durabilidade do concreto

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Durabilidade de Durabilidade de 
estruturas de concretoestruturas de concreto
Prof. Maristela Gomes da Silva
Departamento de Engenharia Civil/UFES
Notas de aula Notas de aula 
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BibliografiaBibliografia
•• ISAIA, G. C. (editor) ISAIA, G. C. (editor) Materiais de ConstruMateriais de Construçção ão 
Civil e PrincCivil e Princíípios de ciência e Engenharia de pios de ciência e Engenharia de 
MateriaisMateriais. IBRACON. Vol. 1 e Vol. 2. 2007.. IBRACON. Vol. 1 e Vol. 2. 2007.
•• ISAIA, G. C. (editor) ISAIA, G. C. (editor) Concreto: Microestrutura, Concreto: Microestrutura, 
propriedades e materiaispropriedades e materiais. IBRACON. 2008.. IBRACON. 2008.
•• ISAIA, G. C. (editor) ISAIA, G. C. (editor) Concreto: Ensino, pesquisa Concreto: Ensino, pesquisa 
e realizae realizaççõesões. IBRACON. 2005.. IBRACON. 2005.
•• NBR 12655 NBR 12655 Concreto de Cimento Concreto de Cimento PortlandPortland _ _ 
Preparo, controle e recebimento _ Preparo, controle e recebimento _ 
ProcedimentoProcedimento. Associa. Associaçção Brasileira de Cimento ão Brasileira de Cimento 
PortlandPortland. 2006.. 2006.
•• NBR 6118 NBR 6118 Projeto de Estruturas de Concreto _ Projeto de Estruturas de Concreto _ 
ProcedimentoProcedimento. Associa. Associaçção Brasileira de Cimento ão Brasileira de Cimento 
PortlandPortland. 2003.. 2003.
Principais patologias em Principais patologias em 
estruturas de concreto aparenteestruturas de concreto aparente
deterioração química
7%
fissuras
21%
manchas superficiais
22%
corrosão das armaduras
20%
ninhos de concretagem
20%flechas excessivas
10%
(HELENE, 1992)
Corrosão de armadurasCorrosão de armaduras
Manchas superficiaisManchas superficiais
Ninhos de concretagemNinhos de concretagem
ExecuExecuççãoão
AdensamentoAdensamento
CustoCusto da intervenda intervenççãoão
ManutenManutençção eão e corrosãocorrosão
Vida Vida úútil etil e corrosãocorrosão
Fatores intervenientes na Fatores intervenientes na 
vida vida úútiltil
projetouso
execução
planejamento
materiais e 
componentes
ManutenManutençção estratão estratéégicagica
Materiais e especificaMateriais e especificaççõesões
MateriaisMateriais
• cimento
• adições minerais
• agregados
• aditivos
• pigmentos
CimentoCimento
• clínquer (finura e composição química)
• adições (escória, pozolanas e fíller calcário)
• gipsita (retardador de pega)
Microscopia do Microscopia do clclíínquernquer
(Mehta; Monteiro, 1994)
CC33SS
CC22SS
CC33AA
CC44AFAF
CC33SS
HidrataHidrataçção dos silicatosão dos silicatos
C3S + 6H C3S2H3 + 3CH
C2S + 4H C3S2H3 + CH
HidrataHidrataçção do Cão do C33S e CS e C22SS
Ca(OH)2 portlandita (CH)
C-S-H
HidrataHidrataçção do Cão do C33A e CA e C44AFAF
C3A(CS)3H32
C3A(CS)H12
Etringita (Aft)
Monossulfolaluminato (Afm)
HidrataHidrataçção da fase ão da fase ferritaferrita
(C(C44AF)AF)
AFt
AFm
reação mais lenta e com menor liberação de 
calor de hidratação
Estágios de hidratação
Dissolução; 
formação de 
etringita
Formação 
rápida de 
CH e C-S-H
Início 
de 
pega
Fim de pega
Formação de 
monossulfoaluminato
Reações por 
difusão; formação 
de C-S-H
Calor hidrataCalor hidrataçção dos ão dos 
compostos do compostos do clclíínquernquer
(Mehta; Monteiro, 1994)
ComposiComposiçção X ão X evolevol. . 
