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PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO 1 INTRODUÇÃO Para a execução de uma estrutura o concreto deve atender necessidades que permitam a sua concretagem, desde que atingidos, no estado endurecido, os parâmetros de estabilidade e durabilidade preestabelecidos na fase de projeto, conforme prevê a NBR 6118 (2007). É importante, portanto, que certas propriedades do concreto fresco sejam estabelecidas com a finalidade de atingir esses objetivos. 2 A ASTM C 125-93 define trabalhabilidade como a energia necessária para manipular o concreto fresco sem perda considerável da homogeneidade. O ACI 116R-90 descreve a trabalhabilidade como a facilidade e homogeneidade com que o concreto fresco pode ser manipulado desde a mistura até o acabamento. A trabalhabilidade do concreto deve ser estabelecida em função da geometria da peça estrutural, do tipo de fôrma, da taxa de armadura, dos equipamentos de mistura, de transporte, de lançamento e de adensamento, bem como da técnica e tipo de acabamento desejado. O concreto deve apresentar duas qualidades principais durante a fase de execução: fluidez e coesão. TRABALHABILIDADE 3 Alterando um ou mais fatores, haverá mudança na fluidez ou na coesão ou em ambas características. A seguir, são discutidas as influências de alguns fatores. Consumo de água Considerando o volume de água (litros) por volume de concreto (m³), o consumo de água é um dos principais fatores que afetam a trabalhabilidade. mantendo a quantidade dos materiais - ↑ consumo de água ↑ relação água/cimento - ↓ resistência - ↓ vida útil manter resistência e vida útil - ↑ consumo de água ↑ consumo de cimento – manter relação água/cimento FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 4 Agregados A granulometria e o formato do agregado influenciam na trabalhabilidade. Agregado com dimensão máxima característica menor necessita de maior quantidade de água para um mesmo abatimento de tronco de cone. O mesmo acontece com um concreto executado com agregado anguloso em relação a outro com agregado arredondado. FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 5 Agregados Para que um concreto seja trabalhável e tenha coesão, algumas normas consideram teores mínimos ou ótimos de material passante nas peneiras 0,3mm e 0,15mm (material fino). Areias mais finas necessitam de teores maiores de água para manter uma mesma trabalhabilidade concreto com areia grossa – abatimento = 105mm concreto com areia fina – abatimento = 20mm concreto com areia fina – abatimento = 105mm (acréscimo de água que correspondeu a fc 10% menor) FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 6 7abatimento = 105mm abatimento = 20mm Agregados Agregado britado de forma lamelar, precisa de mais água para manter o mesmo abatimento que o agregado de forma regular. Agregado lamelar com muito pó aderido, precisa de mais água que o anterior para manter o mesmo abatimento Agregado natural de forma irregular, precisa de menos água, mas diminui a aderência com a pasta de cimento Agregado natural de forma arredondada e friável, precisa de menos água, diminui a aderência e não pode ser misturado por muito tempo, pois modifica sua granulometria FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 8 Agregados Agregado natural de forma arredondada e lisa (seixo), precisa de menos água, mas diminui a aderência com a pasta de cimento Consumo de cimento Concreto pobre, com baixo consumo de cimento, normalmente é áspero, dificultando a etapa de acabamento e prejudicando o aspecto final da superfície Concreto com alto teor de cimento, embora seja muito coesivo, tende a ser viscoso. FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 9 10 abatimento = 40mm abatimento = 100mm abatimento = 65mm Adições Pozolanas tendem a aumentar a coesão e a diminuir ou aumentar a trabalhabilidade, dependendo da pozolana A adição de material inerte com diâmetro inferior de 125µm, como filler, que tem a função de um agregado ultrafino, é importante para se obter boa trabalhabilidade - execução de concreto bombeado, peça esbelta ou com alta taxa de armadura FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 11 Aditivos Incorporador de ar melhora a consistência e a coesão do concreto, reduzindo a tendência à segregação e à exsudação (efeitos mais sensíveis em concretos de baixa trabalhabilidade). Os plastificantes e em especial os superplastificantes permitem a execução de concretos com baixas relações água/cimento, pois aumentam a trabalhabilidade do concreto por determinado tempo. FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE 12 Técnicas de execução da estrutura a ser concretada O tipo de mistura, transporte, lançamento e adensamento do concreto são fatores que limitam a trabalhabilidade de forma a permitir um adensamento nos níveis aceitáveis sem que haja segregação e exsudação consideráveis do concreto. A