser misturados até se conseguir a homogeneidade de cor. A mistura manual, preferencialmente para um saco de cimento, deve obedecer à sequência ilustrada na Figura 7: a) Espalhar a areia sobre a superfície (caixa) formando uma camada de 15 cm; b) Espalhar o cimento sobre a camada de areia; c) Misturar a areia e o cimento, até conseguir uma mistura homogênea; d) Formar uma camada de mais ou menos 15cm; 18 19 e) Espalhar a pedra sobre a camada e misturar tudo; f) Depois de bem misturado, formar um monte com um buraco no meio (boca de um vulcão); g) Despejar a água aos poucos e misturar vigorosamente até obter a con- sistência desejada (depois de colocada a água, continuar misturando, pois o concreto ficará mais mole). Figura 7 – Sequência para mistura manual de concreto Fonte: Adaptado de ABCP Concreto misturado em betoneira O trabalho com betoneira simplifica o processo de elaboração do concreto, obten- do-se um material de melhor qualidade do que o obtido na mistura manual. O tempo de carregamento dos materiais deve ser o mínimo possível (um mi- nuto) e o tempo de mistura deve ser de 3 minutos, no mínimo (NEVILLE, 2013). A mistura com betoneira deve obedecer à sequência a seguir: a) Para betoneiras com carregamento direto (Figura 8 – mistura para um saco de cimento), com a betoneira girando: • Adicionar a água; • Agregado graúdo (brita); • Cimento; • Areia; b) Para betoneiras com carregamento por caçambas (Figura 8) e água (aditivos) adicionada concomitantemente (meio a meio): • Adicionar metade do agregado graúdo; • Areia; • Cimento; • Restante da brita. 19 UNIDADE Tecnologia do Concreto Figura 8 – Ilustração de exemplos de betoneiras com carregamento direto e outro com caçamba, respectivamente Fonte: iStock/Getty Images Concreto dosado em Central O concreto usinado é obtido em Centrais dosadoras, geralmente chamadas de concreteiras, e segue os procedimentos da NBR 7212:2012 – Execução de concreto dosado em central. De acordo com Mehta e Monteiro (2014), as centrais de concreto são instala- ções preparadas para a produção em escala, constituídas de silos armazenadores, balanças, correias transportadoras e equipamentos de controle. Na maioria dos casos, para as obras urbanas, a mistura é feita no próprio cami- nhão, durante o trajeto entre a central de concreto e a obra. Nas obras de grande porte, como barragens e estradas, as centrais podem fazer a mistura e o material é transportado por gruas e caçambas. Dentre as vantagens do uso de concreto pronto (usinado), pode-se destacar: a) Economia de materiais, menor perda de areia, brita e cimento; b) Maior controle tecnológico dos materiais, dosagem, resistência e con- sistência, com melhoria da qualidade; c) Racionalização do número de ajudantes na obra, com a consequente redução dos encargos trabalhistas; d) Melhor produtividade da equipe; e) Redução no controle de suprimentos e eliminação de áreas de estoque no canteiro; f) Redução do custo da obra. 20 21 Recebimento do concreto usinado O trajeto a ser percorrido pelo caminhão-betoneira deve ser preparado, seja dentro do canteiro, seja fora dele, para evitar atrasos e perda do concreto. Nas obras urbanas, o acesso para o caminhão-betoneira deve permitir manobras do caminhão seguinte, de forma que a continuidade não seja prejudicada e prever um local próximo do canteiro para estacionar o caminhão que estará esperando para descarregar. Quando utilizar concreto bombeado, deve-se prever os acessos e o local de estacio- namento para os caminhões e a bomba, isto é, estacionamento para dois caminhões- -betoneira, próximo à bomba, a fim de manter o fluxo contínuo de bombeamento. Ensaio de abatimento A consistência é avaliada pelo ensaio slump test, conforme especificações da NBR 5738:2015 e detalhado na ANBT NBR NM 67, que tem como objetivos determinar a trabalhabilidade e controlar a quantidade de água adicionada no con- creto fresco, de acordo com os passos a seguir: a) Coletar diretamente da calha do caminhão uma amostra de aproxi- madamente 30 litros de concreto depois de descarregado pelo