resistênciaresistência
(Neville, 1987)
AdiAdiçções do cimentoões do cimento
Pozolanas + CH + H C-S-H
pozolanas
EscEscóória de altoria de alto--fornoforno
(Skalny; Mindess, 1991)agregado
aglomerante
AdiAdiçções do cimentoões do cimento
escória + CH + H C-S-H
Esquema da Esquema da microestruramicroestrura da pastada pasta
(Mehta; Monteiro, 1994)
cimento Portland comum
A = C-S-H
H = CH, Afm
C = poros capilarescimento pozolânico e com 
escória
Cimentos Cimentos comerciaiscomerciais
CP IS até 5% de adições 
CPI __ __ __ 
CP II E 6-34% 0-10%
CP II F 6-10% 
CP II Z 6-14% 0-10% 
CPIII 35-70% 0-5% 
CP IV 15-50% 0-5%
CP V 0-5%
MRS
ARS
Cimento escória pozolanas fíler calcário
Influência das adiInfluência das adiççõesões
resistência inicial 
resistência final
calor de hidratação 
porosidade final (φφφφ)
ataque de sulfatos
ataques da água do mar
carbonatação
corrosão das armaduras ?
retração e fluência
Propriedades escória, pozolanas fíller calcário
PastaPasta
cimento anidro
adições
poros
água
aditivos
compostos hidratados
ConcretoConcreto
pasta
agregados
zona de transição
MicroestruturaMicroestrutura
CP III, a/c=0,35 CP III, a/c=0,70
(Silva et al. , 1999)
Cimento com escCimento com escóóriaria
etringita
AFm
Escória anidra
C-S-H
Cimento Cimento pozolânicopozolânico
CP IV, a/c=0,35 CP IV, a/c=0,70
(SILVA et al. , 1999)
C-S-H
pozolana
C-S-H
CH
CH
Interface pastaInterface pasta--agregadoagregado
(Zona de transi(Zona de transiçção)ão)
Influência da relaInfluência da relaçção ão ááguagua--cimento cimento 
na interface pastana interface pasta--agregadoagregado
CP V ARI, a/c=0,35 CP V ARI, a/c=0,70
CH
(SILVA et al. , 1999)
Influência da relaInfluência da relaçção ão ááguagua--
cimento na microestruturacimento na microestrutura
CP III, a/c=0,35 CP III, a/c=0,70
(SILVA et al. , 1999)
C-S-H
AdiAdiçções minerais do concretoões minerais do concreto
(Mehta; Monteiro, 1994)
escória de alto-forno
pozolanas (cinza volante, sílica ativa, cinza de casca de arroz,
metacaolim)
sílica ativa cinza de casca de arroz
AditivosAditivos
Retardadores de pega
Plastificantes
Superplastificantes
Incorporadores de ar
ImportanteImportante: compatibilidade cimento-aditivos !
Aceleradores de pega (sem cloreto)
Concreto: propriedadesConcreto: propriedades
SolicitaSolicitaçções das estruturasões das estruturas
Efeito paredeEfeito parede
pasta (< 5mm)
argamassa (5 a 15 mm)
concreto (>15 mm)
armadura
Efeito parede x durabilidadeEfeito parede x durabilidade
umidade
sol e vento
microorganismos
agentes agressivos
Concreto revestidoConcreto revestido
Durabilidade?Durabilidade?
