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Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 1 MATERIAIS de CONSTRUÇÃO Professor: José Roberto Albuquerque GonçalvesProfessor: José Roberto Albuquerque GonçalvesProfessor: José Roberto Albuquerque GonçalvesProfessor: José Roberto Albuquerque Gonçalves 1111oooo Semestre de 1999 Semestre de 1999 Semestre de 1999 Semestre de 1999 Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 2 Ementa 1. Histórico 2. Introdução 3. Materiais Componentes 3.1 Fase Argamassa 3.2 Fase Agregado Graúdo 3.3 Zona de Interface entre a Argamassa e o Agregado Graúdo 4. Classificação do Concreto 5. Processo de Obtenção do Concreto 5.1 Propriedades do Concreto Fresco ou Plástico 5.1 Trabalhabilidade 5.2 Segregação 5.3 Exsudação 5.4 Tempo de Pega 5.5 Temperatura 5.6 Retração 6. Propriedades do concreto Endurecido 6.1 Resistência à Compressão 6.2 Estabilidade Dimensional 6.3 Durabilidade 6.4 Patologia do Concreto 6.4.1 Corrosão da Armadura de Reforço de Aço 6.4.2 Corrosão Microbiológica 6.4.3 Reação álcali-agregado 6.4.4 Ataque de Sultados 6.4.5 Ação de Diversas Substâncias no Concreto 7. Processo de Obtenção do Concreto 8. Seleção e Acondicionamento Adequado dos Materiais 9. Dosagem do Concreto 9.1 Introdução 9.2 Importância 9.3 Proporcionamento das Matérias Primas ou Traço do Concreto 9.4 Objetivos Básicos Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 3 9.4.1 Custo 9.4.2 Trabalhabilidade do Concreto Fresco ou Plástico 9.4.3 Resistência á Compressão do Concreto Endurecido 9.5 Dosagem Experimental 9.6 Métodos de Dosagem 10 Mistura, Transporte e Lançamento do Concreto Fresco 11 Adensamento e Cura do Concreto Fresco Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 4 Concreto 1. Introdução Nos primórdios da civilização humana o primeiro material estrutural a ser predominantemente utilizado foi a pedra. Depois da era da pedra houve uma sucessão de “era” de diferentes materiais estruturais que predominaram, tais como: a madeira, o aço e, atualmente, o concreto. O concreto é o material estrutural mais largamente utilizado na construção civil (muito diferente do que a 30 anos atrás), podendo-se estimar uma produção anual de 5,5 bilhões de toneladas por ano, ou seja são produzidas 1 tonelada de concreto por habitante da terra por ano. Mundialmente, o concreto tende, ao longo das próximas décadas, a ser cada vez mais utilizado para fins estruturais na construção civil, aumentando a diferença, em termos de consumo, do seu principal concorrente o aço. O concreto não é tão resistente e nem tão tenaz quanto o aço, todavia, os fatores que levam o concreto a ser o material estrutural mais largamente utilizado na construção são: • excelente resistência a ação da água; • facilidade com que os elementos estruturais são executados na própria obra, numa variedade de formas e tamanhos; • apresenta o menor custo de produção e é o mais facilmente disponível no canteiro de obra; • apresenta o menor consumo de energia na sua produção; • as jazidas dos materiais componentes (matéria prima) do concreto são facilmente encontrados, independentemente da condição geográfica; e • no concreto são re-aproveitados, em alguns casos trazendo vantagens ao concreto, muitos rejeitos industriais, de modo que em alguns casos acabam se tornando subprodutos, conservando as fontes de matéria prima (as jazidas dos seus componentes principais). Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 5 2. Matérias Primas O concreto é um material hidráulico composto, basicamente, de uma mistura de: • um aglomerante (nos primórdios do concreto eram utilizados, como aglomerante, cimentos hidráulicos naturais, a cal hidráulica e virgem ou a cal hidráulica misturada a pozolana); • um inerte de composição granulométrica contínua e variada (agregado miúdo e graúdo com dimensão diâmetro de grãos que varia de 0,075 mm até cerca de 38 mm); e • água, também, denominada de água de mistura ou amassamento). Modernamente, além destes três constituintes básicos do concreto, podemos dispor na mistura de: • fibras metálicas e poliméricas; • adições minerais; e • aditivos químicos. 3. Materiais Componentes Essencialmente o concreto é constituído por partículas de agregados dispersas em um aglomerante. Macroestrutura (visível a olho nu - vide Figura 1)) o concreto é composto por duas fases ou componentes: argamassa1 e agregado graúdo. Todavia, se observarmos no microscópio a microestrutura do concreto veremos que a pasta de cimento Portland hidratada apresenta-se homogênea até a região próxima ao agregado graúdo, onde há uma variação na morfologia e na concentração dos cristais da pasta. Assim, a interface ou zona de transição entre a pasta e o agregado graúdo constitui-se na terceira fase do concreto. Portanto, o concreto é composto de: • fase argamassa; • fase zona de transição entre o agregado graúdo e a argamassa; e • fase agregado graúdo. 1 CONCRETO = ÁGUA+CIMENTO PORTLAND+AGREGADO MIÚDO+AGREGADO GRAÚDO ARGAMASSA = ÁGUA+CIMENTO PORTLAND+AGREGADO MIÚDO Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básicado Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 6 3.1 Fase Agregado Graúdo No concreto esta fase é predominante responsável pela: • massa unitária; • massa específica; • módulo de elasticidade; e • estabilidade dimensional. A composição química ou mineralógica do agregado graúdo são, em geral, menos importantes para as propriedades o concreto do que as características e propriedades, tais como a granulometria, diâmetro máximo, distribuição dos poros, forma e textura superficial. Exceto em relação a durabilidade do concreto, onde os agregados graúdos podem reagir com os compostos do cimento Portland e gerar reações deletérias, como as reações alcali-agregado. A resistência mecânica do agregado graúdo é, via de regra, bastante superior as das demais fases do concreto. Portanto, pouco influi na resistência mecânica do concreto, exceto no concreto de alta resistência, onde os agregados graúdos influenciam, e em muito, a resistência à compressão do concreto (a resistência à tração pouco varia). 