menos 0,5m3 (não retire a amostra de concreto já lançado na fôrma); b) Colocar a amostra num carrinho e misturar para assegurar a homogeneidade; c) Colocar o cone (previamente molhado e tratado) sobre a placa metálica nivelada, apoiando firmemente os pés sobre as abas inferiores do cone; d) Preencher o cone em 3 camadas iguais e aplicar um apiloamento de 25 golpes em cada camada, em toda a seção do cone, adensando, cui- dadosamente, com a haste sem que esta penetre na camada inferior; e) Retirar o excesso de material da última camada com a régua, alisando a superfície; f) Içar o cone verticalmente, com cuidado; g) Colocar a haste sobre o cone invertido ao lado da massa abatida, me- dindo a distância entre o ponto médio do material e a parte inferior da haste, expressando o resultado em centímetros. Antes da descarga do caminhão, é necessário fazer uma avaliação da quantidade de água do concreto, conforme ilustrado na Figura 9 e detalhado na ANBT NBR NM 67, verificando se a consistência está de acordo com o que foi especificado na Nota Fiscal (Pedido). A falta de água torna o concreto menos trabalhável, podendo criar ninhos de concretagem (bicheiras) e água em excesso reduz a resistência do concreto. 21 UNIDADE Tecnologia do Concreto 3IV Placa metálica de base Haste Varilla 30 0 Molde 500 Abatimento Asentamiento Régua metálica Regla metálica Concreto Hormmigón Figura 9 – Ilustração da medição do slump test do concreto (dimensões em mm) Fonte: NBR 12655:2015 Tabela 2 – Valores de abatimento limite com relação ao tipo de elemento estrutural Tipo de obra Abatimento de tronco de cone em mm Estruturas de contenção armada e sapatas 20-80 Blocos, tubulões, ensecadeiras e paredes em subsolo 20-80 Vigas e paredes armadas 20-100 Pilares de edifícios 20-100 Pavimentos e lajes 20-80 Concreto massa 20-80 Fonte: Neville, 2013 A NBR 12655:2015 não especifica valores limites de abatimento no slump test. A Tabela 2 apresenta valores de limite no abatimento no slump test, reco- mendados por Neville (2013). Transporte do Concreto A ABNT NBR 12655:2015 recomenda para o transporte do concreto veícu- los dotados ou não de dispositivos que efetuam a mistura do concreto e mantém a sua homogeneidade por simples agitação, divididas em três tipos: caminhão- -betoneira, equipamento dotado de agitação e equipamento não dotado de agi- tação (caminhão basculante). 22 23 Transporte convencional O transporte do concreto do local de produção ou descarga na obra até o local de lançamento (fôrmas) pode ser feito, convencionalmente, com a utilização dos seguintes equipamentos: a) Carrinhos e jericas – O uso dos carrinhos e jericas implica o plane- jamento do caminho de percurso a fim de evitar contratempos provo- cados por esperas e por danos nas armaduras. Alguns cuidados são essenciais para sua durabilidade, tais como: • Devem ser mantidas sempre limpas, livres de argamassas endurecidas; • Devem ser molhados antes do início da concretagem; • Ter os eixos engraxados semanalmente; • Não receber sobrecarga(peso acima do permitido); b) Guinchos – Além da rigorosa manutenção dos componentes do guin- cho (roldanas, eixos, cabos, torre, freio, trilhos etc.), os seguintes cuida- dos são necessários: • Travar os carrinhos e jericas na cabine do guincho; • Proibir o transporte de pessoas no guincho (NR-18); • A operação deve ser feita por pessoa habilitada; • Prever corrente, cadeado e chave para impedir o uso por pessoa sem habilitação e/ou em horários inadequados ou acionamento acidental; c) Gruas e caçambas – A área de atuação da grua deve ser delimitada e devidamente sinalizada, a fim de impedir a circulação de pessoas sob as cargas suspensas. Além da rigorosa manutenção por firma especia- lizada (em geral, a própria fornecedora da grua), os seguintes cuidados operacionais devem ser levados em conta: • Manter limpa a caçamba, livre de material endurecido (lavar sempre depois do uso); • Carregar sempre dentro do limite de carga estabelecido; • Operar usando rádios comunicadores; d) Calhas e correias transportadoras – São indicadas