PinturaPintura
CerâmicaCerâmica
recalque
radiação solar chuva dirigida
vento agentes agressivos
1
2
3
Agentes agressivos e Agentes agressivos e 
desempenho das estruturasdesempenho das estruturas
umidade
sol e vento
microorganismos
agentes agressivos
umidade
sol e vento
microorganismos
agentes agressivos
2
umidade
microorganismos
agentes agressivos
ascensão capilar
recalque NA
PropriedadesPropriedades
Propriedades no estado fresco
(relação água/materiais secos)
Propriedades no estado endurecido
(relação água/cimento)
trabalhabilidade
consistência
reologia, tixotropia
retração e fluência
resistência mecânica
módulo de elasticidade
tenacidade 
retração e fluência
porosidade
permeabilidade
durabilidade
TrabalhabilidadeTrabalhabilidade
•Consistência + coesão + Dmáx, forma e 
granulometria do agregado 
• Evitar segregação (exsudação inclusive)• Características da obra
• Tecnologia de execução das estruturas
• Influencia as propriedades do concreto
endurecido ( 5% de vazios 30% da resistência)
Resistência mecânicaResistência mecânica
Dado de projetoDado de projeto
InfluenciaInfluencia a durabilidade
(DHIR et al., 1994)
FadigaFadiga
Repetição de cargas, cargas de diferentes 
amplitudes, alternância entre cargas de 
compressão e tração
No final de 10 milhões de ciclos, o corpo-de-
prova de concreto rompe com a metade da 
resistência correspondente ao ensaio 
estático
RetraRetraççãoão
• Retração plástica (assentamento dos materiais + evaporação 
de água antes do início de pega)
• Retração hidráulica (movimentação de água na pasta, 
depende da finura do cimento, teor de
agregados, a/c, cura, dimensões da peça)
• Retração autógena (não há troca de umidade, temperatura 
constante, hidratação da pasta (C-S-H))
• Retração por carbonatação
DeformaDeformaççõesões
• Higrométricas (retração, fluência)
• Químicas (hidratação, reações)
• Térmicas (dilatação, calor liberado)
• Mecânicas (cargas)
FluênciaFluência
• Condições ambientais (Umidade relativa e temperatura, 
T ou UR fluência)
• Resistência da pastas ( resistência fluência)
• Relação tensão/resistência ( tensão/resistência fluência)
• Teor de pasta ( teor de pasta fluência)
PorosPoros
Poros X durabilidadePoros X durabilidade
Fatores fFatores fíísicos de deteriorasicos de deterioraççãoão
Desgaste da superfície
Fissuração
abrasão
erosão
cavitação
Fatores que influenciam a Fatores que influenciam a 
permeabilidadepermeabilidade
• Teor de pasta
• Qualidade da pasta (relação a/c)
• Tipo (finura, comp. química, adições) e quantidade de cimento)
• Grau de hidratação
• Características do agregado (granulometria, massa específica)
• Execução das estruturas
Mecanismos de deterioraMecanismos de deterioraçção ão 
relativos ao concretorelativos ao concreto
Expansão por ação de águas e solos 
contaminados por sulfatos
Retenção de fuligem e fungos
Lixiviação (águas puras,carbônicas ou ácidas que dissolvem os e 
carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento)
Reações álcali-agregados
Reações deletérias superficiais de certos 
agregados (transformações de produtos ferruginosos)
Mecanismos de deterioraMecanismos de deterioraçção ão 
relativos relativos àà armaduraarmadura
Despassivação por carbonatação
Despassivação por elevado teor de cloreto
Mecanismos de deterioraMecanismos de deterioraçção ão 
relativos relativos àà estruturaestrutura
Ações mecânicas
Movimentações de origem térmica
Impactos
Ações cíclicas
Retração, fluência e relaxação
Fatores quFatores quíímicos de deterioramicos de deterioraççãoão
produtos de limpezaprodutos de limpeza
áágua de chuvagua de chuva
cloretoscloretos
micromicro--organismosorganismos
sulfatossulfatos
áágua do margua do mar
áágua subterrâneagua subterrânea
Resistência quResistência quíímicamica
CO2, O2
agentes agressivosagentes agressivos
......
