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AULA 7. Propriedade dos concretos no estado fresco e endurecido

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Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Aula 7.b: Propriedades do concreto 
no estado fresco e endurecido
Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental
Disciplina: Materiais de construção (CET 115)
Importância
Trabalhabilidade
Um concreto é considerado trabalhável quando apresenta 
características adequadas ao tipo de obra a que se destina, 
e aos métodos de lançamento, de adensamento e de 
acabamento, que vão ser adotados.
1. Propriedades no Estado Fresco
Um concreto é dito trabalhável quando apresenta 
simultaneamente as seguintes propriedades:
� mantém-se bem misturado e homogêneo no 
tempo usualmente utilizado para mistura;
� não segrega ou exsuda durante o transporte;
� apresenta pouca ou nenhuma segregação 
durante manuseio e lançamento;
� pode ser fácil e adequadamente compactado 
com os equipamentos disponíveis, preservando 
a homogeneidade da mistura;
� enche a fôrma completamente e envolve 
totalmente a armadura nela contida
é a maior ou menor facilidade com que o concreto se 
deforma sob ação de cargas (inclusive seu próprio peso).
Consistência
Conceito mais subjetivo que físico.
Componente físico mais importante da trabalhabilidade é a 
consistência, termo que traduz propriedades intrínsecas da 
mistura fresca relacionada com a mobilidade e coesão entre 
os elementos tendo em vista a uniformidade e a compacidade 
do concreto e bom rendimento da execução
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
A consistência está relacionada com:
Compacidade
Mobilidade 
Se relaciona com o esforço necessário para 
vencer o atrito interno e o atrito entre a forma e 
as armaduras com o concreto, para se obter 
uma máxima compactação
Propriedade inversamente proporcional à resistência 
interna à deformação, e depende de três características 
do concreto fresco:
ângulo de atrito interno;
coesão e,
viscosidade.
Estabilidade
O concreto tem que se manter estável durante todo o 
processo, da mistura até seu lançamento na forma. Não 
pode nem segregar nem exsudar.
Fatores que afetam a trabalhabilidade
características do próprio concreto (consistência - internos)
condições de projeto (externo)
condições de operação, produção, transporte e lançamento 
do concreto (externos)
Relação água/mistura seca
É expressa em porcentagem da massa de água em 
relação à massa de cimento e agregados e exerce 
grande influência na consistência do concreto.
Fatores que influem através da consistência (internos)
“A consistência é constante para uma mesma relação 
água/mistura seca, independente da composição dos 
materiais secos, dentro de certos limites”
'100% x
agregadoscimento
AguaA
+
=
Tipo e finura do cimento
A maior superfície específica demanda uma maior 
quantidade de água, embora o efeito sobre a pasta não 
seja o mesmo sobre o concreto.
Granulometria, textura e forma do grão do agregado
A granulometria altera a demanda de água, em função 
da superfície específica.
Formas que se afastam dos tipos esféricos e cúbico 
influem desfavoravelmente na consistência, influindo 
principalmente na mobilidade e no volume de vazios
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
�ações físicas e físico-químicas de tensão superficial;
�adsorção; 
�modificações das forças de atração entre as partículas de 
cimento; 
�modificações de velocidade de reações de hidratação 
durante a pega e endurecimento; e 
�combinações com alguns constituintes do cimento
Aditivos
Atuam através de:
Tempo de mistura adequado em função do equipamento 
(tipo de betoneira e sua capacidade)
Particularidade de concreto dosado em central: mistura 
na usina ou mistura no próprio caminhão de transporte
Fatores externos - Mistura 
Evitar segregação e exsudação
Concreto bombeado exige 
misturas com características 
especiais: teor de 
água/materiais secos tem um 
valor crítico, para se reduzir 
pressão das partículas sólidas 
sobre a parede da tubulação, 
assim como o teor de pasta 
(lubrificação)
Fatores externos – Transporte e lançamento
�Bomba
Tem por objetivo eliminar a presença do ar.
Durante o adensamento há um redução da coesão, que 
facilita que o concreto ocupe os vazios existentes entre a 
forma e as armaduras
Fatores externos - Adensamento
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Enrijecimento do concreto ao longo do tempo pela perda de 
água por:
•evaporação (sol, vento e temperatura);
•por absorção dos agregados, e;
•pela reações químicas iniciais.
Fatores externos - Temperatura, umidade relativa do ar e vento
Dimensões das peças e afastamento das armaduras
VIDE FIGURAS
Condições de projeto
15
Projeto Arquitetônico
16
Projeto Arquitetônico X Estrutural
4
3
2
1
L1 L2
L3
L4 L5
L6
L7
L8
L9
L10 L11
L12
33 N13 ø8.0 c/14 C=125
7 N14 ø8.0 c/16 C=574
1
2
 