para obras de maior porte, com exigência de fluxo contínuo de concreto em gran- de quantidade. Transporte por bombeamento O transporte é feito por equipamento chamado bomba, que empurra o con- creto por meio de uma tubulação metálica, podendo vencer grandes alturas e/ou distâncias horizontais. A grande vantagem da bomba é a capacidade de transportar 23 UNIDADE Tecnologia do Concreto volumes maiores de concreto em comparação aos sistemas usuais (carrinhos, jeri- cas e caçambas), podendo atingir de 35 a 45m3 por hora, enquanto outros meios atingem de 4 a 7 m3. As outras vantagens são obtidas com a maior produtividade, menor gasto com mão de obra e menor energia de vibração (concreto mais plástico). Em conjunto com a bomba, pode ser usadas lanças (caminhão-lança), que facilitam atingir todos os pontos de concretagem. Os seguintes cuidados são importantes na operação com bomba e lança: • O diâmetro interno da tubulação deve ser maior que o triplo do diâmetro máximo do agregado graúdo; • Lubrificar a tubulação com nata de cimento, antes da utilização; • Reforçar as curvas com escoras e travamento para suportar o golpe de aríete provocado pelo bombeamento; • Designar, no mínimo, dois operários para segurar a extremidade do mangote de lançamento; • Operar usando rádios comunicadores e controle remoto da lança; • Verificar se a movimentação da lança não provoca danos nas instalações elétricas, telefônicas e vizinhas; • Manter a continuidade da concretagem, com um caminhão sempre na espera. Lançamento do concreto Para Neville (2013), nas obras de construção civil é comum encarar a concreta- gem como a etapa final de um ciclo constituído da execução das fôrmas, armadu- ras, lançamento, adensamento e cura do concreto. Nos edifícios de múltiplos pavimentos, a concretagem da laje encerra uma etapa da programação. Tendo em vista que a reparação de uma concretagem executada errada é one- rosa e, muitas vezes, esconde defeitos que irão aparecer somente algum tempo depois, é extremamente importante a presença do Engenheiro, Mestre ou Técnico com experiência na etapa de lançamento do concreto. A Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem – Abesc, Mehta e Monteiro (2014), sugere considerar os seguintes cuidados na fase de concretagem. Plano de lançamento (de concretagem) a) Dimensionar antecipadamente o volume do concreto (calculando direto das fôrmas), o início e os intervalos das cargas para manter o ritmo na entrega do concreto; 24 25 b) Dimensionar a equipe envolvida nas operações de lançamento, adensa- mento e cura do concreto; c) Prever interrupções nos pontos de descontinuidade das fôrmas como: juntas de concretagem previstas e encontros de pilares, paredes com vigas ou lajes etc.; d) Especificar a forma de lançamento: convencional ou bombeado, com lança, caçamba etc.; e) Providenciar equipamentos e ferramentas, como: • Equipamento para transporte dentro da obra (carrinhos, jericas, dumpers, bombas, esteiras, guinchos, guindaste, caçamba etc.); • Ferramentas diversas (enxadas, pás, desempenadeiras, ponteiros etc.); • Tomadas de força para os equipamentos elétricos. Condições gerais durante o lançamento a) Fazer com que o concreto seja lançado logo após o batimento, limitando em 2 horas e meia o tempo entre a saída do caminhão da concreteira e a aplicação na obra; b) Limitar em 1 hora o tempo de fim da mistura no caminhão e o lança- mento, valendo a mesma coisa para a concretagem sobre camada já adensada e, se for o caso, utilizar retardadores de pega, nas obras com maior dificuldade no lançamento; c) Lançar o mais próximo da sua posição final; d) Evitar o acúmulo de concreto em determinados pontos da fôrma, distri- buindo a massa sobre a fôrma; e) Lançar em camadas horizontais de 15 a 30cm, a partir das extremidades para o centro das fôrmas; f) Lançar nova camada antes do início de pega da camada inferior; g) Tomar cuidados especiais quando da concretagem com temperatura am- biente inferior a 10ºC e superior a 35ºC; h) A altura de lançamento não deve ultrapassar 2,5m e, se for o caso, utilizar