Resistência quResistência quíímicamica
• Água pura X pasta
• Ácidos X pasta
• Sulfatos X pasta (reação com CaOH2 e AFm resultando na 
formação de AFt e em expansão da pasta)
• Água do mar X pasta (parecido com o ataque de sulfatos,
cristalização de sais nos poros)
• Cloretos X pasta (despassivação mesmo quando o pH > 12, 
corrosão das armaduras)
• Carbonatação (pH < 12, uma das condições para a corrosão
das armaduras)
Ataque de cloretosAtaque de cloretos
CarbonataCarbonataççãoão
Corrosão das armadurasCorrosão das armaduras
Corrosão das armadurasCorrosão das armaduras
Ataques em obras marinhasAtaques em obras marinhas
Durabilidade das estruturasDurabilidade das estruturas
Classes de agressividade Classes de agressividade 
(NBR 6118/2003)(NBR 6118/2003)
Classe Agressividade Ambiente RiscoClasse Agressividade Ambiente Risco
I Fraca Rural/submerso InsignI Fraca Rural/submerso Insignificanteificante
II Moderada Urbana PequeII Moderada Urbana Pequenono
III Forte Marinho/Industrial GrandIII Forte Marinho/Industrial Grandee
IV Muito forte Industrial/IV Muito forte Industrial/respresp.mar.maréé ElevadoElevado
Classes de agressividade x Classes de agressividade x 
qualidade do concreto qualidade do concreto 
(NBR 6118/2003)(NBR 6118/2003)
Concreto TipoConcreto Tipo I II III IV
a/c CA ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45 
CP ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,50 ≤ 0,45 
Classe de AgressividadeClasse de Agressividade
Classe concreto CA ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40
CP ≥ C25 ≥ C30 ≥ C35 ≥ C40
Classes de agressividade x Classes de agressividade x 
cobrimentocobrimento nominal nominal ( c=10mm)( c=10mm)
(NBR 6118/2003)(NBR 6118/2003)
Tipo ElementoTipo Elemento I II III IV
CA Laje 20mm 25mm 35mm 45mm
Viga/pilar 25mm 30mm 40mm 50mm 
Classe de AgressividadeClasse de Agressividade
CP Todos 30mm 35mm 45mm 55mm
Concreto: preparo e Concreto: preparo e 
execuexecuçção de estruturasão de estruturas
ExecuExecuççãoão
AdensamentoAdensamento
ExecuExecuççãoão
Dosagem
Mistura
Armadura
Forma
Concreto
Transporte
Lançamento
Adensamento
Cura
Formas e escoramentosFormas e escoramentos
FormaForma
• prumo e alinhamento
• desmoldante
• materiais 
compensado resinado
compensado plastificado 
metálicas
• limpeza
• rigidez e travamento
• desforma e descimbramentos (E, projetista) 
faces laterais 3 dias 
faces inferiores (mantêm pontaletes) 14 dias 
faces inferiores 21 dias
ArmaduraArmadura
• colocação e posicionamento
• cuidados com o armazenamento
• posicionamento e proteção das esperas dos pilares
• espaçamento x diâmetro da armadura
• caranguejos
• cobrimento + pastilhas
• dobramento de barras de grande diâmetro
ArmaduraArmadura
Cobrimento nominal ( c=10mm)( c=10mm)
(NBR 6118/2003)(NBR 6118/2003)
Tipo ElementoTipo Elemento I II III IV
CA Laje 20mm 25mm 35mm 45mm
Viga/pilar 25mm 30mm 40mm 50mm 
Classe de AgressividadeClasse de Agressividade
CP Todos 30mm 35mm 45mm 55mm
ObsObs: : CnomCnom = = CminCmin + c + c 
c c ≥≥ 10mm10mm
ArmaduraArmadura
Cobrimento
pastilhaspastilhas
caranguejocaranguejo
rrééguagua
Dosagem x relaDosagem x relaçção a/cão a/c
Concreto TipoConcreto Tipo I II III IV
a/c CA ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45 
CP ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,50 ≤ 0,45 
Classe de AgressividadeClasse de Agressividade
Classe concreto CA ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40