N
2
8
 
ø
1
0
.
0
 
c
/
1
3
 
C
=
5
4
5
2
2
 
N
2
9
 
ø
1
0
.
0
 
c
/
2
0
 
C
=
1
2
2
6 N15 ø8.0 c/20 C=302
1
5
 
N
1
 
ø
6
.
3
 
c
/
2
0
 
C
=
1
2
2
5 N16 ø8.0 c/20 C=VAR
8 N16 ø8.0 c/20 C=309
20 N17 ø8.0 c/20 C=242
15 N18 ø8.0 c/20 C=309
1
5
 
N
1
9
 
ø
8
.
0
 
c
/
2
0
 
C
=
9
5
0
16 N2 ø6.3 c/20 C=630
4
1
 
N
2
0
 
ø
8
.
0
 
c
/
1
5
 
C
=
3
2
6
16 N3 ø6.3 c/20 C=285
1
4
 
N
2
0
 
ø
8
.
0
 
c
/
2
0
 
C
=
3
2
6
16 N4 ø6.3 c/20 C=291
1
4
 
N
5
 
ø
6
.
3
 
c
/
2
0
 
C
=
V
A
R
19 N6 ø6.3 c/20 C=4242 7
 
N
2
1
 
ø
8
.
0
 
c
/
1
5
 
C
=
3
9
0
34 N7 ø6.3 c/20 C=233
1
1
 
N
8
 
ø
6
.
3
 
c
/
2
0
 
C
=
6
8
5
11 N9 ø6.3 c/20 C=164
8
 
N
1
0
 
ø
6
.
3
 
c
/
1
9
 
C
=
2
3
2
13 N22 ø8.0 c/19 C=307
1
5
 
N
1
1
 
ø
6
.
3
 
c
/
2
0
 
C
=
2
5
2
13 N23 ø8.0 c/20 C=294
1
4
 
N
1
1
 
ø
6
.
3
 
c
/
2
0
 
C
=
2
5
2
21 N24 ø8.0 c/20 C=317
1
5
 
N
1
2
 
ø
6
.
3
 
c
/
2
0
 
C
=
4
1
6
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
17
Projeto Estrutural
18
Projeto de Fundação
19M
o
d
e
l
a
g
e
m
 
