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APOSTILA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO PROF ROGÉRIO SANTOS MENEZES 8 - AGREGADOS 8.1 - DEFINIÇÃO Material granular sem forma nem volume definidos, geralmente inerte. 8.2 - CLASSIFICAÇÕES QUANTO À ORIGEM - naturais - são aqueles já encontrados na natureza sob a forma de agregados. Ex.: areias, pedregulhos e seixos rolados. - artificiais - são aqueles que necessitam da interferência humana para chegar a condição de uso como agregado. Ex.: areias artificias e pedras britadas. QUANTO ÀS DIMENSÕES - miúdos - mínimo de 85% dos grãos com dimensões inferiores à 4,8 mm ( número 4). - graúdos - mínimo de 85% dos grãos com dimensões superiores à 4,8 mm ( número 4). 8.3 - TERMINOLOGIA material pulverulento - todo material que passa na peneira número 200, constituído, basicamente, de siltes e argilas. filler - todo material que passa na peneira número 200, constituído, basicamente, de partículas minerais, normalmente inertes. areia - é o material encontrado no estado natural, passando na peneira número 4 pedrisco ou areia artificial - é o material obtido por fragmentação de rocha, passando na 4 pó de pedra - pedrisco + filler seixo rolado - é o material encontrado fragmentado na natureza, quer no fundo do leito dos rios quer em jazidas, retido na 4 pedra britada ou brita - é o material obtido por trituração de rocha e retido na # 4 textura - é a natureza da superfície, influenciada pela composição química e rugosidade. 8.4 - PROCESSOS DE OBTENÇÃO Extração direta - leito dos rios, mar e minas - depósitos naturais residuais, eólicos, aluviais e glaciares Redução de agregados maiores - pedra britada - areias artificiais - filler Explosivos Transporte - o transporte preliminar pode ser feito sobre trilhos (vagões ou vagonetas) e sobre pneus (caminhões e transportadores especiais). Alimentadores - servem para alimentar os britadores primários e suspensão do fornecimento em casos de problemas como obstrução da entrada ou saída dos britadores, ou ainda em caso de quebra. Britadores - de movimento alternativo ou de mandíbulas - fragmentam as pedras esmagando-as de encontro a uma superfície triturante fixa (mandíbula fixa) ou por meio de uma superfície triturante de movimento alternativo (mandíbula móvel). Podem ser de simples ou duplo efeito. - de movimento contínuo- giratórios ou de rolos. Os de rolos são compostos por dois rolos separados por pequena distância, com movimentos opostos, podendo ser lisos ou dentados (apenas 1 ou os 2). - de martelo ou de bolas Peneiras - cilíndricas - rotativas - inclinação de 4o a 6o - o refugo sai pela parte inferior podendo ser retriturado. Ineficiente e problemático (pouca área de ação; exige reparos e manutenção freqüentes; peneiramento ineficiente com queda de grãos de diferentes tamanhos no mesmo local; como as malhas mais finas ficam na parte superior, recebem os grãos maiores reduzindo sua vida útil) - planas - vibratórias - inclinação de 15o e mais eficientes Transportadores - do material britado - elevadores de correia Lavadores - eliminação de pó Silos 8.5 - AGREGADOS MIÚDOS MER dos grãos - picnômetro, balança hidrostática ou frasco de Chapman MEA Peso unitário - recipiente cúbico com 15 dm3, pois os cilíndricos produzem grande dispersão de resultados - modo de enchimento - forma e volume do recipiente - umidade do agregado - composição granulométrica do agregado (forma e textura dos grãos) - MER do agregado Umidade - fórmula e dedução em % e decimais - estufa, álcool, frigideira - frasco de Chapman (Petrucci pg. 51) - 200 cm3/500g - Speedy - carbureto de Cálcio - gás acetileno Inchamento - superfície específica e consumo de cimento - peso do grão - mecanismo do inchamento Granulometria ou composição granulométrica - é o ensaio para determinação das porcentagens referentes às diversas frações, de diferentes tamanhos, de um determinado material. Utiliza-se a série normal de peneiras e as intermediárias. SÉRIE NORMAL DE PENEIRAS (mm) ASTM (no) 0,15 100 0,30 50 0,60 30 1,2 16 2,4 8 4,8 4 9,5 3/8 “ 19 ¾ “ 38 1 ½ “ 76 3 “ Peneiras intermediárias 25 1“ 50 2“ Amostra representativa - coleta e quarteamento Impurezas - material pulverulento - partículas de silte e argila. A depender de como se apresente, poderá ser benéfico (sob a forma de pequeníssimos grãos) ajudando a preencher os vazios ou maléfico (sob a forma de película ao redor dos grãos) prejudicando a aderência grão/aglomerante e consequentemente reduzindo a resistência da argamassa. Esse tipo de impureza pode ser removido por lavagem, com cuidados para não remover os finos da areia. Ensaio de defloculação da argila. - impurezas orgânicas - partículas de húmus. Ação prejudicial na pega e endurecimento bem como na aderência (formam uma película ao redor dos grãos). Podem causar corrosão na armadura. Não adianta lavar pois os ácidos produzidos são insolúveis e aderem fortemente aos grãos. Secagem ao sol e posterior lavagem com água e cal. Ensaio colorimétrico. - torrões de argila - mica - materiais carbonosos (carvão e madeira) - sais - retardador de pega, corrosão da armadura e eflorescências. 8.6 - AGRAGADOS GRAÚDOS A classificação mais comum das britas é aquela dada em função da abertura da malha da peneira à qual corresponde uma porcentagem retida igual ou imediatamente superior à 95%. BRITA ZERO B0 4,8 mm a 9,5 mm BRITA UM B1 9,5 mm a 19 mm BRITA DOIS B2 19 mm a 25 mm BRITA TRES B3 25 mm a 50 mm BRITA QUATRO B4 50 mm a 76 mm BRITA CINCO B5 76 mm a 100 mm Essa classificação pode variar em função do local, razão pela qual devemos explicitar o material pela terminologia técnica e não local. Em alguns locais de Salvador podemos encontrar: BRITA ZERO-ZERO - GRAVILHÃO 9,5 mm BRITA ZERO 19 mm BRITA UM 25 mm BRITA DOIS 38 mm BRITA TRES 50 mm Forma dos grãos: - quanto às dimensões cúbicos esféricos tetraédricos lamelares aciculares discoides - quanto às arestas angulosos arredondados Peso unitário - compensação da superfície irregular dos agregados dentro do recipiente pelos vazios internos. Não há influência da umidade nem sofrem inchamento. MER - proveta Resistência e durabilidade - ensaio de sanidade - perda de peso. Solução de sulfato de Sódio (20 h) e secagem em estufa (4 h). Ciclos. - reação álcali-agregados - são reações de minerais reativos (opala, calcedônia, tridimita, cristobalita e zeólitas) presentes nos agregados e os hidróxidos alcalinos liberados pelo cimento durante sua hidratação, que causam expansão e conseqüente desagregação da peça. Ensaio: agregado pulverizado a 80o C em solução de NaOH. Medição da variação (redução) da alcalinidade da solução. Granulometria/composição granulométrica - idem Impurezas - idem 8.7 - CARACTERÍSTICAS A CONSIDERAR NA ESCOLHA DOS AGREGADOS Resistência aos esforços mecânicos (compressão e abrasão) - para agregados graúdos- corte de CPs - para agregados