CP ≥ C25 ≥ C30 ≥ C35 ≥ C40
DosagemDosagem
• aditivos e adições
• pigmentos
• agregados 
granulometria
teor de finos 
dimensão máxima característica x geometria 
das peças 
massa unitária compactada
massa específica
forma
ArmazenamentoArmazenamento
ArmazenamentoArmazenamento
ControleControle
ControleControle
ControleControle
Abatimento do tronco de cone Abatimento do tronco decone ((slumpslump testtest))
ControleControle
Moldagem de corposMoldagem de corpos--dede--provaprova
MisturaMistura
• manual
pequenos volumes
mistura com no máximo 100kg de cimento por vez 
obras de pequena importância
• mecânica
tombamento (eixo horizontal ou inclinado)
mistura forçada (eixo vertical ou horizontal) (melhor opção)
MisturaMistura
MisturaMistura
MisturaMistura
• ordem de colocação dos materiais
metade da água (com parte do aditivo) 
cimento (e adições minerais e/ou pigmentos)
metade do agregado (iniciando pelo graúdo)
restante do agregado (iniciando com o miúdo)
restante da água (com restante do aditivo)
• volume máximo de mistura
• tempo de mistura e velocidade
• inclinação do eixo (betoneira de eixo inclinado)
• tempo máximo de transporte: início de pega
• evitar segregação, choques ou trepidações
TransporteTransporte
TransporteTransporte
LanLanççamentoamento
• o concreto deverá ser lançado o mais próximo 
possível do local definitivo (evitar arrastamento)
• não formar vários montes (evitar ar aprisionado)
• Altura máx. lançamento é 2,0m. E se hlançamento>2,0m?
concreto auto-adensável
emprego de acessórios (tromba de elefante, calhas etc.) 
abertura de janelas na forma
colocação da armadura da viga após concretagem 
do pilar (parte)
LanLanççamentoamento
LanLanççamentoamento
LanLanççamentoamento
LanLanççamentoamento
canto para o centrocanto para o centro
baixo para cimabaixo para cima
funilfunil
LanLanççamento amento 
apapóós 48hs 48h
LanLanççamento amento 
ouou
ninhosninhos
fissurasfissuras
LanLanççamento amento 
Juntas de concretagemJuntas de concretagem
• evitar ou prever no projeto
• evitar pontos muitos solicitados
VVmmááxx VVmmááxx
MMmmááxx
• preparo da superfície
limpeza e apicoamento
lançar concreto mais argamassado 
molhar a superfície
aplicar adesivos e/ou reforços em zonas solicitadas
LanLanççamento amento 
• espessura das camadas ≅ 50 cm50 cm
• não deve haver início de pega entre duas 
camadas sucessivas
• T>40oC ou T<10oC cuidados
• observar juntas de dilatação do projeto (L>30m)
mastiquemastique
espuma de poliuretanoespuma de poliuretano
AdensamentoAdensamento
• objetivo: eliminar vazios (resistência, porosidade, durabilidade)
• depende da consistência do concreto
• alternativas?
adensamento manual
adensamento mecânico
obras de pequeno porte
abatimento 80mm
hcamadas = 200mm
melhor qualidade
hcamadas = 500mm
vibrador
AdensamentoAdensamento
• não vibrar formas e armaduras (afastamento de 10cm) 
• hcamada ≤≤≤≤ 3/4 do comprimento da agulha (≅50cm)
• distância entre os pontos de aplicação 25 a 35cm (6 a
10 vezes φ agulha, φ agulha de 35 a 45mm)
• tempo de vibração 10s < t < 30s (não vibrar em excesso)
• tempo de retirada 5 a 15s
• colocar a agulha na posição vertical ou com no 
máximo um ângulo de 45o com a horizontal
• cessar a vibração quando a superfície estiver lisa e 
brilhante
AdensamentoAdensamento
AdensamentoAdensamento
AdensamentoAdensamento
CuraCura
• objetivo: evitar retração
• início logo após o início de pega
• duração: 7 a 14 dias
• alternativas?