3.2 Fase Argamassa Basicamente a fase argamassa de cimento Portland é composta de: • agregado miúdo, geralmente quartzoso; e • compostos da hidratação do cimento Portland, tais como: • silicato de cálcio hidratado (S-C-H), que são cristais pequenos e resistentes, disposto em diferentes direções, e que ocupam um volume entre 50 a 60% da pasta; • hidróxido de cálcio (HC) que são cristais grandes e frágeis, disposto em diferentes direções, e que ocupam um volume entre 20 a 25% da pasta; • etringita e sulfoaluminatos de cálcio hidratados que desempenham propriedades menores nas relações estrutura-propriedades do concreto e que ocupam um volume entre 15 a 20% da pasta; • grãos de clínquer Portland anidros; PASTA = ÁGUA+CIMENTO PORTLAND Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 7 • vazios ou poros na pasta endurecida, que podem estar divididos em (vide Figura 2): ⇒ macroporos que variam de 5 µm a 10 mm, sendo, portanto, em alguns casos visíveis a olho nu, e pouco representam do volume relativo a porosidade total da pasta, não influenciando nas propriedades do concreto. O ar incorporado por aditivos químicos são macroporos; e ⇒ microporos que representam a maior parte da porosidade da pasta e influenciam nas propriedades do concreto (estabilidade dimensional, durabilidade e resistência mecânica). Podem ser divididas em poros capilares, cuja dimensão do poro varia de 5 a 0,01 µm, e poros gel, cuja dimensão do poro varia de 0,01 a 0,001 µm. A argamassa influi na: 1. durabilidade e resistência à mecânica do concreto, exceto na sua resistência à tração. A resistência mecânica e a durabilidade do concreto ou da argamassa aumenta com: ⇒ o aumento da concentração de S-C-H; ⇒ a redução da concentração de hidróxido de cálcio; e ⇒ a redução da porosidade capilar e gel (microporos). Os dois primeiros itens acima dependem das características do cimento Portland, tais como a finura, a composição potencial e a presença de adições minerais, e o último depende da relação água/cimento Portland. Quanto maior a relação água/cimento Portland da fase argamassa, maior a sua porosidade capilar e a sua permeabilidade, as quais reduzem, respectivamente, a resistência mecânica e a durabilidade do concreto e (vide Figuras 3 e 4). 2. estabilidade dimensional. A água oriunda do meio ambiente ou da própria água de amassamento do concreto se aloja nos poros. A água livre se aloja nos macroporos e a ligada (é a água adsorvida nos cristais e a água combinada dos cristais hidratados do cimento) se aloja nos microporos. A perda da água livre determina uma retração, denominada de retração hidráulica, e tensões de tração internas. A perda de água ligada impõe ao concreto uma elevada retração e altas tensões de tração. Se a tensão resistente à tração da fase argamassa ou do concreto for inferior as tensões solicitantes de tração ocasionadas pela retração hidráulica ou não, a fase argamassa ou o concreto ocorrerão fissuras, reduzindo a resistência mecânica e a durabilidade. Como já se sabe o concreto apresenta baixa resistência à tração. A estabilidade Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 8 dimensional, como na resistência mecânica, também depende das características do cimento e da relação água cimento e aumentam com o aumento da concentração de S-C-H, a redução da concentração de hidróxido de cálcio; e a redução da porosidade capilar e gel (microporos). 3.3 Zona de transição entre o agregado graúdo e a argamassa É basicamente composta pelos mesmos compostos da hidratação do cimento Portland, tais como: • silicato de cálcio hidratado (S-C-H), que são cristais pequenos e resistentes, disposto em diferentes direções, e que ocupam um volume entre 20 a 25% da pasta; • hidróxido de cálcio (HC) que são cristais grandes e frágeis, disposto em diferentes direções, e que ocupam um volume entre 20 a 25% 50 a 60% da pasta; e • vazios ou poros na pasta endurecida (vide Figura 2). Comparativamente com a fase argamassa, a zona de transição apresenta (vide Figura 4): • uma concentração de HC superior, além de se apresentarem dispostos perpendicularmente a superfície do agregado graúdo; • uma concentração de S-C-H inferior; e • uma porosidade capilar superior. Estes três fatores reduzem, e em muito, as propriedades da zona de transição, tornando-a, via de regra, a fase mais fraca, menos resistente e com menor durabilidade do concreto. Portanto, se desejarmos melhorar as propriedades do concreto é necessário modificarmos a concentração dos cristais e reduzirmos a porosidade capilar. 4. Classificação do Concreto O concreto pode ser classificado pela: • resistência à compressão em: ⇒ concreto de baixa resistência, cuja resistência à compressão é inferior a 20 MPa; Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 9 ⇒ concreto de resistência moderada, cuja resistência à compressãofica entre 20 a 50 MPa; ⇒ concreto de alta resistência, cuja resistência à compressão fica entre 50 e 100 MPa; e ⇒ concreto de ultra-alta resistência, cuja resistência à compressão é superior a 100 MPa; • massa específica real em: ⇒ concreto leve, cuja massa específica real é inferior a 1,8 Mg/m3; ⇒ concreto normal, cuja massa específica real fica entre 1,8 e 3,2 Mg/m3; e ⇒ concreto pesado, cuja massa específica real é superior a 3,2 Mg/m3 . 5. Propriedades do Concreto Fresco ou Plástico 5.1 Trabalhabilidade É definida pela ASTM C 125 como a propriedade do concreto que determina o esforço necessário para manipular ou manusear nas primeiras horas, ou seja permite o transporte, o lançamento e o adensamento de uma quantidade de concreto com uma perda mínima de homogeneidade. A consistência do concreto, que é medida pelo “Slump-Test ou outros métodos de ensaio, é apenas um índice da facilidade de mover o concreto. A trabalhabilidade é uma propriedade depende da: • viscosidade (ou fluidez), que descreve a facilidade de mover o concreto; e • coesão, que descreve a resistência a exsudação ou a segregação. A trabalhabilidade é uma das propriedades básicas que devem ser atendidas na dosagem e no tipo de mistura dos materiais componentes do concreto a ser adotado. É importante, pois se não for atendida a trabalhabilidade requerida pelo transporte, lançamento e adensamento, o concreto poderá não apresentam a resistência e durabilidade previstas inicialmente. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 10 Os fatores que afetam a trabalhabilidade são: • consumo de água de amassamento (quanto mais água maior a fluidez e menor a coesão - segregação); • consumo de cimento e adições minerais (quanto maior o consumo mais coeso e menor fluidez); • finura do cimento e das adições minerais (quanto maior a finura mais coeso e menor fluidez); • características do agregado (quanto maior o tamanho, a granulometria, o índice de forma e a rugosidade superficial menor a fluidez e a coesão); e • aditivos químicos (reduzem o atrito interno entre os grãos dos sólidos do concreto e aumentam a fluidez e a coesão do concreto). • A perda de abatimento é um fenômeno normal no concreto e ocorre gradativamente com o decorrer do tempo, face as reações de hidratação e a evaporação da água de amassamento livre. Os aditivos químicos e os adições minerais podem acelerar a perda de abatimento do concreto. O concreto somente deve ser manuseado até o início do tempo de pega, que é contato a partir da adição de água ao cimento Portland. 5.2 Segregação É definida como sendo a separação dos componentes do concreto fresco de tal forma que a sua distribuição no concreto não seja mais uniforme. Ocorre mais em misturas de concreto muito fluidas. Reduzem a resistência mecânica e a durabilidade do concreto. 5.3 Exsudação É um fenômeno que se inicia logo após a adição dos materiais sólidos anidros (massa específica entre 2,5 e 3,0 Mg/m3) na água (massa específica entre 2,5 e 3,0 Mg/m3), onde a água tende a subir para superfície do concreto por diferença de massa Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 11 específica (é mais leve que os materiais sólidos e anidros). Sua manifestação pode ser externa ou interna. Externa quando a água chega a superfície de concreto, fazendo um filme de água que irá se evaporar e interna se durante o trajeto da água para a superfície do concreto a água se acumular na face inferior dos grãos de agregado graúdo (Vide Figura 5). Reduzem a resistência mecânica, a durabilidade e a estabilidade dimensional do concreto. 5.4 Tempo de Pega As reações progressivas de hidratação e a evaporação da água de amassamento vão enrijecendo o concreto lentamente a partir do contato da água com o cimento Portland. O início e o fim do tempo de pega são definidos, respectivamente, como o início e o fim da solidificação da mistura de concreto no estado fresco ou plástico. Os valores para início e fim são arbitrados e, obviamente, as reações de hidratação não se iniciam e nem terminam no início e fim de pega. É importante para o planejamento da concretagem do elemento estrutural, permitindo saber o tempo necessário para as operações de transporte, lançamento, adensamento e, caso necessário, o re-mistura do concreto. 5.5 Temperatura As reações de hidratação são exotérmicas e, portanto, liberam calor. Se a temperatura do concreto se elevar muito haverá uma aceleração das reações de hidratação e da evaporação do concreto, de modo a determinar uma aceleração da perda da trabalhabilidade ou da consistência e até maior retração hidráulica. Isto implica, respectivamente, em um menor tempo para a operações de manuseio e manipulação, e uma maior fissuração e instabilidade dimensional do concreto. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 12 Portanto, em climas quentes e grandes massas de concreto deve-se controlar a temperatura do concreto, reduzindo-a com água fria ou congelada, por exemplo. Todavia, em climas frios as reações de hidratação diminuem o seu ritmo, sendo, portanto, necessários aumentar a temperatura do concreto com a quente, por exemplo. 6. Propriedades do Concreto Endurecido 6.1 Resistência à Compressão Como a trabalhabilidade no concreto fresco ou plástico, a resistência à compressão, em geral aos 28 dias de idade, é a principal propriedade, sendo normalmente a propriedade de referência especificada pelos projetista para as estruturas de concreto. Isto se deve ao foto da resistência à compressão estar íntima e diretamente relacionadas com outras importantes propriedades do concreto, tais como a permeabilidade, módulo de deformação, resistência as intempéries e ao meio agressivo. A resistência à compressão é definida como a capacidade que o concreto apresenta em resistir a tensão sem que haja ruptura. A ruptura do concreto ocorre quando as fissuras decorrentes dos esforços solicitantes se unem formando uma superfície de ruptura. Geralmente, as fissuras se iniciam na zona de transição entre a argamassa e o agregado graúdo (vide Figura 8). A resistência à compressão, assim como as propriedades citadas no parágrafo anterior, dependem inversamente da porosidade capilar (vide Figura 6). O Fluxograma a seguir mostra a influência das propriedades decada uma das fases do concreto na resistência à compressão. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 13 Em suma, os principais fatores que influenciam a resistência à compressão do concreto são: • a energia de adensamento; • o grau de hidratação do cimento Portland, que depende: • do tipo do cimento Portland; • consumo de cimento; e • idade do cimento. • a relação água/cimento; • a mistura das matérias primas do concreto, que depende: • a ordem de colocação do materiais; e • a energia de mistura (depende da betoneira) RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO POROSIDADE DA MATRIZ •relação água/cimento Portland (vide Figura 7); •relação aditivo químico/cimento Portland; •relação adição mineral/cimento Portland; •tipo de cimento; •presença de impurezas na água de amassamento; e •grau de hidratação, que depende da idade, tempo de cura, temperatura e umidade do ar. POROSIDADE DO AGREGADO GRAÚDO POROSIDADE da ZONA de TRANSIÇÃO •relação água/cimento Portland (vide Figura 7); •relação aditivo químico/cimento Portland; •relação adição mineral/cimento Portland; •tipo de cimento; •grau de hidratação (idade); •características do agregado, tais como diâmetro máximo, granulometria, forma e textura superficial; •grau de hidratação, que depende da idade, tempo de cura, temperatura e umidade do ar •adensamento do concreto; e •interação química entre a pasta e o agregado graúdo positiva (reação entre o agregado calcário e o S-C-H da pasta) e negativa (reação deletéria álcali- agregado). PARÂMETRO DA AMOSTRA •dimensões e geometria da peça de concreto. RESISTÊNCIA das FASES COMPONENTES do CONCRETO PARÂMETROS de CARREGAMENTO •tipo e velocidade de aplicação da tensão. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 14 • o diâmetro máximo do agregado graúdo; • a forma do agregado graúdo; • a cura do concreto; • a temperatura de cura do concreto; e • a presença ou não e do tipo dos aditivos químicos e adições minerais utilizadas. A relação água/cimento é a principal característica utilizada pelos tecnologistas de concreto para correlacionar a resistência à compressão com a idade do concreto. As duas fórmulas mais referenciadas na literatura são a de: - Abrams, onde fcj = A/Bx (ou log fcj = log A – x log B) sendo • “fcj“ a resistência à compressão aos “j” dias de idade, • “A” e “B” parâmetros que dependem de materiais e da idade do concreto, cujos valores são determinados por ajustamento pelo método dos mínimos quadrados, de pares de valores x,fcj, e • “x” a relação água/cimento. - Bolomey, onde fcj = k (1/x – 0,50), sendo: • “fcj“ a resistência à compressão aos “j” dias de idade, • “x” a relação água/cimento. • “k’ é “R/d” e “R” é a resistência à compressão do cimento medida conforme a NBR 7215/94 aos 28 dias de idade e “d” é igual a 1,58. Quando aos corpos de prova de concreto extraídos da estrutura, deve-se salientar que: • há uma queda na resistência à compressão da estrutura de concreto em relação aos corpos de prova extraídos entre 5 a 15%; • deve-se manter as condições de umidade encontradas em “campo” para que não haja variações na resistência à compressão; • os corpos de prova cilíndricos com relação altura/diâmetro de 2, em geral, apresentam resistência à compressão inferiores, cerca de 18 a 25%, às dos corpos de prova cúbicos; • os corpos de prova extraídos na direção paralela a direção da concretagem da peça de concreto apresentam resistência à compressão cerca de 10 superiores aos corpos de prova extraídos na direção perpendicular a direção de concretegem; e Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 15 • os corpos de prova extraídos dos pilares próximos ao encontro das lajes superiores apresentam resistência à compressão cerca de 10% inferiores ao corpos de prova extraídos ao longo da altura do pilar. A resistência à tração do concreto é inferior a resistência à compressão. A correlação aproximada entre estas duas resistência mecânicas é a indicada na fórmula: ftj=9+(fcj/20), onde fcj e ftj são, respectivamente, a resistência à compressão e a resistência à tração. O módulo de deformação está diretamente relacionada com a resistência à compressão do concreto, especialmente com a resistência à compressão dos agregados. 6.2 Estabilidade Dimensional A expansão ou retração do concreto são propriedades que dependem da expansão ou da contração volumétrica do concreto. A retração do concreto pode ser: • retração hidráulica ou de secagem, que ocorre em função da perde de água de amassamento, reduzindo o volume do concreto. A perda de água pode ocorrer por evaporação ou em função da reações de hidratação do cimento Portland que consomem água. A retração do concreto decorrente da hidratação do cimento Portland, também, é chamada de retração autógena. A retração hidráulica ocorre em maior intensidade nas primeiras idades do concreto (até cerca de 7 dias). Uma ordem de grandeza de valor seria 0,1mm/m. Aumentam com o aumento das dimensões da peça, com a redução da umidade relativa do ar, com o aumento da temperatura e o aumento do consumo de cimento Portland e, especialmente, do consumo de água de amassamento. • retração química é decorrente das reações de carbonatação do hidróxido de cálcio (produto da hidratação do cimento Portland) com o anidrido carbônico, cujo produto da reação, o carbonato de cálcio, apresenta menor volume que os cristais que iniciaram a reação. Alguns autores consideram a retração autógena é um tipo de retração química, só que decorrente da hidratação dos compostos anidros do cimento Portland. • retração térmica são decorrentes da variação de volume após a expansão do concreto oriunda das reações exotérmicas de hidratação do cimento Portland. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________16 A expansão do concreto pode ocorrer em função: • das reações exotérmicas de hidratação do cimento Portland; • de variações de temperatura no meio ambiente; • das reações entre os cristais hidratados da pasta de cimento Portland e determinados sais ou óxidos, que produzem cristais expansivos em função do maior tamanho em relação aos cristais que originaram a reação; e • da penetração da água nos poros permeáveis do concreto. A retração e a expansão do concreto podem gerar fissuras. Em geral, a retração do concreto é maior que a expansão. Em linhas gerais, a estabilidade dimensional depende das mesmas condicionantes que a resistência à compressão, ou seja vide Fluxograma 1. 6.3 Durabilidade Geralmente, o interesse principal dos projetistas está voltado apenas para a resistência à compressão. Entretanto, face aumento da conscientização do consumidor e das leis de proteção ao consumidor e ao meio ambiente, os projetistas vem dedicando atenção a durabilidade das estruturas de concreto, pois, afinal, é delas que dependerá, entre outros fatores, da vida útil das edificações e obras de arte de concreto. Portanto, uma vida útil é considerada como sinônimo de durabilidade. O fluxograma a seguir mostra a influência da estabilidade dimensional na resistência à compressão do concreto. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 17 Segundo o ACI, a durabilidade é definida como a capacidade do concreto em resistir a ação das intempéries, ataques químico, ação de esforços mecânicos ou qualquer outro processo de deterioração, ou seja o concreto manterá a sua forma, qualidade e capacidade de utilização original de quando foi confeccionado quando exposto ao meio ambiente. Todavia, nenhum material é inerentemente durável, como, por exemplo o concreto. Cerca de 40% dos recursos financeiros utilizados pela indústria da construção civil são aplicados na manutenção e reparo das estruturas já existentes. ESTABILIDADE DIMENSIONAL POROSIDADE DA MATRIZ •relação água/cimento Portland (vide Figura 7); •relação aditivo químico/cimento Portland; •relação adição mineral/cimento Portland; •tipo de cimento; •presença de impurezas na água de amassamento; e •grau de hidratação, que depende da idade, tempo de cura, temperatura e umidade do ar. POROSIDADE DO AGREGADO GRAÚDO POROSIDADE da ZONA de TRANSIÇÃO •relação água/cimento Portland (vide Figura 7); •relação aditivo químico/cimento Portland; •relação adição mineral/cimento Portland; •tipo de cimento; •grau de hidratação (idade); •características do agregado, tais como diâmetro máximo, granulometria, forma e textura superficial; •grau de hidratação, que depende da idade, tempo de cura, temperatura e umidade do ar •adensamento do concreto; e •interação química entre a pasta e o agregado graúdo positiva (reação entre o agregado calcário e o S-C-H da pasta) e negativa (reação deletéria álcali- agregado). PARÂMETROS do CONCRETO FRSCO •adensamento; •retração hidráulica; •segregação e exsudação; etc. ESTABILIDADE das FASES COMPONENTES do CONCRETO PROPORCIONAMENTO dos MATERIAIS COMPONENTES do CONCRETO • relação água/cimento; e •proporção de agregado graúdo Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 18 A durabilidade do concreto depende da: VARIAÇÃO de VOLUME devidas a: •gradientes de temperatura e umidade; e •pressão causada pela reação dos compostos hidratados do cimento e os agregados graúdos ou com sais cristalizados expansivos (tais como as reações álcali-agregado graúdo). CARGA ESTRUTURAL: •sobrecarga ao especificado no projeto; •impacto; e •aplicação de carga cíclica (fadiga). EXPOSIÇÃO a EXTREMOS de TEMPERATURA: •ação do fogo; e •ação do gelo-desgelo. FISSURAÇÃO do CONCRETO ABRASÃO no CONCRETO EROSÃO do CONCRETO CAVITAÇÃO do CONCRETO DESGASTE da SUPERFÍCIE do CONCRETO CAUSAS FÍSICAS DA DETERIORAÇÃO do CONCRETO Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 19 Fatores que influenciam nas propriedades do concreto a) seleção cuidadosa dos materiais componentes (cimento, água, etc.) quanto: • as características e propriedades; e • uniformidade. b) proporcionamento adequado ao uso: • do aglomerante; • do agregado miúdo em relação ao graúdo; • da quantidade de água; e PERDA de MASSA do CONCRETO PERDA de ALCALINIDADE do CONCRETO AUMENTO CÍCLICO do PROCESSO de DETERIORAÇÃO Reações de troca entre os componentes das pasta de cimento endurecida e um fluido agressivo. Reações envolvendo hidrólise e a lixiviação dos componentes da pasta de cimento endurecida Reações entre os compostos da própria pasta endurecida envolvendo a formação de produtos expansivos. AUMENTO da POROSIDADE e da PERMEABILIDADE AUMENTO nas TENSÕES INTERNAS no CONCRETO PERDA da RESISTÊNCIA MECÂNICA. FISSURAÇÃO do CONCRETO DEFORMAÇÃO do CONCRETO CAUSAS QUÍMICAS DA DETERIORAÇÃO do CONCRETO Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 20 • do aditivo químico ou adição mineral em relação ao aglomerante ou a água de amassamento. c) a fabricação e manipulação adequada quanto: • a mistura; • ao transporte; • ao lançamento; • ao adensamento; e • a cura. 7. Processo de Obtenção do Concreto O fluxograma abaixo mostra as diferentes etapas da produção do concreto: 8. Seleção e AcondicionamentoAdequado dos Materiais Os materiais devem ser selecionados de acordo com as necessidades impostas pelo projetista ou pela execução da peça estrutural. 9. Dosagem dos Concretos 9.1 Introdução Seleção e Acondicionamento Adequado dos Materiais Dosagem dos Materiais Constituintes do Concreto Mistura dos Materiais Constituintes Transporte do Concreto Lançamento do Concreto Adensamento do Concreto Cura do Concreto Controle Tecnológico do Concreto Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 21 O primeiro passo para a obtenção do concreto com as propriedades desejadas é a seleção adequada dos materiais. O segundo passo nesta direção é a dosagem. A dosagem é o proporcionamento das quantidades doas matérias primas do concreto a fim de se obter o concreto com as propriedades desejadas tanto no estado fresco com no estado endurecido. Apesar da tecnologia da dosagem do concreto estar pautada por sólidos princípios técnico, pode-se dizer, também, que é governada por conhecimentos empíricos dos materiais selecionados e pela experiência no desenvolvimento de dosagem de concreto, que simplificam e facilitam a maioria dos métodos de dosagem de concreto. Todavia, tais simplificações na metodologia de dosagem do concreto são efetuadas com base no conhecimento das características de dados materiais específicos, não se aplicando a todos os materiais, independentemente da sua natureza, características e propriedades. Portanto, a dosagem do concreto é composta por uma primeira etapa teórica, com base no conhecimento dos tecnológicos e de desempenho dos materiais, e outra etapa final prática, na qual são corrigidos os proporcionamento dos materiais a fim de se obter as características e propriedades desejadas para o concreto. Assim sendo a dosagem do concreto é considerada mais uma arte que uma ciência. Basicamente, todos os métodos de dosagem procurar definir as proporções dos materiais em função da redução do volume de vazios, a partir do material de maior tamanho de grão para o de menor tamanho de grão. 9.2 Importância É considerando a dosagem ou proporcionamento dos materiais que: • concreto desenvolverá as suas propriedades tanto no estado plástico como no endurecido e; • será determinado o seu custo de fabricação. O objetivo básico da dosagem do concreto é obter um concreto com a trabalhabilidade e resistência à compressão requeridas pelo projeto com o menor custo possível. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 22 9.3 Proporcionamento das Matérias Primas ou Traço do Concreto Chama-se traço o proporcionamento dos quantitativos das matérias à serem utilizadas no preparo do concreto. Usualmente, os traços podem ser apresentados da seguinte forma: • Traço unitário em massa ou em peso, onde adota-se a unidade de massa como referência e o quantitativo do cimento no traço é sempre igual a “1’ e os quantitativos das demais matérias primas em relação ao cimento Portland. Assim o traço em massa é expresso da seguinte forma: 1 (cimento Portland) : a ( agregado miúdo) : b (agregado graúdo) : x (relação água/cimento) onde para cada “1” kg de cimento Portland serão necessários “a” kg de agregado miúdo – p. ex. areia -, “b” kg de agregado graúdo – p. ex. brita -, e “x” de água de amassamento. • Traço unitário em volume, onde adota-se o cimento Portland como 1 unidade de volume aparente e as demais matérias primas em relação ao cimento Portland, como no traço em massa, exceto pelo fato de que a unidade é volume aparente e não em relação à massa. O volume aparente é aquele considera o volume de vazios no seu cálculo. A NBR 12656 recomenda que o cimento Portland seja medido em massa ou em unidades de sacos fechados de cimento Portland, sendo o traço de volume mais apropriado para argamassas. O traço em volume é expresso da mesma forma que o traço em massa, só que para cada “1” recipiente com volume definido de cimento são necessários “a” recipientes de agregado miúdo, “b” de agregado graúdo e “x” de água de amassamento. • Traço misto, onde o cimento Portland é indicado em massa ou sacos de cimento (em geral contendo 50kg) e os agregados e água de amassamento em volume. Portanto, para cada 1 saco de cimento de 50 kg são necessários “a” recipientes (ou padiolas) de agregado miúdo, “b” de agregado graúdo e “x” de água de amassamento. Considerando um traço em massa do concreto 1 : a : b : x, a conversão do traço de massa para volume é obtido pela seguinte fórmula: 1 : a : b : x em massa passa para 1 : (a Mcimento / Mareia ) : (b Mcimento / Mbrita) : (x Mcimento) onde “M” é a massa específica aparente de cada um das matérias primas do concreto. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 23 O consumo de materiais por metro cúbico de concreto é uma característica importante para medir o custo e controlar a quantidade material necessário à obra e, indiretamente, as propriedades do concreto, principalmente a resistência à compressão. O cálculo do consumo de materiais de um traço em massa 1: a : b: x é realizado com base nas seguintes fórmulas: Consumo de Cimento Portland / m3 concreto = 1000 – Volume de Ar (1 / γγγγcimento) + (a / γγγγareaia ) + ( b / γγγγbrita) + x onde γ é a massa específica real de cada um das matérias primas. Consumo de Agregado Miúdo / m3 de concreto = (“a” x Consumo de CP / m3 concreto) Consumo de Agregado Graúdo / m3 de concreto = (“b” x Consumo CP / m3 concreto) Consumo de Água / m3 de concreto = (“x” x Consumo de CP / m3 concreto) 9.4 Objetivos Básicos 9.4.1 Custo Na seleção dos materiais e na dosagem do concreto o fator custo esta diretamente relacionado aqueles tecnicamente aceitáveis e economicamente atrativos, e não exclusivamente considerados em função do custo absoluto. Todos as metodologias de dosagem do concreto procuram reduzir o consumo do seu material mais caro: o cimento Portland - por exemplo, o cimento Portland custa cerca de 10 vezes mais que o agregado - sem, obviamente sacrificar a resistência mecânica e a durabilidade desejadas para o concreto. São utilizados para reduzir o consumo de cimento, sem prejuízo da resistência mecânica e durabilidade do concreto: • tensoativos redutores de água; CONCRETO PLÁSTICO • TRABALHABILIDADE CONCRETO ENDURECIDO • RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO MENOR CUSTO POSSÍVELDOSAGEM DO CONCRETO Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 24 • adições minerais com propriedades pozolânicas; • agregados graúdos com maior diâmetro máximo; • agregado miúdo de composição granulométrica mais grossa; • agregados com distribuição granulométrica contínua, de modo a produzir o menor número de vazios; • utilização de equipamentos de mistura dos materiais mais potentes; e • etc. 9.4.2 Trabalhabilidade para o Concreto Fresco A trabalhabilidade do concreto no estado plástico ou fresco é que define a capacidade de se manusear - transporte, lançamento, adensamento, moldagem e acabamento superficial - o concreto sem que haja prejuízo para as propriedades do concreto - aparência, resistência mecânica e durabilidade. A exsudação e a segregação são dois efeitos deletérios que o concreto no estado fresco pode apresentar, reduzindo as propriedades e aumentando o custo do concreto. A medida grosseira e empírica da trabalhabilidade é a consistência, cujo ensaio é o “Slump-Test” (Vide Figura 9). A coesão e a fluidez é que são as grandezas físicas mais adequadas para medir a trabalhabilidade do concreto. Todavia, não há equipamento que seja mundialmente aceito, além de serem muito sofisticados para seu uso rotineiro e intensivo, o que inviabiliza o seu uso nas obras. Portanto, a medida da consistência é a única medida grosseira do índice de trabalhabilidade do concreto. Como consideração geral, a trabalhabilidade dos concretos no estado fresco não deve ser superior a necessária para a mistura, o transporte, o lançamento, o adensamento, a moldagem e o acabamento superficial. Para aumentar a trabalhabilidade do concreto, sem prejuízo para o custo, a resistência mecânica e durabilidade do concreto, deve-se utilizar: • agregados graúdos com maior diâmetro máximo; • agregado miúdo de composição granulométrica mais grossa; • agregados com distribuição granulométrica contínua; e Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 25 • tensoativos redutores de água. O aumento do consumo de cimento, mantido a relação água/cimento, ou seja o aumento do consumo de pasta aumenta, também, a trabalhabilidade. No entanto, aumenta o custo do concreto. O aumento do consumo de água, também, aumenta a trabalhabilidade, todavia, reduz a resistência mecânica e a durabilidade do concreto. 