miúdos - moldagem de CPs de argamassa e comparação de resultados com outrosonde utilizou-se agregados de características conhecidas. e que funciona como referência. Porosidade (VV/VT) Durabilidade Forma e textura dos grãos Impurezas orgânicas e minerais Reatividade potencial Composição granulométrica 9 - AGLOMERANTES 9.1 - TERMINOLOGIA São materiais quimicamente ativos, pulverulentos, que entram na composição de pastas, argamassas e concretos. Sob a forma de pasta tem a propriedade de se solidificar e endurecer com o tempo. Aglomerantes - pulverulento, ativo Agregados - granular, inerte Aglomerados - aglomerantes + agregados (argamassas e concretos) Pasta - aglomerante + água Nata ou calda - aglomerante + muita água (pasta fluida) Argamassa - aglomerante + água + agregado miúdo Concreto - aglomerante + água + agregado miúdo + agregado graúdo Hidraulites - materiais silicosos não aglomerantes por si só, mas que se finamente pulverizados tem a capacidade de reagir com materiais alcalinos, em presença de água, formando produtos cimentantes. Quando misturados a aglomerantes, aumentam a sua hidraulicidade. Hidraulicidade - maior ou menor capacidade de resistir à ação das águas. AGLOMERANTES HIDRAULITES gessos escória de alto forno cales pozolanas naturais cimentos cinzas materiais betuminosos argilas calcinadas argilas Obs.: Pozolanas são minerais silicosos e sílico-aluminosos que após calcinados e moídos podem combinar com a cal, em presença da água, formando produtos aglutinantes. 9.2 - PROPRIEDADES DOS AGLOMERANTES Pega - fenômeno de solidificação da pasta. A pega não ocorre de forma instantânea. Uma vez iniciada, a pasta deverá ficar em repouso. Endurecimento - aumento de resistência da pasta sólida. Após a solidificação da pasta, a sua resistência continua aumentando. Durabilidade Resistência 0 IP FP Pastoso Semi - sólido Sólido Consistência constante Fase de pega. Consistência crescente. Fase de endurecimento. Aparecimento dos 1os cristais. Resistência crescente. Formação H2O + aglomerante dos cristais. 9.3 - CLASSIFICAÇÃO DOS AGLOMERANTES Quimicamente inertes - pega devida a uma reação física. Ex.: argilas e gesso. Quimicamente ativos - pega devida a uma reação química. Podem ser: aéreos - só adquirem estabilidade e permanecem inalterados longe da água (não confundir com a água necessária para a pega). Ex.: cal aérea. hidráulicos - adquirem estabilidade mesmo na presença da água. Ex.: cimento e cal hidráulica. Os aglomerantes quimicamente ativos podem ser divididos em: - simples - 1 único componente - misto - 2 ou + componentes - composto - um aglomerante simples e uma hidraulite (>10%). Ex.: cimento pozolânico. - com adições - 1 aglomerante mais um componente que forneça ao aglomerante uma propriedade que esse não possuía. Sempre em pequenas proporções (até 10%). Ex.: aceleradores de pega, retardadores de pega, incorporadores de ar, fluidificantes etc. 10 - GESSO 10.1 - IDENTIFICAÇÃO É um sal. Matéria prima = GIPSITA = sulfato de Cálcio bi- hidratado. É obtido a partir da desidratação total ou parcial da gipsita. 10.2 - REAÇÕES DE OBTENÇÃO - desidratação parcial - obtêm-se o gesso comum, rápido, hemihidratado ou de Paris. 2 (SO4.Ca.2H2O) + calor 2(SO4Ca.(1/2)H2O) + 3H2O - desidratação total SO4.Ca.2H20 + calor SO4.Ca + 2H2O TEMPERATUR A (oC) FÓRMULA NOME PEGA 150 a 190 SO4Ca(1/2)H2O gesso comum, rápido ou de Paris rápida 200 a 600 SO4Ca gesso anidro (anidrito solúvel) lenta 600 a 1000 SO4Ca anidrito insolúvel sem pega > 1000 SO4Ca + CaO + SO3 gesso lento ou hidráulico lenta O gesso hidráulico é muito resistente (TC = 10 MPa) e ele dá pega pois o CaO funciona como catalisador da reação, que inicia- se entre 12 h e 14 h. O início de pega do gesso comum varia de 2 a 3 minutos, com fim de pega entre 15 e 20 minutos. Reação do gesso hidráulico ou gesso lento: 2(SO4.Ca.2H2O) + calor SO4.Ca + CaO + SO3 + 4H2O 10.3 - PEGA E ENDURECIMENTO DO GESSO São decorrentes de reações inversas às de obtenção: 2(SO4.Ca(1/2)H2O) + 3H2O 2(SO4.Ca.2H2O) + calor amorfo ou anidro cristalizado (sem cristais) (com cristais) SO4.Ca + 2H2O SO4.Ca.2H2O Quantidade de água necessária? - para pega completa = 18% - normalmente empregada (trabalhabilidade) = 45% a 70%. Mais água, mais vazios, mais frágil. 10.4 - PRINCIPAIS EMPREGOS DO GESSO - isolante térmico e acústico - presta-se bem à moldagem - revestimentos de tetos e paredes - o gesso é solúvel e não deve ser aplicado em exteriores - blocos mais resistentes que os de argila - o gesso é ácido (pH = 6 a 6,5), atacando a armadura - o gesso é incompatível com o cimento Portland 10.5 - FABRICAÇÃO DO GESSO - processos rudimentares - fornos improvisados - estufas (bandejas) - pedras de gipsita. Desidratação uniforme. - caldeiras - gipsita pulverizada - fornos rotativos - gipsita pulverizada em cilindros revestidos com tijolos refratários 11 – CAL 11.1 - IDENTIFICAÇÃO Pó branco mais fino que o gesso. É uma base. Aglomerante quimicamente ativo, aéreo. Matéria prima: - calcário - = carbonato de Cálcio = CaCO3 - calcário dolomítico = CaCO3 + MgCO3 - é o calcário utilizado na fabricação do cimento. 11.2 - ETAPAS DA FABRICAÇÃO Calcinação argila CaCO3 + calor (850 o C a 900o C) CaO + CO2 CaO = cal viva, virgem ou caustica - não é aglomerante calcário - apresenta-se como pequenas pedras - é corrosiva fogo - perda de 44% de peso e de 12% a 20% de volume pela eliminação do CO2 Extinção CaO + H2O Ca(OH)2 + calor Ca(OH)2 = cal aérea, extinta, apagada ou hidratada - é a cal pronta para uso - início da reação com borbulhamento - reação exotérmica - o calor pode produzir incêndios em materiais combustíveis como a madeira - há uma pulverização da cal viva - há um aumento de volume na pulverização de 2 a 3 vezes TEMPO DE EXTINÇÃO (min) CAL < 5 rápida 5 a 30 média > 30 lenta Obs.: Cal rápida - adiciona-se cal à água. Manter sempre água em excesso. Qualquer borbulhamento - deve-se mexer energicamente. Cal média - adiciona-se água à cal. Mexe-se moderadamente. Cal lenta - adiciona-se pouca água à cal e mantêm-se sempre em estado de pasta homogênea. 