molhagem contínua
proteção com sacos úmidos
lonas ou papéis betuminados impermeáveis
aplicação de películas de cura
CuraCura
CuraCura
Concreto: Centro Empresarial Concreto: Centro Empresarial 
das Nadas Naçções Unidas e Edifões Unidas e Edifíício cio 
ee--TowerTower
Necessidades atuais
� Segurança estrutural
� Vida Útil
� Construtibilidade
� Economia
� Sustentabilidade
Centro 
Empresarial 
Nações 
Unidas
Torre Norte
São Paulo
1998
Altura 179 m
fck = 50MPa
Vida útil=250 
anos
eeee----TowerTowerTowerTower
e-Tower
Building
São Paulo
HPC colorido
record mundial
125 MPa
Feb. 2002
EnsaiosEnsaios de de laboratlaboratóóriorio
Materiais
Central de concreto
Obra
Obra
Armadura
� Alta taxa de armadura
� Cobrimento de 3 cm
Construtibilidade
Produtividade
� 5.5 m lançamento
� nenhum defeito
� rapidez
� acabamento
 
Pilares em concreto de alto 
desempenho
Controle tecnológico
Controle tecnológico
Resistência à compressão
Módulo de deformação
Vida útil da e-tower
estimada em 980 anos!!!!
ExercExercíício cio (entrega 29/04, dois alunos)(entrega 29/04, dois alunos)
•• FaFaçça uma detalhada descria uma detalhada descriçção da edificaão da edificaçção;ão;
•• Analise as condiAnalise as condiçções do micro e ões do micro e macroambientaismacroambientais;;
•• Analise as recomendaAnalise as recomendaçções das normas brasileiras ões das normas brasileiras 
(particularmente, NBR 6118/2003 e NBR (particularmente, NBR 6118/2003 e NBR 
12655/2006) relacionadas com a durabilidade de 12655/2006) relacionadas com a durabilidade de 
estruturas de concreto;estruturas de concreto;
•• FaFaçça recomendaa recomendaçções para o projeto estrutural, ões para o projeto estrutural, 
para a selepara a seleçção de materiais, para a execuão de materiais, para a execuçção e para ão e para 
a manutena manutençção das estruturas de concreto armado ão das estruturas de concreto armado 
ou ou protendidoprotendido..
Selecione uma edificaSelecione uma edificaçção (comercial ou não, ão (comercial ou não, 
construconstruíída ou em projeto). da ou em projeto). 
Notas de aula Notas de aula 
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senha Maristela9694senha Maristela9694
BibliografiaBibliografia
•• ISAIA, G. C. (editor) ISAIA, G. C. (editor) Materiais de ConstruMateriais de Construçção ão 
Civil e PrincCivil e Princíípios de ciência e Engenharia de pios de ciência e Engenharia de 
MateriaisMateriais. IBRACON. Vol. 1 e Vol. 2. 2007.. IBRACON. Vol. 1 e Vol. 2. 2007.
•• ISAIA, G. C. (editor) ISAIA, G. C. (editor) Concreto: Microestrutura, Concreto: Microestrutura, 
propriedades e materiaispropriedades e materiais. IBRACON. 2008.. IBRACON. 2008.
•• ISAIA, G. C. (editor) ISAIA, G. C. (editor) Concreto: Ensino, pesquisa Concreto: Ensino, pesquisa 
e realizae realizaççõesões. IBRACON. 2005.. IBRACON. 2005.
•• NBR 12655 NBR 12655 Concreto de Cimento Concreto de Cimento PortlandPortland _ _ 
Preparo, controle e recebimento _ Preparo, controle e recebimento _ 
ProcedimentoProcedimento. Associa. Associaçção Brasileira de Cimento ão Brasileira de Cimento 
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•• NBR 6118 NBR 6118 Projeto de Estruturas de Concreto _ Projeto de Estruturas de Concreto _ 
ProcedimentoProcedimento. Associa. Associaçção Brasileira de Cimento ão Brasileira de Cimento 
PortlandPortland. 2003.. 2003.