d
a
 
e
s
t
r
u
t
u
r
a
20
Execução da estrutura
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Medida da trabalhabilidade (consistência)
É resultante da medida de três parâmetros ( coesão, atrito 
interno e viscosidade)
Não são mensuráveis isoladamente
fracamente plástica 
0 a 5 cm
medianamente plástica 
5 a 10 cm
fortemente plástica
10 a 15 cm
Ensaio de abatimento de tronco de cone (slump)
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Ensaios de escorregamento
mesa de consistência
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
3. Propriedades no Estado Endurecido
- Concreto não adensado 2 100 Kg/m3
- Concreto comprimido 2 200 Kg/m3
- Concreto socado 2 250 Kg/m3
- Concreto vibrado 2 300 a 2 400 Kg/m3
- Concreto armado 2 500 Kg/m3
(depende da taxa de armadura/m3)
- Concretos leves 300 a 1 800 Kg/m3
- Concretos pesados 3 500 a 5 500 Kg/m3
Massa específica
Compressão
Tração
Flexão
Cisalhamento
Torção
Resistência a esforços mecânicos
Fatores que influem na resistência
1- Relação água/cimento (x)
(A e B - dependem do cimento e da idade)
Lei de Abrams
xB
Afc =
A resistência é influenciadapor todos os fatores que influem 
na porosidade da matriz aglomerante e na interface 
argamassa agregado graúdo. Para concretos de alta 
resistência a resistência do agregado pode ser um fator 
importante
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
k = Rc/1,5
( Rc é a resistência à compressão da argamassa 
“normal” produzida com o cimento utilizado na idade 
de considerada)
Bolomey
)5,01( −=
x
kfc fc7 = 1,35 a 1,65 fc3
fc28 = 1,25 a 1,50 fc7
fc28= 1,70 a 2,50 fc3
2 - Idade
A influência da idade na resistência se dá em função 
do grau de hidratação e do tipo de cimento.
3 - Tipo de cimento
A influência do tipo de cimento se dá em função da 
velocidade de hidratação.
Adições Aditivos Tempo e Temperatura de cura
Textura rugosa ou lisa
Maior diâmetro máximo
Granulometria (maior ou menor MF)
Relação agregado graúdo / agregado miúdo
Composição mineralógica
4 – Textura, granulometria e volume dos agregados
Os agregados influem na resistência, principalmente, 
quando alteram a zona de transição, embora nem 
sempre de forma linear.
Volume dos agregados
Afeta principalmente a/c baixosAfeta principalmente a/c baixos
exsudaçãoexsudação
Zona de transiçãoZona de transição
5 – Condições de cura
A cura tem por objetivo manter as condições de 
hidratação do cimento
Umidade
Quanto maior a umidade maior a resistência do concreto
Tempo de cura
Quanto mais tempo o concreto permanece em 
condições de umidade favorável, maior a resistência
Temperatura
A temperatura acelera as reações de hidratação.
Cura a vapor com temperaturas elevadas reduz a 
resistência a longo prazo
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
7 – Parâmetros de ensaio -
velocidade de aplicação da carga
duração da carga
Condições de umidade do corpo de prova
6 - Aditivo incorporador de ar
Aumento do volume de poros
ruptura de corpos de prova cilíndricos de 15 cm de
diâmetro por 30 cm de altura ou 10 cm de diâmetro por
30 cm de altura (NBR 5739/94 )
Determinação da resistência:
COMPRESSÃO
compressão diametral em
corpos de prova cilíndricos
(método do Prof. Lobo
Carneiro)
TRAÇÃO
ft = 2P/ DL
P= carga aplicada
D= diâmetro do cilindro
L = comprimento do cilindro
carga no terço médio do vão
FLEXÃO rupturas de vigas de 15 x 15 x 70 cm3
carga no meio do vão 
ftf = 3/2 Pl/a3
ftf = Pl/a3
P = carga aplicada
a = lado da seção quadrada da viga
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Estabilidade Dimensional
O concreto se deforma de maneira não linear quando 
sujeito à ação de cargas e ao meio ambiente.
Esta deformação pode ser instantânea ou lenta (fluência)
Esta deformação pode ser recuperada (elástica) 
ou não recuperada (plástica)