11.3 - PEGA E ENDURECIMENTO - RECARBONATAÇÃO A água funciona como catalisador da reação da cal aérea (hidratada, apagada ou extinta) com o CO2 do meio. Como a concentração do CO2 no meio é baixa, essa é uma reação lenta. Ca(OH)2 + CO2 H2O CaCO3 + água Seqüência: CaCO3 CaO Ca(OH)2 CaCO3 11.4 - CLASSIFICAÇÃO Quanto à composição química - cálcicas - são as cales de melhor qualidade, obtidas do calcário puro. Apresentam menos que 20% deMgO e mais de 80% de CaO. São mais resistentes. - magnesianas - são obtidas dos calcários dolomíticos e apresentam mais que 20% de MgO e menos que 80% de CaO. São mais plásticas e trabalháveis. Quanto ao rendimento (na extinção) - gordas - 1 t de cal viva produz mais que 1,82 m3 de pasta - magras - 1 t de cal viva produz menos que 1,82 m3 de pasta Normalmente: cálcicas - gordas - rápidas magnesianas - magras - lentas 11.5 - PROBLEMAS DE FABRICAÇÃO Problemas no cozimento (calcinação) - produtos sub cozidos - baixa temperatura ou pouco tempo - produtos super cozidos - alta temperatura ou muito tempo. Propicia a mistura do CaO com impurezas Problemas na extinção (hidratação) - cal queimada - cal rápida + pouca água - cal afogada - cal lenta + muita água 11.6 - EMPREGO - argamassas - tijolos - pinturas - corretivo de solos - refino de açúcar (açúcar cristal) - celulose (clarear o papel) - purificação de água 12 - CAL HIDRÁULICA 12.1 - IDENTIFICAÇÃO Calcários argilosos (> 5% de argila) + calor cal hidráulica 12.2 - ETAPAS DA FABRICAÇÃO Calcinação CaCO3 + argilas + calor (900 o C) CaO + silicatos e aluminatos de Ca (pequenas pedras que não se combinam com a água pois necessitam de moagem) Extinção - pulverização e hidratação do CaO CaO + silicatos e aluminatos de Ca + H2O Ca(OH)2 + grãos O Ca(OH)2 apresenta-se como pó, porém os grãos necessitam de moagem. Os dois pulverizados e misturados é que formam o aglomerante chamado cal hidráulica. 12.3 - PEGA E ENDURECIMENTO Ação da água - hidratação (pega e endurecimento) - ação rápida. A água atua sobre os silicatos e aluminatos de Cálcio dando pega. Ação do CO2 - carbonatação (endurecimento) - ação lenta. Atua sobre o Ca(OH)2 produzindo CaCO3. 12.4 - ÍNDICE DE HIDRAULICIDADE (%SiO2 + %Al2O3 + %Fe2O3) argilas IH =------------------------------------------ %CaO + %MgO calcário Cal (---) hidráulica % Argila IH Duração da pega fracamente 5 a 8 0,10 a 0,16 2 a 4 semanas medianamente 8 a 15 0,16 a 0,30 1 a 2 semanas francamente 15 a 19 0,30 a 0,40 2 a 6 dias eminentemente 19 a 22 0,40 a 0,50 1 dia cal aérea cal hidráulica cimento cimento aluminoso IH 0 0,10 0,60 1,0 13 - CIMENTO 13.1 - IDENTIFICAÇÃO São materiais pulverulentos, aglomerantes hidráulicos obtidos pela pulverização do clinquer Portland, esse resultante da calcinação até fusão incipiente ( 30% de fase líquida) ( 1500o C) (sem cal livre) de uma mistura íntima e convenientemente dosada de materiais calcários (75%) e argilosos ( 25%) e posterior moagem com adição de gipsita ( 5%), após o cozimento, que funciona como retardador de pega. Teoricamente as matérias primas que dosadas convenientemente viessem a dar uma determinada mistura de silicatos e aluminatos de Cálcio poderiam ser utilizadas na fabricação do Cimento Portland comum. Economicamente, entretanto, são os calcários e as argilas, as matérias primas fundamentais, por sua abundância na natureza e fácil obtenção. A primeira patente registrada para a fabricação de Cimento Portland (cor - pedras da ilha de Portland) data de 1824 do inglês Joseph Aspdin. Clinquer são pequenos grânulos solidificados de silicatos e aluminatos de Cálcio, provenientes de uma mistura de calcários argilosos ( 5% de argilas) levada ao aquecimento de 1000o C com CaO (cal livre). Clinquer Portland são pequenos grânulos solidificados de silicatos e aluminatos de Cálcio, provenientes de uma mistura de 75% de calcário e 25% de argilas, levada ao aquecimento de 1500o C, sem CaO (cal livre). Obs.: a gipsita é uma adição (5%) que se faz ao clinquer Portland para produzir o CP e que funciona como retardador de pega. 13.2 - COMPONENTES COMPONENTES ABREVIATURA ORIGEM % NO CP CaO C calcário 60 a 67 SiO2 S argila 17 a 25 Al2O3 A argila 3 a 8 Fe2O3 F argila 1 a 6 SO3 gipsita 1 a 3 MgO calcário 0,1 a 6,5 K2O e Na2O álcalis 0,5 a 1,3 Material inerte < 1 Perdas ao fogo < 4,5 Obs.: CaO - responsável pela resistência mecânica do CP, desde que todo combinado. Admite-se até 1% de cal livre pois sua presença acima deste limite prejudica a estabilidade e o volume das argamassas e concretos. SiO2 - reagindo com o CaO produz os dois mais importantes compostos do CP (C2S e C3S) Fe2O3 e Al2O3 - fundentes (reduz o ponto de fusão) SO3 - produz o sulfoaluminato ou SAL DE CANDLOT ao reagir com o C3A (C3A.3CaSO4.31H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O). K2O e Na2O - funcionam como fundentes e aceleradores de pega. Gipsita - funciona como retardador de pega e sua porcentagem é limitada em função da produção do SO3. O material inerte e/ou resíduo insolúvel (HCl) é proveniente da má cozedura, impurezas e cimentos velhos (hidratados). As perdas ao fogo indicam: umidade, água combinada e CO2. 13.3 - COMPOSIÇÃO POTENCIAL DE BOGUE COMPOSTO NOME ABREVI ATURA % 3CaOSiO2 silicato tricálcico C3S 42 a 60 2CaOSiO2 silicato dicálcico C2S 14 a 35 3CaOAl2O3 aluminato tricálcico C3A 6 a 13 4CaOAl2O3Fe2O3 ferro aluminato tetra cálcico C4AF 5 a 10 Obs.: Cada um dos compostos, isoladamente, são aglomerantes, logo dão pega. 13.4 - PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS COMPOSTO / PROPRIEDADE C3S C2S C3A C4AF resistência grande grande pequena pequena resistência final inicial média inicial inicial intensidade da reação média lenta rápida rápida calor de hidratação (cal/g) 120 62 208 100 Obs.: os silicatos são os responsáveis pela resistência e os aluminatos pela pega. c (MPa) C2S 70 C3S 50 30 C3A 10 C4AF 7 28 90 180 360 T (dias) Para um cimento apresentar maior resistência inicial ele deve possuir mais C3S na sua composição. Caso tal não ocorra, podemos, na sua linha de produção, adicionar mais CaO para que esse reaja com o C2S (acima dos 1400 o C) produzindo mais C3S ou então moê-lo com maior intensidade. Essa moagem provoca o início de pega mais rápido e um fim de pega mais demorado. O C3S é prejudicial ao cimento em relação à produção de calor. O C3A é prejudicial ao cimento do ponto de vista da produção de substâncias expansivas (Sal de Candlot, quando o mesmo reage com a gipsita). Embora o C3A tenha uma intensidade de reação rápida ele demora a iniciá-la pois só após todo o consumo da gipsita (pelo C3A) é que ele começa a reagir. 13.5 - HIDRATAÇÃO DO CIMENTO A hidratação do cimento é o fato gerador da pega. A pega inicia- se com a hidratação dos seus principais compostos, o que ocorre em determinada ordem e não de forma aleatória. Os compostos presentes no cimento são anidros solúveis mas quando postos em contato com a água, reagem produzindo compostos hidratados. PRINCIPAIS REAÇÕES DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO gipsita(CaSO4.2H2O) C3A3CaSO431H2O (Sal de Candlot) C3A C3A hidratado C3S dissilicato C3A tricálcico + Ca(OH)2 hidratado hidratado C2S H2O + C4AF C4AF hidratado + Ferrito monocálcico Ferrato hidratado tetracálcico hidratado CaO Ca(OH)2 Presentes apenas no cimento MgO Mg(OH)2 Portland totalmente hidratado (após meses/anos). Forma de identificar um CP muito velho. 13.6 - PEGA Para a pega ocorrer mais rapidamente: - mais C3A - menos gipsita - moagem - mais água de amassamento Tempo de pega: - reduz com o aumento da temperatura A pega do cimento inicia-se quando o C3A começa a hidratar-se (após todo o consumo de gipsita presente) e logo após ocorre a hidratação do C3S e C2S. Se o início da pega for rápido, tal poderá ocorrer em menos de 8 minutos. Se a pega é dita lenta (normal) ela se iniciará entre 30 minutos e 6 horas. 