trombas, calhas, funis etc. para alturas de lançamento supe- riores a 2,5m; i) Limitar o transporte interno do concreto com carrinhos ou jericas a 60 metros, para evitar a segregação e a perda de consistência (utilizar carrinhos ou jericas com pneus); j) Preparar rampas e caminhos de acesso às fôrmas (prever antiderrapantes); k) Iniciar a concretagem pela parte mais distante do local de recebimento do concreto; l) Molhar abundantemente as fôrmas antes de iniciar o lançamento do concreto; 25 UNIDADE Tecnologia do Concreto m) Eliminar e/ou isolar pontos de contaminação por barro, entulho e outros materiais indesejados; n) Manter uma equipe de carpinteiros, armadores e eletricistas, sendo que um carpinteiro fique sob as fôrmas verificando o preenchimento com um martelo de borracha; o) Lançar nos pés dos pilares, antes do concreto, uma camada de arga- massa com traço 1:3 (cimento e areia média); p) Interromper a concretagem no caso de chuva, protegendo o trecho já concretado com lonas plásticas; q) Dar especial atenção às armaduras negativas, verificando sua integridade; r) Providenciar pontos de iluminação no caso da concretagem se estender para a noite. Adensamento do concreto O objetivo do adensamento do concreto lançado é torná-lo mais compacto, retirando o ar do material, incorporado nas fases de mistura, transporte e lança- mento. O adensamento exige certa energia mecânica. De acordo com Neville (2013), o processo mais comum e simples é o adensa- mento manual, indicado para pequenos serviços e/ou obras de pequeno porte. Nas obras nas quais se exige maior qualidade e responsabilidade, é necessário promover o adensamento por meio de equipamentos de vibração. Em geral, segundo o autor, são usados vibradores de imersão e de superfície para o acabamento (réguas vibratórias). O concreto deve ser adensado imediata- mente após seu lançamento nas fôrmas, levando em conta que tanto a falta de vibração como o excesso pode causar sérios problemas para o concreto. Os seguintes cuidados são importantes nessa fase da execução do concreto, conforme apresentado por Neville (2013): a) Lançar o concreto em camadas de no máximo 50cm (30cm é o reco- mendável) ou em camadas compatíveis com o comprimento do vibra- dor de imersão; b) Aplicar o vibrador sempre na vertical; c) Vibrar o maior número possível de pontos da peça; d) Introduzir e retirar o vibrador lentamente, fazendo com que a cavidade deixada pela agulha se feche novamente; e) Deixar o vibrador por 15 segundos, no máximo, num mesmo ponto (o excesso de vibração causará segregação do concreto); 26 27 f) Fazer com que a agulha penetre 5cm na camada já adensada; g) Evitar encostar o vibrador na armadura, pois isso acarretará problemas de aderência entre a barra e o concreto; h) Não aproximar muito a agulhadas paredes da fôrma (máximo 10 cm), para evitar danos na madeira e evitar bolhas de ar; i) O raio de ação do vibrador depende do diâmetro da agulha e da potên- cia do motor: j) Evitar desligar o vibrador ainda imerso no concreto; k) Adotar todos os cuidados de segurança indicados para o manuseio de equipamento elétrico. Cura do concreto O concreto deve ser protegido durante o processo de endurecimento (ganho de resistência) contra secagem rápida, mudanças bruscas de temperatura, excesso de água, incidência de raios solares, agentes químicos, vibração e choques (MEHTA; MONTEIRO, 2014). De acordo com os autores, deve ser evitado bater estacas, utilizar rompedores de concreto, furadeiras a ar comprimido próximo de estruturas recém concretadas, assim como evitar o contato com água em abundância e qualquer outro material que possa prejudicar o processo de endurecimento e de aderência na armadura. Para evitar uma secagem muito rápida do concreto e o consequente apareci- mento de fissuras e redução da resistência em superfícies muito grandes, tais como lajes, os autores recomendam que seja necessário iniciar a cura úmida do concreto tão logo a superfície esteja seca ao tato. A seguir, estão listados alguns dos métodos mais comuns para a cura do concre- to, que podem ser usados isolada ou em concomitantemente, conforme apresenta- do por Neville (2013) e Mehta e Monteiro (2014): a) Molhar continuamente durante 7 dias (no mínimo 3 dias) a superfície concretada (pilares e vigas); b) Manter uma lâmina de água sobre a superfície (lajes e pisos); c) Espalhar areia, serragem ou sacos (arroz, estopa, cimento etc.) sobre a superfície e mantê-los umedecidos (lajes e pisos); d) Manter as fôrmas sempre molhadas (pilares, vigas e escadas); e) Molhar e cobrir com lona; f) Utilizar produtos apropriados para cura de concreto (película impermeável). 