A determinação do módulo de deformação é 
importante para previsão de flechas em estruturas.
Deformação pela pasta de cimento, 
pela zona de transição e
pelas características do 
agregado
O de módulo de deformação é influenciado:
pelos parâmetros de ensaios
umidade
velocidade de carga
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Além de se deformar sob a ação de cargas, o concreto se 
deforma devido à:
Retração por secagem;
Retração autógena;
e a variações térmicas
Fluência (comportamento visco-elástico)
Ex. Calcário - 2,6 a 3,3 Kcal/m,h,oC
Granito - 2,2 a 2,7 “
Basalto - 1,9 a 2,2 
Propriedades Térmicas
É a velocidade com que o calor é conduzido através de 
uma área unitária, quando submetida a uma diferença 
unitária de temperatura entre as duas faces.
- Depende da densidade.
- Concreto comum - depende muito do tipo de agregado.
Condutividade Térmica (K)
É a relação entre o fluxo de calor e o gradiente de 
temperatura
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
é a quantidade de calor necessária para que a unidade de
massa eleve de 1 oC sua temperatura.
Concreto - 0,2 a 0,24 Kcal/Kg oC ( Cu - 0,095; Fe - 0,114;
água 1,0 )
é a maior ou menor facilidade com
que o material sofrerá variação de temperatura.
h2 = K/c.δ (m2/h)
Calor específico
Difusividade térmica (h2)
0,002 a 0,006 m2/hValores típicos
Estes três parâmetros são importantes para previsão de 
dissipação de calor nas idades iniciais
Coeficiente de dilatação térmica ( αααα)
É a variação por unidade de comprimento por unidade de
temperatura (deformação /oC)
Concreto - 10 x 10-6 Aço - 11 x 10-6
É importante para previsão 
da deformação da estrutura 
sob ação da temperatura
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Durabilidade
O concreto sofre alterações devido à ação do meio 
ambiente, por meio de efeitos mecânicos, físicos e 
químicos, ao longo do tempo, que agem sobre a matriz 
aglomerante e sobre os agregados.
Esta interação se dá principalmente através dos poros do 
concreto. 
Mecânicos - abrasão, choques, vibrações, fadiga
Físicos - temperatura, umidade
Químicos - águas agressivas, solos agressivos 
Mecanismos de transporte que atuam no concreto
Absorção ( tensões capilares)
Permeabilidade (pressão)
Difusão (diferença de concentração – CO2 e cloretos)
Migração (diferença de potencial)
a) Sulfatos - expansão/desagregação
b) Ácidos - dissolvem o cimento, quando o pH for
menor que 6,5
c) Águas puras - atacam a cal (portlandita), facilitam a
reação com o CO2 (carbonatação).
d) Águas do mar - contém sulfatos e atacam a
armadura devido aos íons cloretos
Substâncias que mais agridem:
Congelamento
Aditivo incorporador de ar 
reduz a a deterioração por 
aumento de volume da 
água congelada
Como evitar
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Álcali-agregado % Na2O + 0,658 % K2O < 0,6 %
Utilização de cimento com adições
Como evitar
Ataque por sulfatos
Utilização de cimentos resistente 
a sulfatos 
Utilização de cimentos com adições
Como evitar
Isolamento acústico
Propriedades acústicas
Baixo índice de absorção de ruídos
t - oC tração (%) compressão (%)
ambiente 100 100
200 80 90
300 70 85
400 40 70
500 20 50
800 5 50
Resistência ao fogo
muito variável com a composição e umidade
mau condutor, mas não chega a ser isolante
concreto (30 Mpa) -104 a 107 ohms/cm2 de
resistência elétrica).
Outras propriedades:
Resistência à abrasão
- cresce com a resistência à compressão.
- depende muito do tipo e granulometria do agregado
Condutividade elétrica
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Concreto com função isolante, térmica e acústica
- γ < 1300 Kg/m3
-Agregado ⇒ vermiculita, politiereno expandido, 
escória, pumicita, etc.
Principais tipos de concretos especiais
Concreto leve
Concreto celular
4. Concretos Especiais