13.7 - AÇÃO DAS ÁGUAS NAS PASTAS DE CIMENTO Água doce - dissolução do Ca(OH)2 para CaCO3 - estalactites e estalagmites - eflorescências brancas. A água vai decompor o Ca(OH)2 em CaO + H2O. O CaO + CO2 = CaCO3. Água do mar - expansão e fragmentação do concreto e corrosão da armadura. MgSO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + Mg(OH)2 CaSO4 + C3Ahid. Sal de Candlot O sulfato de Magnésio contido na água do mar reage com o Ca(OH)2 produzindo o CaSO4, com depósitos de Mg(OH)2. O CaSO4 causa expansão e reagindo com o C3A produz o Sal de Candlot. 13.8 - EXPANSIBILIDADE Causas: excesso de cal livre, MgO, CaSO42H2O. - hidráulica - ação das águas nos poros - térmica - dilatação Reação álcali - agregados - é a reação da sílica do agregado com os álcalis do cimento (K2O e Na2O), produzindo um gel expansivo. A expansibilidade ocorre com o passar do tempo e sua ordem de grandeza é maior que o da retração. 13.9 - RETRAÇÃO - térmica - secagem - reações químicas - ação de cargas Pasta pura: 1,5 a 2,0 mm/m Argamassa: 0,6 a 1,5 mm/m Concreto: 0,2 a 0,7 mm/m Fatores que influem na retração: - natureza do cimento - quanto mais fino e mais C3A, maior será a retração - natureza do agregado - maior módulo de elasticidade, menor retração - relação água cimento (A/C ou x) - maior relação, maior retração - granulometria - quanto menor módulo de finura, maior retração - dimensões das peças - quanto menores, maiores superfícies específicas, mais facilmente perdem água, maior retração - cura - umidade relativa do ar - aditivos 13.10 - FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND Matérias primas: - calcário - 75% - argila - 25% - gipsita - 5% Mistura do calcário com a argila Cozimento a 1500o C - clinquer Moagem do clinquer Adição de gipsita ETAPAS 1 - Preparo da mistura - extração da matéria prima - britamento do CaCO3 - dosagem do calcário e da argila - moagem - ratificação da mistura A mistura pode ser seca, semi-seca ou úmida. As duas primeiras produzem muito pó, enquanto a última (que é a mais utilizada) não produz pó. Produz uma mistura mais homogênea e consome mais combustível (secagem). 2 - Cozimento da mistura - transporte para o forno - cozimento - evaporação até 100o C - descarbonatação até 900o C - clinquerização até 1500o C - resfriamento do clinquer 3 - Moagem - dosagem com a gipsita - pulverização (moinhos) - armazenamento - ensacamento vapor (gases) zona de evaporação ou desidratação até 100o C zona de descarbonatação H2O ou decomposição - até 900 o C zona de combinação MISTURA CO2 ou clinquerização 1500o C material no estado líquido ao solidificar-se = clinquer PRINCIPAIS REAÇÕES QUE OCORREM DENTRO DO FORNO Entre 550o C e 1000o C argila + CaCO3 C2S + CA + CO2 + H2O CaCO3 + Fe2O3 C2F + CO2 Obs.: CA = aluminato monocálcico C2F = ferrito dicálcico Entre 1000o C e 1200o C CaCO3 + CA C3A + CO2 CaCO3 + SiO2 C2S + CO2 CaCO3 CaO + CO2 Entre 1200o C e 1400o C CaO + SiO2 C2S Acima de 1400o C CaO + C2S C3S CA + C2F +CaO C4AF 13.11 - TIPOS DE CIMENTO PORTLAND NO BRASIL CIMENTO PORTLAND COMUM (EB 1 / NBR 5732) CP - 1 CIMENTO PORTLAND COMUM CP - 1S CIMENTO PORTLAND COMUM COM ADIÇÃO CIMENTO PORTLAND COMPOSTO (EB 2183 / NBR 11578) CP II E CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM ESCÓRIA CP II Z CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM POZOLANA CP II F CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM FILLER CIMENTO PORTLAND DE ALTO FORNO (EB 208 / NBR 5735) CP III CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (EB 758 / NBR 5736) CP IV CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (EB 2 / NBR 5733) CP V ARI 1 - Cimento Portland Comum (CP I) Especificação: NBR 5732 Definição: aglomerante hidráulico obtido pela moagem do clinquer Portland ao qual adiciona-se, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de Cálcio. Durante a moagem, são permitidas adições de materiais pozolânicos, escórias granuladas de alto forno e materiais carbonáticos. Clinquer Portland: produto constituído em sua maior parte de silicatos de Cálcio com propriedades hidráulicas. Adições: materiais pozolânicos; escórias de alto forno; materiais carbonáticos, com porcentagem máxima de 5%, cada um. Tipos de cimento - Identificação: CP I Cimento Portland Comum CP I S Cimento Portland com Adição Classes de Resistência CP I 25 32 40 CP I S 25 32 40 Obs.: os números indicam os valores mínimos de resistência à compressão aos 28 dias, em MPa, conforme NBR 7215. 2 - Cimento Portland Composto (CP II) Especificação: NBR 11578 Definição: clinquer Portland com adição de escória, pozolanas ou material carbonático. Tipos de cimento - Identificação: CP II E Cimento Portland Composto Com Escória CP II Z Cimento Portland Composto Com Pozolanas CP II F Cimento Portland Composto Com Filler SIGLA CLASSE CLINQUER + GESSO ESCÓRIA POZOLANA MATERIAIS CARBONÁT CP II E 25/32/40 94 a 56 6 a 34 0 a 10 CP II Z 25/32/40 94 a 76 6 a 14 0 a 10 CP II F 25/32/40 94 a 90 0 a 10 3 - Cimento Portland de Alto Forno (CP III) Especificação:NBR 5735 Definição: aglomerante hidráulico obtido pela mistura homogênea de clinquer Portland e escória granulada de alto forno, com alto teor de vitrificação, moídas conjunta ou separadamente, podendo ser adicionada à mistura uma ou mais formas de sulfato de Cálcio. O teor de escória varia de 35% a 70% em relação à massa do cimento de alto forno. Classes: CP III 25/32/40 Influências da escória nas propriedades do cimento: - melhor trabalhabilidade para uma mesma consistência - melhor resistência ao ataque por água do mar e por sulfatos - tanto mais resistente quanto maior for o teor de escória - menor calor de hidratação - prevenção de expansão devida à reação álcali-agregado - desenvolvimento mais lento de resistência nas primeiras idades Obs.: risco de aparecimento de Enxofre na escória, o que inviabiliza o seu uso nos concretos ou caldas de injeção em contato com cabos de protensão (catalisa a entrada de H+ no aço causando o “Stress Corrosion”) 4 - Cimento Portland Pozolânico (CP IV) Especificação: NBR 5736 Definição: moagem do clinquer Portland com pozolana, em teores que variam de 15% a 40% em relação à massa total do cimento pozolânico. Adiciona-se uma ou mais formas de sulfato de Cálcio. Classes: CP IV 25 e 32 Influências da pozolana nas propriedades do cimento: - menor tendência à segregação para uma mesma consistência - menor calor de hidratação e maior retração por secagem - menor resistência mecânica inicial, a pequenas idades, porém maior resistência em idades avançadas - menor tendência à lixiviação da cal por águas puras e/ou ácidas - maior resistência ao ataque por sulfatos - prevenção da expansão devida à reação álcali-agregado Materiais pozolânicos: são minerais silicosos e sílico-aluminosos que após calcinados e moídos podem combinar com a cal (hidratada - Ca(OH)2), na presença de água, formando produtos aglomerantes. - pozolana natural - argila calcinada - resíduo de queima da casca do arroz - microssílica - rejeito de carvão mineral - cinza volante 5 - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP V ARI) Especificação: NBR 5733 - elevado teor de C3S - elevada finura 6 - Cimento de Moderada Resistência aos Sulfatos (MRS) Especificação: fora de Norma - CPC (CP I, CP I S) ou composto (CP II E, Z e F) com C3A < 8% e adições carbonáticas < 5%. - CP III cujo teor de escória granulada de alto forno esteja entre 60% e 70%. - CP IV com teor de pozolana entre 25% e 40% Tipos de cimento - Identificação CP I S 32 RS CP II E 40 RS CP III 32 RS CP IV 25 RS 7 - Cimento Portland Branco CPC fabricado com um teor mínimo ou ausência de óxido de Ferro. 