27 UNIDADE Tecnologia do Concreto Fatores que Influem nas Propriedades do Concreto Com base no que foi apresentado nesse texto e conforme recomendações de Neville (2013) e Mehta e Monteiro (2014), os principais fatores que influem nas propriedades do concreto são: • Tipo e quantidade de cimento; • Qualidade da água e relação água-cimento; • Tipos de agregados, granulometria e relação agregado-cimento; • Presença de aditivos e adições; • Procedimento e duração do processo de mistura; • Condições e duração do transporte e do lançamento; • Condições de adensamento e de cura; • Forma e dimensões dos corpos de prova; • Tipo e duração do carregamento; • Idade do concreto, umidade, temperatura etc. 28 29 Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Sites Ibracon https://goo.gl/ZUJ6vc Livros Durabilidade do Concreto: Bases Científicas para a Formulação de Concretos Duráveis de acordo com o Ambiente CASCUDO, O.; Carasek, Helena, H. Durabilidade do Concreto: Bases Científicas para a Formulação de Concretos Duráveis de acordo com o Ambiente. IBRACON, 2014. Introdução à Engenharia de Estruturas de Concreto FUSCO, P. B. Introdução à Engenharia de Estruturas de Concreto. 4.ed. São José/Canoas: ULBRA, 2018. (E-Book) Concreto: Ciência E Tecnologia ISAIA, G. C. Concreto: Ciência E Tecnologia. 1º Edição. São Paulo: IBRACON, 2011. v. 1, 2 e 3. ISBN v.1: 978-85-98576-16-9 e v.2: 978-85-98576-20-6. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais MEHTA, P. Kumar.; MONTEIRO, Paulo J. M.; HASPARYK, Nicole Pagan. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 2.ed. São Paulo: IBRACON, 2014. Dosagem e Controle da Qualidade de Concretos Convencionais de Cimento Portland RECENA, F. P. Dosagem e Controle da Qualidade de Concretos Convencionais de Cimento Portland. 4.ed. São/José, Canoas: ULBRA, 2017. Leitura Concreto para Habitação https://goo.gl/oTvGHj 29 UNIDADE Tecnologia do Concreto Referências ASSOCIAÇÃO Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 12142: Concreto – Determinação da resistência à tração na flexão de corpos de prova prismáticos. São Paulo, 2010. ________. NBR 12655: Concreto – Preparo, controle e recebimento. São Paulo: ABNT, 2015. ________. NBR 16697: Cimento Portland – Requisitos. São Paulo: ABNT, 2018. ________. NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos- de-prova. São Paulo: ABNT, 2015. ________. NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. São Paulo: ABNT, 2018. ________. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. São Paulo: ABNT, 2014. ________. NBR 7212: Execução de concreto dosado em central – Procedimento. São Paulo: ABNT, 2012. ________. NBR 7222: Concreto e argamassa – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. São Paulo: ABNT, 2011. ________. NBR 8953: Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência. São Paulo: ABNT, 2015. ________. NBR NM67: Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. São Paulo, 1998. MEHTA, P. Kumar; MONTEIRO, Paulo J. M. Concreto. Microestrutura, propriedades e materiais. 2.ed. São Paulo: IBRACON, 2014. 751p. NEVILLE, A. M. Tecnologia do concreto. Porto Alegre: Bookmann, 2013. p. 448. NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do Concreto. 2.ed. Editora: BMA - BOOKMAN (ARTMED), 2013. ISBN: 9788582600719 NORMA Reguladora NR-18 – Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção. Brasília. Ministério do Trabalho, 2009. Disponível em: . Acessado em: 29 de Agosto de 2018. 30