ESTRUTURA INTERNA DO CONCRETO

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ESTRUTURA INTERNA DO ESTRUTURA INTERNA DO 
CONCRETOCONCRETO
Importância do Conhecimento da 
microestrutura do concreto
- Auxiliar na previsão e otimização das suas 
propriedades físicas e mecânicas;
- Prevenir manifestações patológicas nas 
estruturas !!
- “Contribuir” para a durabilidade das 
estruturas !!
Descrição macroscópica do concreto
O concreto é bifásico
– Os agregados são densos em concretos normais
– A pasta é porosa
A fase pasta não é homogênea. Sua densidade de
massa é principalmente afetada pela:
– Idade da pasta
– Relação água/cimento
Descrição microscópica do concreto
O concreto é trifásico
- Fase agregados
- Fase pasta
- Fase zona de transição pasta-agregado
Fase agregados
Fase pasta de cimento
Sub-fases:
- Sólidos
- Água
- Poros (vazios)
Constituição da sub-fase sólidos
Produtos da hidratação do cimento
- Gel C-S-H;
- Hidróxido de cálcio;
- Sulfoaluminatos;
- Outras estruturas cristalinas ou amorfas
Outros sólidos
- Grãos anidros de cimento
- Grãos de material inerte provenientes do cimento e 
dos agregados 
Cristal de Ca(OH)2
Gel de C-S-H
Caso B - Volume inicial de cimento de 100 cm3 resulta em 
mesmos 200 cm3 de produtos de hidratação completa 
Constituição da sub-fase água
– Água quimicamente combinada
– Água interlamelar
– Água adsorvida
– Água capilar
Efeitos sub-fase água no concreto
Água quimicamente combinada
– Integra a estrutura física do gel de C-S-H
– Varia de 0,20 a 0,25 kg / kg cimento anidro (para
100 % de hidratação)
– Remoção apenas a 150-300 oC
Efeitos sub-fase água no concreto
Água interlamelar
– “Camada monomolecular”, fixada ao C-S-H
– Apenas se movimenta para U. R. < 11%;
– Sua perda provoca elevada retração
Efeitos sub-fase água no concreto
Água adsorvida
- Sob força de atração; retida por pontes de H;
- Até 6 camadas moleculares (15 Angstrons);
- Só se movimenta para U. R. < 30 %
- Sua perda provoca forte retração.
Efeitos sub-fase água no concreto
Água capilar
- É a água presente em grandes vazios (> 5 nm)
- Em capilares muito grandes (> 50 nm) a água está 
praticamente livre de forças de atração
- Na faixa de 5 a 50 nm os efeitos da tensão 
superficial (tensão capilar) pode produzir retração
1 nm = 0,001 µm
1.000.000 nm = 1 mm 
Constituição da sub-fase vazios
- Espaço interlamelar (do gel de C-S-H)
- Vazios capilares
- Vazios de ar incorporado e aprisionado
Poros da Pasta
- Espaço interlamelar no C-S-H => 0,5 a 2,5 nm
- Vazios capilares => 10 a 50.000 nm
- Bolhas de ar incorporado => 50.000 a 1.000.000 nm
- Vazios de ar aprisionado => 1 a 3 mm
obs.1: Logicamente espaços vazios entre 2,5 nm e 10 nm
também existem, entretanto a literatura científica os consideram
como uma situação de transição entre espaços interlamelares e 
vazios capilares.
obs.2: As bolhas de ar incorporado são muito estáveis, sendo seu
teor pouco afetado pelo esforço de adensamento (vibração). O ar 
aprisionado é a sobra do ar que deve ser expulso pelo 
adensamento. 
obs.3: Freqüentemente sobram vazios de ar no concreto 
adensado de dimensões maiores que 3 mm, entretanto a 
literatura científica não os consideram como ar aprisionado, mas
sim como uma situação causada por deficiência de adensamento. 
Espaço interlamelar
- 5 a 25 Angstrons;
- 28% do volume do gel de C-S-H é espaço vazio 
(preenchido ora com ar ora com água)
- O percentual de volume de vazios dos espaços 
interlamelares em relação ao volume de sólidos do gel 
de C-S-H é independente da relação a/c do concreto
- A água é retida por pontes de H (forças de Wan der 
Waals)
- U. R. muito baixas (< 11 %) é capaz de eliminar água 
presente nesse espaço e provocar forte retração
Vazios capilares
- 1 cm3 cimento anidro => 2 cm3 gel C-S-H
- O volume de vazios capilares depende:
* Relação a/c;
* Teor de ar;
* Idade da pasta (gel).
- Esses vazios variam de 10 a 50 nm até 3 a 5 mm 
(pastas jovens, a/c elevada)
> 50 nm (macroporos) => influenciam na resistência
< 50 nm (microporos) => influenciam na retração e 
fluência
Ar incorporado e ar aprisionado
- 50 a 1.000.00 nm (incorporado)
- 1 a 3 mm => ar aprisionado
- Influenciam na resistência e na permeabilidade
- Quanto maior a quantidade e maior o tamanho dos 
vazios menor a resistência do concreto
- A ruptura de um concreto sempre se inicia por um 
defeito (o elo mais fraco da corrente se rompe)
- Quanto maiores e mais interligados os vazios maior 
o coeficiente de permeabilidade (menor durabilidade)
Fase zona de transição pasta-agregado
- É a região compreendida pela interface entre a 
superfície do agregado e a pasta propriamente dita
- Esta é a região mais fraca do concreto
- A porosidade é elevada
- Há grande concentração de diferentes formas 
cristalinas nesta zona
- Os grandes cristais de hidróxido de cálcio (cal 
hidratada) formados pela hidratação do cimento 
tendem a se fixar nesta zona (lembra a formação de 
recifes de corais)
Fase zona de transição pasta-agregado
Exudação na zona de transição pasta-agregado
Influência da Fase zona de transição pasta-
agregado nas propriedades do concreto
- O concreto é frágil sob tração mas dúctil em 
compressão
- Os constituintes do concreto quando ensaiados 
separadamente à compressão permanecem elásticos 
até a ruptura, enquanto o concreto mostra 
comportamento elasto-plástico
- A resistência à compressão de um concreto é maior 
do que a sua resistência à tração de uma ordem de 
magnitude
- Para um dado teor de cimento, uma relação a/c e 
idade de hidratação, a argamassa será sempre mais 
resistente do que o concreto correspondente.
- A resistência do concreto diminui com o aumento do 
tamanho do agregado graúdo.
- A permeabilidade de um concreto, mesmo contendo 
um agregado miúdo e graúdo denso, será maior por 
uma ordem de magnitude do que a permeabilidade da 
pasta de cimento correspondente.
- Por exposição ao fogo, o módulo de elasticidade de 
um concreto cai mais rapidamente do que a sua 
resistência à compressão.
Por hoje é só !