8 - Cimento para Cimentação de Poços Petrolíferos Especificação: NBR 9831 Definição: é um cimento hidráulico fabricado especificamente para selar o espaço entre o revestimento e a rocha, até profundidades aproximadas de 2500 m. A única adição permitida é de sulfato de Cálcio bihidratado, durante a moagem. Apresenta baixo teor de C3A. 9 - Cimento de Alvenaria (CA) Especificação: em normalização Definição: aglomerante hidráulico obtido do clinquer ou cimento Portland, moído, ao qual adiciona-se cal hidratada (Ca(OH)2), calcário, escória, pozolana e aditivos químicos que melhoram a plasticidade e a retenção de água. A porcentagem do clinquer moído sempre é superior a 30%. É empregado na fabricação de argamassas de revestimentos e assentamento, sem função estrutural. 10 - Cimento Aluminoso Especificação: em normalização Definição: cimento obtido da moagem de um fundido solidificado constituído predominantemente de CA (aluminato monocálcico). Não apresenta C3A na sua composição, razão pela qual resiste bem à ação de águas sulfatadas. Tem como matérias primas o calcário e a bauxita, que são aquecidos até uma temperatura de1600o C. Na hidratação desse tipo de cimento não é liberado o hidróxido de Cálcio mas sim o hidróxido de Alumínio conferindo caráter ácido ao cimento, o que lhe permite resistir com facilidade a meios ácidos de até pH = 3,5. O calor de hidratação é cerca de 50% superior ao do CPC, chegando até a 470 J/g, contra 330 J/g. A maior parte desse calor é liberada nas 24 horas iniciais, o que requer grandes cuidados na fabricação de peças com dimensões superiores a 150 mm. Os tempos de início de pega variam entre 120 e 150 minutos, com fim de pega entre 150 e 180 minutos. O endurecimento é rápido, atingindo a máxima resistência com 24 horas (ARI). Porém a resistência cai em idades posteriores (FENÔMENO DA CONVERSÃO), não sendo, por isso, recomendável a sua utilização em estruturas. Tal aplicação é proibida na França e Inglaterra devido ao histórico de acidentes envolvendo estruturas executadas com esse tipo de cimento. A perda de resistência pode chegar a até 80%. Com valores de x bem baixos, a perda de resistência mantêm-se em 30% a 40%. Não se decompõe nem se desagrega a temperaturas de até 1200o C, contra os 400o C que começa a afetar a resistência do CPC, devido à presença da Portlandita (Ca(OH)2 - cal hidratada). Principais aplicações: - refratários - reparos com altas resistências iniciais 14 - ÁGUA DE AMASSAMENTO 14.1 - INTRODUÇÃO É usual dizer-se que toda água que serve para beber, serve, também, para o concreto. Só que a recíproca não é verdadeira. Qual a diferença entre água de amassamento, de cura e do meio? Evitar impurezas. Pequenas quantidades são toleradas. A água com agentes agressivos tem efeito menos danoso no amassamento que em ação permanente sobre o concreto endurecido. No primeiro caso o agente agressivo não é renovado como na segunda situação. Não se deve julgar pela cor ou cheiro, mas através de análises químicas. 14.2 - PRINCIPAIS DANOS CAUSADOS PELA ÁGUA DE AMASSAMENTO - ação no tempo de pega (acelera ou retarda) - resistência mecânica - estabilidade de volume - eflorescências - corrosão de armaduras 14.3 - IMPUREZAS E SEUS EFEITOS Carbonatos e bicarbonatos alcalinos - em pequenas concentrações afetam o tempo de pega e em grandes concentrações, a resistência Cloretos e sulfatos de Sódio - corrosão e expansão Água do mar - corrosão e resistência aos 28 dias menor Águas ácidas - até pH = 5,8, afetam o concreto Águas alcalinas - pH elevados reduzem a resistência final Açúcar - até 0,3% funciona como retardador de pega; entre 0,3% e 0,5% acelera a pega e reduz a resistência; acima de 0,5% há uma grande perda de resistência. Óleos - redução na resistência. Matéria orgânica - redução na resistência. Sal - retardador de pega e gera eflorescências brancas pela absorção de umidade do meio. 15 - ADITIVOS 15.1 - INTRODUÇÃO São substâncias adicionadas intencionalmente ao concreto, argamassa ou pasta com a finalidade de conferir propriedades antes inexistentes. Não é objetivo direto corrigir defeitos intrínsecos provenientes de dosagem incorreta ou execução mal feita. 15.2 - CONSIDERAÇÕES A SE FAZER NA UTILIZAÇÃO DE ADITIVOS O mesmo efeito pode ser atingido com alterações na traço básico? O custo adicional compensa? Há efeitos colaterais? 15.3 - OBJETIVOS DOS ADITIVOS - alterar a cor - aumento da compacidade - acréscimo de resistência aos esforços mecânicos - melhoria da impermeabilidade (IMPERMEABILIZANTES) - diminuição da retração - aumento da expansão (EXPANSORES) - caldas de protensão e preenchimento de fissuras em estruturas existentes - aumentoda durabilidade - melhoria do endurecimento em concretagens com tempo frio e possibilidade de retirada de escoras antecipadamente (ACELERADORES DE ENDURECIMENTO) - aptidão para ser injetado (FLUIDIFICANTES) - redução de água (PLASTIFICANTES) Obs.: em excesso retardam a pega e produzem expansão - retardadores ou aceleradores de pega - concretos leves (INCORPORADORES DE AR) - combater a ação gelo/degelo; reduz a resistência e a exsudação; aumenta a impermeabilidade, durabilidade e trabalhabilidade. RETARDADORES DE PEGA ACELERADORES DE PEGA gipsita NaOH, KOH, Na2O, K2O Cl2Ca (< 0,5%) Cl2Ca (> 0,5%) açúcar (< 0,3%) açúcar (> 0,3%) tanino SO4Na2 ClNa CO2 16 - ARGAMASSAS 16.1 - CONCEITO aglomerante água agregado miúdo adições aditivos 16.2 - IMPORTÂNCIA DO CONTRÔLE DE PRODUÇÃO qualidade custo 16.3 - CLASSIFICAÇÕES QUANTO AO NÚMERO DE AGLOMERANTES simples composta QUANTO AO TIPO DE AGLOMERANTE aérea hidráulica mista QUANTO AO EMPREGO comuns refratárias anticorrosivas para restauração outras QUANTO À DOSAGEM fortes, ricas ou gordas fracas, pobres ou magras QUANTO À CONSISTÊNCIA secas plásticas fluidas 16.4 - CONSISTÊNCIA DAS ARGAMASSAS SECA PLÁSTICA AR AREIA PASTA FLUIDA 16.5 - FUNÇÕES Ligar - alvenarias - revestimentos Proteger/regularizar - pisos - revestimentos Decorar (características