- Massa específica ⇒ em torno 1800 Kg/m3
- Resistência a compressão ⇒ de 17 a 40 Mpa
- Agregados ⇒ argila expandida, escória expandida
- Método de dosagem próprio
- Módulo de deformação menor
- Menor estabilidade dimensional
- Durabilidade satisfatória
Concreto estrutural leve
Usados em proteção contra radiações
Agregados de alta densidade ⇒ γ > 3,4 Kg/m3 
(barita, magnetita, limonita, etc)
Dosagem como concreto normal ⇒ agregados 
mais ásperos
Concretos pesados Concreto de alto desempenho
Elevadas resistências ⇒ 55 MPa a 120 MPa
Elevado módulo de deformação ⇒ 30 a 45 GPa
Elevada durabilidade ⇒ precauções com retração e cura
Materiais
cimento⇒ o mesmo do concreto convencional
agregados comuns⇒ tendência de utilizar até brita 1, com 
pedrisco 
adições pozolânicas ⇒ microssílica (10% do peso de 
cimento), cinza de casca de arroz, cinza volante
aditivo superfluidificante (baixas relações a/c; ≅0,35)
Abatimento ≅ 200mm
Método de dosagem tradicional
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
É utilizado em peças e obras em que é difícil o adensamento
Materiais tradicionais com altoteor de argamassa e aditivo 
superfluidificante.
Abatimento em torno de 230mm 
⇒alta trabalhabilidade, praticamente sem adensamento 
⇒perda da trabalhabilidade em 60 ou 30 min.
Resistência equivalente a um concreto de controle (sem 
aditivo)
Retração menor para concretos com mesmo abatimento sem 
aditivo.
Concreto autoadensável
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
É usado para reduzir a retração por secagem
Cimento expansivo, com materiais tradicionais ⇒
expansão ⇒ formação de etringita, formação de 
gases, etc.
Relação a/c um pouco superior ao concreto 
tradicional.
Concretos com retração compensada
Fibras ⇒ reduzir a microfissuração e aumentar a 
resistência a tração e flexo-tração do concreto 
tradicional.
Principais tipos de fibras: metálicas, plásticas, de 
vidro, de carbono e naturais (sisal, coco, amianto, 
ect)
Dificultam a trabalhabilidade
Aumentam o consumo de cimento
teor de fibras ⇒ 2 a 5 % em volume
Concreto reforçado com fibras
Concreto tradicional com adição de polímeros como latex 
acrílico, estireno-butadieno, PVA, etc.
Latex ⇒ suspensão coloidal do polímero na água (50% 
de material sólido).
Redução da água de amassamento
Endurecimento do latex ⇒ secagem ou perda de água.
Melhora a resistência a flexão e a tração
A aderência pode ser melhorada
Maioria dos materiais de reparo tem esta característica 
Concreto modificado com polímeros
O aglomerante utilizado são resinas epoxi, poliester, 
metacrilato, poliuretano (óleo de mamona)
Agregados tradicionais com a maior compactação possível
Maior dificuldade de manuseio
Segurança (metilmetacrilato)
Elevadas resistências a compressão, tração e flexo-tração
Elevado módulo de deformação
Baixa temperatura de trabalho.
Concreto polimérico
Prof. MSc Francisco Gabriel Santos Silva
Concreto tradicional com a introdução de polímero 
depois de endurecido, sob vácuo
Usado em peças pré-moldadas
Monômero mais utilizado ⇒ metilmetacrilato (MMA)
Elevadas resistências mecânicas
Elevado módulo de deformação 
Concreto impregnado com polímeros Concreto de peças de grandes dimensões, como vigas 
pilares, blocos e barragens.
Problemas de retração devido elevado calor de hidratação:
⇒ redução do consumo de cimento
⇒ cimento com baixo teor de C3A
⇒ uso de adições
⇒ uso de água gelada
⇒ uso de aditivos retardadores
Concretagem em momentos de baixas temperaturas
Agregados de maiores dimensões
Concreto massa
Utilizados em pavimentos e barragens
Material de consistência seca, lançado com equipamento 
de terraplanagem e compactado com rolo compactador.
Método de dosagem próprio
Baixas relações água/cimento
Baixo consumo de cimento
Uso de adições 
Concreto compactado com rolo