9.4.3 Resistência à Compressão do Concreto Endurecido São inúmeras as propriedades do concreto. Assim sendo, em operações rotineiras de dosagem, somente se dá ênfase a resistência à compressão e a durabilidade do concreto. Todavia, a durabilidade é, normalmente, ignorada na etapa de dosagem pois tanto a durabilidade como a resistência à compressão dependem diretamente da porosidade capilar do concreto, estando, portanto, relacionadas. Para aumentar a resistência à compressão e a trabalhabilidade do concreto, sem prejuízo para o custo e a trabalhabilidade do concreto, deve-se, basicamente: • reduzir a relação água/cimento com tensoativos redutores de água; e • utilizar adições minerais com propriedades pozolânicas. Segundo Helene, P. L. et all(1): “...O objetivo maior do controle de resistência à compressão do concreto é a obtenção de um valor potencial, único e característico da resistência à compressão de um certo volume de concreto, a fim de comparar esse valor com aquele que foi especificado no projeto estrutural e, consequentemente, tomado como referência para o dimensionamento da estrutura...”. Os valores de ensaio que se obtêm dos diferentes corpos de prova são mais ou menos dispersos, variáveis de uma obra para outra conforme o rigor de produção do concreto. Verifica-se que somente a média dos resultados não seria suficiente para definir e qualificar uma produção de concreto. É necessário considerar a dispersão dos resultados medida através do desvio padrão ou do coeficiente de variação do processo de produção e ensaio. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 26 Para eliminar este inconveniente - trabalhar com dois ou três parâmetros - foi adotado o conceito da resistência característica do concreto à compressão é uma medida estatística que engloba a média e a dispersão dos resultados permitindo definir e qualificar um concreto através de apenas um único valor característico. Este valor deve ser representativo de um lote homogêneo, pois as fórmulas estatísticas são válidas para “populações” consideradas homogêneas. Se o lote não for homogêneo pode ocorrer distorções na avaliação. É importante salientar que mesmo que o valor característico estimado da resistência à compressão do concreto obtido de um lote homogêneo atenda o valor característico da resistência à compressão de projeto - fcd,est ≥- fck - não significa que a estrutura deva ser automaticamente aceita, deve ser efetuada uma vistoria e ensaios não destrutivos, com ultra-som, índice esclerométricos e outros, para verificar a ocorrência de: • a estrutura estar fora do prumo ou alinhamento; • fissuras; • “ninhos” de concretagem; • juntas de concretagem, especialmente para vigas; • etc. A NBR 6118/80 fixa as tolerâncias admissíveis para a geometria e seus desvios do elemento estrutural. Quanto a fissuras, “ninhos” de concretagem, etc. cabe a experiência e o “bom senso” do engenheiro, não esquecendo que os coeficientes de minoração do concreto - γc - são utilizados no cálculo estrutural exatamente por considerarem estas imperfeições na execução do elemento estrutural. 9.5 Dosagem Experimental A dosagem do concreto é uma atividade realizada a várias décadas por vários estudiosos. Estes estudos acabam sendo racionalizados e restritos aos materiais disponíveis na região onde o estudo foi realizado e, via de regra, traduzido na forma de uma “receita de bolo”, com várias tabelas e ábacos, que simplificam, por demais a técnica Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 27 de dosagem dos concretos estruturais. São inúmerasas metodologias tradicionalmente adotadas nos cursos de engenharia, tais como: • método de dosagem experimental do INT, realizado na década de 50, com os materiais disponíveis na cidade do Rio de Janeiro/RJ de então; • método de dosagem racional do American Concrete Institute – ACI, com os materiais dos EUA; • método de dosagem da ABCP, que é uma adaptação do método do ACI, com os materiais disponíveis na cidade de São Paulo/SP; e • método de dosagem do Instituto de Tecnologia do Rio Grande do Sul – ITERS, com os materiais disponíveis na cidade de Porto Alegre/RS. Portanto, em todas as pesquisas de dosagem de concretos, seja a nível nacional como no estrangeiro, há inúmeros procedimentos de dosagem do concreto, o que, a princípio, faz imaginar a atividade de dosagem do concreto uma atividade eminentemente teórica, complexa e maçante. Todavia, a experiência prática de “campo”, tanto dos tecnologistas de concreto como dos mestres de obra, é totalmente contrária, pois, em geral, a maioria dos métodos é de aplicação restrita – desenvolvidos com materiais locais – exigindo, via de regra, ajustes dos proporcionamentos – traços – desenvolvidos na teoria. É o procedimento de cálculo do proporcionamento dos materiais - cimento, areia, brita e água - de modo a atender as condições de serviço: • exigências de projeto, tais como espaçamento entre armaduras, espessura de recobrimento de concreto da armadura, fck, etc.; • condições de exposição e operação, tais como a agressividade da atmosfera marinha ou industrial, insolação seguida de resfriamento brusco da temperatura, condensação de água, pressão de água, etc.; • tipo de agregado disponível, tais como forma e textura dos grãos do agregado, granulometria muito fina, reatividade com os álcalis do cimento, etc.; • técnicas de execução operações de transportes, lançamento e adensamento que possam afetar a homogeneidade do concreto; e • custo. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 28 O valor da resistência à compressão de dosagem (fcj) é obtido através da fórmula: fcj = fck + 1,65 x sd onde, sd = kn x sn. O valor de kn é obtido em função de “n” ensaios. Caso o valor de sd seja desconhecido adota-se: Padrão de Qualidade Valor de sd de Execução pela NBR 6118/80(2) Helene, P. L. et all(1) Assistência Tecnológica e Proporcionamento em Massa 4,0 3,0 Assistência Tecnológica e Agregados Dosados em Volume e Proporcionamento em Massa 5,5 4,0 Proporcionamento em Volume 7,0 5,5 9.6 Terminologia: • Valor característico da resistência à compressão ou resistência à compressão de projeto - fck - é o valor da resistência à compressão que apresenta uma probabilidade de 5% de não ser alcançado, ou seja está associado a um nível de confiança de 95%. É o valor de referência que adota o projetista como base de cálculo da estrutura, desde que aplicado o coeficiente de minoração para obtenção da resistência à compressão de cálculo do concreto - fcd. • Valor característico de cálculo da resistência à compressão do concreto - fcd - é o valor da resistência à compressão do concreto utilizado pelo projetista no cálculo estrutural. • Valor característico da resistência à compressão real ou efetiva do concreto - fck,ef - é o valor da resistência à compressão do concreto de uma dada região homogênea da estrutura que apresenta a probabilidade de 95% de ser igualado à resistência de um corpo de prova cilíndrico tomado aleatoriamente desta região. È um valor impossível de ser obtido pois seria necessário ensaiar todo o concreto da região considerada. • Valor característico estimado da resistência à compressão do concreto - fck,est - é o valor estimado da resistência à compressão do concreto de um dado lote que se supõe homogêneo, obtido após ensaiar e aplicar fórmulas matemáticas, ou seja não há uma certeza absoluta do valor real da resistência do concreto - fck,ef. • Valor da resistência à compressão média do concreto obtido a “j” dias de idade em MPa - fcm. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 29 • Valor do desvio padrão do processo de produção e ensaio do concreto obtido de uma ou mais amostras, a “j” dias de idade, em MPa - Sc. • Valor do coeficiente de variação do concreto obtido de uma ou mais amostras, a “j” dias de idade, em % - sc. • Valor do desvio padrão de dosagem do concreto - sd. • Valor da resistência à compressão de dosagem do concreto a “j” dias de idade - fcj. • Valor da resistência à compressão individual do concreto de cada um dos “n” exemplares de uma amostra a “j” dias de idade, em MPa - fcd. • Exemplar é o valor da resistência à compressão do concreto - fcd - mais alto de dois corpos de prova tomado da mesma amassada. • Amassada corresponde a volume ou quantidade de concreto de uma betonada. • Amostra é o conjunto de exemplares que se admite como representativos de um lote. • Lote é uma certa quantidade ou volume de concreto que se analisa de uma só vez, devendo ser homogêneo e corresponder a uma única população, ou seja, mesmo traço e materiais constituintes. 9.7 Métodos de Dosagem Como já fora dito a maioria dos métodos de dosagem do concreto são baseados em conhecimentos tecnológicos e empíricos sobre os materiais componentes e sobre o próprio concreto. Basicamente, todos os métodos de dosagem procurar definir as proporções dos materiais em função da redução do volume de vazios, a partir do material de maior tamanho de grão para o de menor tamanho de grão. Desta forma, reduz o material mais caro no concreto que é o cimento, sem prejuízo das propriedades do concreto. A quantidade de pasta de cimento ou água que irá reduzir o atrito interno dos grãos sólidos dos materiais componentes do concreto é a mínima necessário para se alcançar a trabalhabilidade e a resistência à compressão desejada no projeto. Portanto, para efeito de dosagem as principais propriedades são: • trabalhabilidade do concreto no estado fresco; e • resistência à compressão no estado endurecido. Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 30 São inúmeros os métodos de dosagem. Os mais utilizados são: • método de dosagem do ACI; • método de dosagem do INT; • método de dosagem do ITERS; • método de dosagem da ABCP; e etc. 10. Mistura, Transporte e Lançamento do Concreto (Vide Quadro 1) O concreto deveser lançado o mais próximo da sua posição final, evitando a perda de argamassa e pasta de cimento e, assim, prejudicar a aparência e as propriedades do concreto endurecido, em função da redução da homogeneidade da massa do concreto. 11. Adensamento e Cura do Concreto A consolidação ou adensamento é o processo de moldagem do concreto nas formas e em torno das peças embutidas com o objetivo de expulsar os bolsões de ar ou macroporos incorporados a massa do concreto fresco durante as operações de mistura, transporte e lançamento. Os métodos de adensamento podem ser manuais ou mecânicos. Os métodos manuais de adensamento do concreto fresco são apropriados para concretos com média e alta consistência - concretos plásticos ou fluidos. Os métodos mecânicos são os mais utilizados atualmente e são os mais apropriados par concretos com baixa consistência - pouca trabalhabilidade - muito embora possam ser utilizados em concretos plásticos e fluidos. Para tanto é necessário que se execute esta operação com cuidado para que não haja segregação dos materiais componentes do concreto, de modo a ter a sua homogeneidade reduzida, e em consequência, prejuízos nas suas propriedades quando endurecido. Os equipamentos mais utilizados no adensamento mecânico do concreto fresco são os vibradores internos ou de imersão (vide Figura 10). Estes vibradores são introduzidos rapidamente na massa do concreto fresco e retirados da mesma lentamente, Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais Curso de Materiais de Construção de Construção de Construção de Construção –––– Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Tecnologia Básica do Concreto Prof. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque GonçalvesProf. José Roberto Albuquerque Gonçalves _______________________________________________________________________ 31 em movimentos repetidos ao longo de toda massa de concreto, de modo a auxiliar que as bolhas de ar e os macroporos vão para a superfície do concreto e saiam. A cura do concreto no estado fresco tem por objetivo básico: • evitar a perda de água de amassamento livre nas primeiras idades do concreto; e • evitar o aumento excessivo da temperatura do concreto em função das reações exotérmicas do cimento Portland. Ambos objetivos supracitados, visam evitar a fissuração do concreto e os seus consequentes prejuízos no seu desempenho quando endurecido.
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