estéticas) Conferir propriedades especiais - térmicas - acústicas - proteção de radiações 16.6 -CARACTERÍSTICAS DE BOA TRABALHABILIDADE - espalha-se com facilidade, preenchendo os vazios - coesão na colher sem aderência - coesão com aderência sobre a superfície de aplicação - não segregar no transporte - não endurecer pela sucção do substrato - permanecer plástica durante todo o tempo de aplicação 16.7 - PROPRIEDADES NO ESTADO FRESCO Trabalhabilidade - finalidade - forma de aplicação Consistência - plasticidade - coesão 16.8 - PROPRIEDADES NO ESTADO ENDURECIDO - resistência mecânica satisfatória - aderência à tração - estabilidade química/durabilidade - estabilidade de volume - baixa permeabilidade/absorção - capacidade de deformação () 16.9 - FUNÇÃO DA ARGAMASSA QUANTO AO EMPREGO argamassa de levante argamassa de revestimento argamassa de assentamento - argamassa tradicional - argamassa colante CAMADAS DO REVESTIMENTO chapisco emboço reboco Obs.: pode ser utilizada massa única Massa única de assentamento Argamassa de levante Chapisco CERÂMICA Bloco Chapisco Emboço Reboco PISO ESPESSURAS RECOMENDADAS chapisco - 5 mm emboço - 20 a 25 mm reboco - 5 mm 16.10 - PATOLOGIA DAS ARGAMASSAS Manchas - água (chuva, umidade) - poeira Descolamento das camadas - diferença de temperatura - retração - variação de umidade - carregamento - vibrações - falta de aderência Fissuração - movimentação térmica - deformação de base - movimentação higroscópica - retração 16.11 - ESCOLHA DA ARGAMASSA CRITÉRIOS - função da argamassa - sobrecarga - características do substrato - existência do revestimento - orientação solar da parede 16.12 - ARGAMASSAS COM CAL - maior plasticidade - maior retenção de água - maior estabilidade de volume - melhor incorporação de areia - revestimento mais claro - menos tinta - menor custo por metro cúbico 17 - CONCRETO 17.1 - DEFINIÇÃO Aglomerante + água + agregados miúdos + agregados graúdos + aditivos 17.2 - CLASSIFICAÇÃO Concreto simples: é o concreto aplicado sem armadura. Quando utilizado como regularização de pisos é conhecido como concreto magro. Há também o caso do concreto simples associado a grandes blocos de pedra, conhecido como concreto ciclópico. Ex.: concreto magro, concreto ciclópico, concreto para blocos e pavimentos etc. Concreto armado: é o concreto aplicado com armadura (barras ou fios de aço). Ex.: concreto de estruturas, pavimentação, postes etc. Concreto protendido: é o concreto aplicado sob compressão. Ex.: grandes estruturas, obras de arte, Estação da Lapa, Flat de Ondina. Citar e explicar esforços de tração e compressão Tt = 1/10 Tc. 17.3 - CONSIDERAÇÕES Condições técnicas - trabalhabilidade (consistência) - resistência (compressão, tração e flexão) - durabilidade (impermeabilidade, constância de volume) - higiene Condições econômicas - menor consumo de cimento Condições estéticas - concreto aparente Etapas a considerar na execução do concreto - seleção dos materiais (tipo, qualidade e uniformidade) - proporcionamento (dosagem - traço) - produção (mistura, transporte, lançamento, adensamento) - tratamento (cura, proteção e manutenção) Agregados(81%) Cimento (10%) Água (5%) Ar e aditivos (4%) 17.4 - FUNÇÃO DA PASTA Possibilitar o manuseio, envolvendo os agregados e preenchendo os vazios (concreto fresco). Imprimir resistência mecânica, estanqueidade e suportar a ação dos agentes agressivos (concreto endurecido). É a pasta que confere a resistência ao concreto pois ela rompe antes dos agregados. 17.5 - FUNÇÃO DOS AGREGADOS - resistir aos esforços solicitantes - resistir ao desgaste e à ação do meio - reduzir variações de volume decorrentes das reações químicas da pasta e variações ambientais - reduzir custos Só influirá na resistência do concreto se a sua resistência for inferior à da pasta. Influi diretamente na trabalhabilidade do concreto - grãos mais arredondados possuem menor superfície específica, menor porosidade, maior mobilidade e exigem menor quantidade de agregado miúdo e água, para uma mesma trabalhabilidade, logo menor consumo de cimento. Em compensação apresentam menor aderência, produzindo concretos menos resistentes. Dmax < ¼ da menor distância entre faces das formas Dmax > 1/3 da espessura da laje 17.6 - FATORES QUE INFLUEM NA RESISTÊNCIA DO CONCRETO ENDURECIDO Qualidade do agregado Qualidade da água Qualidade do cimento Mistura Manipulação Idade Cura Condições ambientais Relação água/cimento Porosidade Qualidade dos agregados - resistência mecânica dos grãos ensaios de resistência da rocha ensaios comparativos de resistência “slake durability test”, abrasão ‘Los Angeles”, Treton - reatividade química ensaios de durabilidade - ciclagem etileno glicol álcali - agregados - impurezasminerais materiais pulverulentos (aderência) argila em torrões - impurezas orgânicas - forma e textura dos grãos Qualidade da água - análise química - ensaios comparativos de resistência - vide água de amassamento Qualidade do cimento - tipo de cimento (teores de C3S eC2S) - grau de moagem - condições de armazenamento até 10 sacos por pilha se utilizados após 15 dias até 15 sacos por pilha se utilizados antes de 15 dias estrado no piso umidade do meio Mistura O tempo de mistura influi diretamente sobre a resistência final do concreto. Dentro de certos limites, quanto maior for o tempo de mistura, maior será a resistência. O tempo menor de mistura não pode ser compensado com maior velocidade de rotação pois há a força centrífuga, e: - velocidade grande - os materiais ficam “colados” na parede e não misturam (caso 1) - velocidade pequena - os materiais não “sobem” para cair e poder misturar (caso 2) - velocidade correta (caso 3) 1 2 3 Essas betoneiras são chamadas de queda livre ou de gravidade. A última variável a considerar na mistura é a ordem de colocação dos materiais, que não deve ser aleatória: Água Parte da brita Cimento Areia Restante da brita Manipulação - influência do transporte e lançamento segregação dos agregados exsudação duração das operações - influência do adensamento energia duração segregação e exsudação (posição do vibrador) Idade Na prática considera-se que o cimento atinge a resistência máxima aos 28 dias, embora, de forma genérica, para cimentos comuns, tenhamos: IDADE (DIAS) RESISTÊNCIA (%) 3 40 7 60 28 80 90 90 365 99,999999 Cura - conjunto de medidas com a finalidade de evitar a evaporação prematura da água de hidratação do cimento, que rege a pega e o endurecimento. - limites de Norma - tipos de cura - cura retardada Porosidade - há incorporação de ar durante a mistura - utiliza-se mais água (trabalhabilidade) que a necessária para a hidratação do cimento. Água que entra, água que sai, vazios que ficam. Condições ambientais - temperatura e umidade Resistência 100% 100o C 30o C 10o C 10% 0o C 1 3 7 28 Tempo (dias) Relação água/cimento (x) - definição - influência na trabalhabilidade (A), plasticidade, porosidade e durabilidade - curva de Abrams - tabela da ACI (American Concrete Institute) 17.7 - TRABALHABILIDADE DO CONCRETO FRESCO Definição: é o conjunto de propriedades do concreto que o torna adequado e de fácil aplicação a uma determinada finalidade, associado à facilidade de transporte, lançamento, adensamento e acabamento, sem apresentar segregação em nenhuma dessas etapas. Principais fatores que afetam a trabalhabilidade: 1 - Características do cimento - para uma mesma consistência, cimentos mais finos necessitam de maior quantidade de água (maior superfície específica). 2 - Plasticidade da pasta 3 - Características dos grãos dos agregados - forma e textura - MER / MEA - porosidade 4 - Granulometria - quanto maior o módulo de finura, mais consistente 5 - Compacidade - função dos vazios presentes 6 - Travamento - função da granulometria contínua e finos 7 - Tipo de mistura, transporte, lançamento e adensamento 8 - Dimensões e armadura da peça a concretar 9 - Teor da argamassa no concreto () = (1 + a) / (1 + a + p) 10 - Ar incorporado 11 – Aditivos Medidas da trabalhabilidade (consistência) - “Slump test” ou abatimento do cone de Abrams - diâmetro entre 10 cm e 20 cm, h = 30 cm, 3 camadas com 25 golpes. Aceitação do ensaio: 20% (10 cm 2 cm). - “Flow test” ou ensaio de escorregamento - diâmetro entre 17 cm e 25 cm, h = 12,5 cm. 2 camadas de 25 golpes (moldagem). Ensaio: 15 golpes na mesa com queda de 12,5 mm. “FT” = [(Dfinal - 25) / 25] x 100 - Mesa de Graf - semelhante ao “Flow test” diferenciando-se nas dimensões da fôrma ( = 13 cm a 20 cm, h = 20 cm), no de golpes (2 x 10) e altura de queda da mesa (4 cm). Mesmo número de golpes na mesa. - Ensaios de penetração: Graf, Irribarren, Kelly, Humm - são ensaios que correlacionam a penetração de um peso com a trabalhabilidade. 17.8 - EXSUDAÇÃO Definição Causas: - incapacidade dos constituintes do concreto em manter a água de amassamento dispersa na mistura. Conseqüências: - a superfície do concreto torna-se porosa e menos durável - pode trazer partículas de cimento formando uma camada superficial de nata que impede a boa ligação com outras camadas de concreto - acúmulo de água em filmes sob a armadura (barradas por essa na sua subida para a superfície), dificultando a aderência Como evitar - aumentar o teor de cimento ou uso de cimentos mais finos - aumento do teor de finos (diâmetro inferior a 0,15 mm) - adição de pozolanas - uso de incorporadores de ar 17.9 - COESÃO E MOBILIDADE Mobilidade: um concreto tem boa mobilidade quando as suas partículas (sejam do aglomerante ou do agregado) deslizam facilmente entre si. Um concreto tem boa mobilidade quando possui bastante pasta. Coesão: capacidade que as partículas do conjunto tem de se manter unidas. A coesão aumenta com a diminuição do módulo de finura. 17.11 - DEFORMAÇÕES EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ENDURECIDO As variações de volume do concreto podem ser causadas por: - reações do aglomerante - variações dos poros por influência da água ou do ar (H) - variações de volume dos agregados - retração (diminuição do volume por perda de água) geralmente ocorre quando o cimento reage com a água para C = 300 kgf/m3, x = 0,5 a retração = 0,4% = 4 mm/m a retração é inevitável, bem como as tensões de tração resultantes, originadas do impedimento da deformação. Aço - distribuição de tensões - evitar fissuras. Juntas - locar as fissuras quanto mais resistentes os concretos, menos se deformam, logo mais frágeis são - variações de temperatura (expansão e contração térmica) - ação de cargas (deformação imediata e lenta) deformação lenta é a deformação que surge com o decorrer do tempo com a manutenção do carregamento. Pode ser dividida na deformação elástica retardada (retirado o carregamento, cessa a deformação) e na plástica (deformação permanece) Obs.: Todas essas causas sofrem influência de x e A 17.12 - MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA Resistência à compressão, tração e flexão (TT = 1/10 TC) Ensaios não destrutivos - dureza superficial Brinell Shore (esclerômetro) - ensaios dinâmicos ressonância longitudinal e transversal propagação de ondas - raios X Ensaios destrutivos- ruptura de CPs moldados ou extraídos h = 2d Fatores de influência nos resultados da ruptura dos CPs: umidade dos CPs preparo e conservação estado das superfícies (// e capeadas) velocidade e duração do carregamento (V T) forma e volume dos CPs TIPO DE CORPO DE PROVA DIMENSÕES (cm) COEFICIENTE DE CORREÇÃO AO CP CILÍNDRICO 15 cm X 30 cm limites de variação valor médio cilíndrico 15 x 30 --- 1,00 cilíndrico 10 x 20 0,94 a 1,00 0,97 cilíndrico 25 x 50 1,00 a 1,10 1,05 cubo 10 0,70 a 0,90 0,80 cubo 15 0,70 a 0,90 0,80 cubo 20 0,75 a 0,90 0,83 cubo 30 0,80 a 1,00 0,90 prisma 15 x 15 x 45 0,90 a 1,20 1,05 prisma 20 x 20 x 60 0,90 a 1,20 1,05 De forma genérica, para os Cimentos Portland Comuns: R365DIAS 100% RTOTAL R28DIAS 80% RTOTAL R7DIAS 58% RTOTAL R7DIAS 73% R28DIAS R3DIAS 38% RTOTAL R3DIAS 48% R28DIAS R3DIAS 66% R7DIAS 17.17 - CONTROLE DA EXECUÇÃO DA ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO Definição: controle é a ação de inspeção e observação dos fatores que influenciam na qualidade da estrutura. Controle da qualidade do concreto - fabricação - concreto pronto - controle estatístico da resistência mecânica Controle de qualidade do aço - ensaios de recepção tração dobramento Controle da manipulação - transporte - lançamento - adensamento Controle das juntas Controle de cura Controle da estrutura pronta - ruptura de CPs - ensaios não destrutivos - provas de carga - inspeções periódicas - recuperação 17.18 - CONTROLE DE QUALIDADE Controle tecnológico - verificação da dosagem empregada - verificação da trabalhabilidade - verificação das características dos materiais - verificação da resistência mecânica controle estatístico Controle da dosagem dos materiais - aferição de balanças - verificação dos pesos dos sacos - aferição das medidas de volume dos agregados - aferição do sistema de medição de água - correção da quantidade de água - correção dos pesos ou volumes dos agregados - determinação da umidade dos agregados para correção das quantidades dos materiais e água 17.19 - PRODUÇÃO DE CONCRETOS Mistura - função básica - promover o contato íntimo dos componentes da mistura com o completo envolvimento dos agregados pela pasta - equipamentos - betoneiras, centrais, caminhões betoneira (capacidade de produção de 5 m3 e não o volume da cuba) Obs.: volume da cuba = volume total do equipamento volume de mistura = volume de carregamento dos materiais isolados volume de produção = volume da mistura VC > VM > VP 1 0,7 0,5 betoneiras de eixo inclinado 1 0,4 0,3 betoneiras de eixo horizontal - a mistura deve ser feita, preferencialmente, de forma mecânica. Caso venha a ser feita manualmente, procurar seguir o seguinte procedimento: piso de madeira ou cimentado mede-se a areia e coloca-se sobre a base coloca-se 1 saco de cimento mistura-se bem com a mistura homogênea, coloca-se a brita mistura-se em 1 ou 2 montes faz-se um buraco no meio e adiciona-se água faz-se a mistura por queda (virando a pá) Transporte - função básica - promover a rápida chegada da mistura sem segregação - transporte intermitente baldes carrinhos de mão vagonetas caminhões com agitação caminhões sem agitação - transporte contínuo calhas correias tubulações (com bombeamento ou a ar comprimido) Manipulação - evitar segregação e/ou exsudação - evitar variação de consistência (perda de plasticidade por secagem) - evitar perda de qualquer parte da mistura Lançamento - controle do tempo do amassamento ao lançamento - inspeção preliminar das formas, observando: que estejam isentas de detritos e substâncias estranhas que suas faces internas não absorvam água do concreto que não haja água empoçada que estejam úmidas que não permitam fuga de nata - tremonha - concretagens submersas em água/lama 17.20 - ADENSAMENTO DO CONCRETO Objetivo: conferir maior compacidade ao concreto eliminando a maior quantidade possível de vazios. Adensamento - manual socamento apiloamento - mecânico vibração centrifugação Vibração - a baixa freqüência vibra os agregados graúdos e a alta , a argamassa - superficial vibradores superficiais vibradores externos - interna vibradores de imersão Vibradores - alternativos elétricos pneumáticos (ar comprimido) - giratórios pneumáticos elétricos a gasolina Problemas - ninhos, nichos, bexigas, bicheiras ou vazios - vibração na armadura produz vazios reduzindo a aderência - má execução da vibração pouco tempo muito tempo (após o surgimento de bolhas na superfície) colocação do vibrador de forma indevida equipamento inadequado para a situação 17.21 - MÉTODOS DE CURA CURA - conjunto de medidas com a finalidade de evitar a evaporação prematura da água de hidratação do cimento, que rege a pega e o endurecimento. Irrigação ou aspersão de água Submersão em água Recobrimento com areia úmida ou sacos/panos úmidos Recobrimento com plásticos Conservação das formas molhadas Impermeabilização com pinturas Aplicação superficial de cloreto de Cálcio (absorve umidade do meio) Laboratório - tanques - câmara úmida - controle de temperatura e umidade 17.22 - DURABILIDADE DO CONCRETO ENDURECIDO Definição: é a capacidade da estrutura pronta manter suas características iniciais ao longo do tempo, resistindo às ações agressivas do meio. Principais agentes agressivos - temperatura - fogo - águas agressivas - gases - ações mecânicas Ação da temperatura - no concreto fresco evaporação prematura da água congelamento da água - no concreto endurecido expansão/contração Ação do fogo - perdas de resistência a partir de 300o C - à 600o C perda de 50% da sua resistência - desplacamentos na contração do resfriamento - armadura - perda de 50% da resistência à 500o C Ação de águas agressivas - águas carbonatadas o carbonato de Cálcio é praticamente insolúvel e é positiva a sua presença pois colmata os poros aumentando a impermeabilidade da peça. Se a água apresentar excesso de CO2 dissolvido, esse passa a ser agressivo pois é capaz de dissolver o carbonato de Cálcio. - águas puras tendem a dissolver a cal liberada na hidratação do cimento - Ca(OH)2, tornando o concreto poroso e pouco resistente. Com o aumento da infiltração a água poderá atingir a armadura causando a sua oxidação expansão desplacamentos - águas sulfatadas os sulfatos são os elementos mais agressivos ao concreto, promovendo sua total desagregação ao longo do tempo. Sulfato de Cálcio + C3Ahid Sal de Candlot Sulfatos de Magnésio + C3S Sulfato de Cálcio - águas do mar choques deondas variações secagem/molhagem no caso do fissuramento do concreto armado a armadura oxidará mais rapidamente que sob a ação da água doce formação de cristais nos poros do concreto promovendo tensões de expansão (tração no concreto) possui sulfatos de Ca e Mg - águas residuais domésticas e industriais - danos em função da composição e temperatura Considerações - a característica predominante do concreto com relação a durabilidade é a sua compacidade - fissuras são caminhos abertos para os agentes agressivos Cuidados a observar - escolha adequada do aglomerante cimentos que liberem menos cal e com baixo teor de C3A pozolanas e escórias melhoram a durabilidade de concretos expostos a águas agressivas - dosagem menor x maior controle na granulometria dos agregados (maior compacidade) aditivos que visam reduzir x e a permeabilidade - cura rigorosa - tratamentos superficiais (pinturas) - tratamentos químicos do concreto (composição) 17.23 - CONCRETOS ESPECIAIS 1 - Concretos leves Concretos tradicionais: MER = 23 kN/m3 a 26 kN/m3 Concretos leves: MER até 20 kN/m3 Características - baixa MER - isolante térmico - baixa resistência mecânica - elevada porosidade Tipos 1.1 - Porosos, celulares ou aerados São obtidos pela formação de gases ou espumas estáveis aprisionados no interior da massa (3 kN/m3 a 12 kN/m3). Os principais agentes formadores de gás são o pó de Alumínio, a água oxigenada (40 volumes) com cloreto de cal e o carbureto de Cálcio, que ao reagir com a água produz o acetileno. Os principais agentes espumosos são as proteínas hidrolisadas, resinas saponificáveis, agentes sintéticos de superfície ativa, cola animal e sangue hidrolisado. Normalmente os gases formam-se no interior da massa através de reações, enquanto a espuma já é adicionada pronta à mistura. 1.2 - Concretos sem finos 7 kN/m3 a 18 kN/m3. São concretos produzidos sem agregado miúdo. Apresentam baixa coesão, baixo consumo de cimento e consistência seca. Ausência de finos aumenta o teor de vazios. 1.3 - Concretos com agregados leves 9,5 kN/m3 a 20 kN/m3. Vermiculita, escória de alto forno, cinza leve, argila (aquecimento e britagem). 2 - Concretos com ar incorporado O ar intencionalmente incorporado varia de 3% a 6% (concretos comuns 1,5%) com uma quantidade estimada de 500.000 a 800.000 bolhas ( = 50 a 250 micra) por metro cúbico. - menos permeáveis - mais leves - mais trabalháveis - menor quantidade de agregados miúdos menor consumo de cimento - menor resistência mecânica. Compensação: melhor A logo menor x. 3 - Concretos massa São concretos utilizados em peças de grande volume sem armadura (barragens), com baixo teor de cimento (evitar elevação de temperatura) e agregados com grandes Dmax (ciclópico). 4 - Concretos refratários O concreto comum começa a perder suas qualidades e desagregar a 200/300o C. Agregados com sílica começam a desagregar-se à 600/800o C. Cimento aluminoso e agregados especiais como coridon, carborundo, cromita, magnesita etc. 5 - Concretos pesados -MER > 24 kN/m3 - contrapesos de elevadores - lastros - radiações Agregados: hematita, limonita, barita etc.
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