mistura pode ser manual ou mecânica (em betoneira, em central ou em caminhão betoneira). O transporte pode ser feito com carro de mão, pás, calha ou grua. FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE 13 Técnicas de execução da estrutura a ser concretada O lançamento de pequena ou grande altura pode ser realizado com uso de pá, calha ou tromba de elefante. O adensamento pode ser realizado manualmente ou por meio mecânico, por vibração, centrifugação, a vácuo, ou o concreto pode ser auto-adensável. Cada um desses fatores limitam a trabalhabilidade do concreto. FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE 14 Técnicas de execução da estrutura a ser concretada Exemplo 1: o concreto torna-se mais fluido com adição de água, mas quando se utiliza adensamento por vibração o concreto sofrerá segregação a partir de um determinado consumo de água. FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE 15 Técnicas de execução da estrutura a ser concretada Exemplo 2: um concreto bombeado necessita de consistência fluida, sendo limitado o DMC (dimensão máxima característica), que também influi na trabalhabilidade. Lançado de grande altura, o concreto deve ter coesão. FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE 16 Características geométricas da estrutura a ser concretada As dimensões da peça a ser concretada e a taxa de armadura, também limitam a trabalhabilidade. Peças estreitas e com pequenos afastamentos entre armaduras necessitam de um concreto de maior trabalhabilidade. FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE 17 Existem vários ensaios que dão uma noção da trabalhabilidade do concreto, nenhum dá uma medida direta dessa propriedade Ensaio de abatimento do tronco de cone Ensaio de Vebe Ensaio do fator de compactação Ensaio de espalhamento MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS 18 Ensaio de abatimento do tronco de cone De baixo custo e muito utilizado tanto em laboratório, como em canteiro de obras É de fácil aplicação e dá importantes informações sobre o concreto fresco Não mede a trabalhabilidade, mas a consistência do concreto MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS 19 NBR NM 67/2011 - Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone Molde – 300mm de altura, 200mm de diâmetro (base), 100mm de diâmetro (topo) Preenchido com três camadas, apiloando cada camada 25 vezes, com uma barra de ferro de 16mm de diâmetro MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS 20 Caso durante o ensaio o tronco de cone cisalhar, ao invés de apenas sofrer abatimento, pode indicar falta de coesão Misturas pobres, com tendência a áspera, podem apresentar as três situações MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS 21 Mesmo antes da medição do abatimento do tronco de cone alguns procedimentos dão informaçõessobre o teor de argamassa e da coesão do concreto Quando ainda está no carrinho de mão: Alisar a superfície do concreto com uma colher de pedreiro Encher a colher de pedreiro com concreto e suspender Após a medição do abatimento, leves batidas são dadas na lateral com a haste metálica Esse ensaio serve para verificar se há alguma variação não esperada no traço do concreto (alterações no consumo de água, de cimento ou aditivo, nas características dos agregados) MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS 22 23 24 25 Ensaio de espalhamento Desenvolvido para concreto muito fluido NBR NM 68/1998 - Concreto - Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff 2 placas de 700mm – a chapa superior pesa 16kg – molde tronco de cone de 200mm de altura, diâmetro da base 200mm e do topo 130mm – 2 camadas, aplicando 10 golpes em cada uma com um soquete de madeira com seção de 40mm x 40mm – a placa superior é erguida até a marca de 40mm de altura e solta (entre 45s e 75s – 15 x) – o espalhamento é obtido pelo diâmetro médio em mm de 2 dimensões ortogonais, paralelas ao lado da mesa 26 MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS Ensaio de espalhamento 27 MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS Valores dos ensaios de acordo com sua consistência (PETRUCCI, 1971) 28 MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS Consistência Abatimento(mm) Espalhamento (mm) Extremamente seca -- -- Muito seca -- -- Seca 0 - 2 < 120 Rija 2 - 5 350 - 400 Plástica (média) 5 - 12 400 - 500 Úmida 12 - 20 500 - 600 Fluida 20 - 25 > 600 Ensaios adequados para diferentes trabalhabilidades do concreto (BS 1881-1983) 29 MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS Trabalhabilidade Ensaios Muito baixa Vebe Baixa Vebe, fator de compactação Média Fator de compactação, abatimento Alta Fator de compactação, abatimento Muito Alta Espalhamento Devido a hidratação dos componentes do cimento, a adsorção e a evaporação da água, o concreto perde sua consistência, sua capacidade de fluir, e, por consequência, sua trabalhabilidade Se a perda de consistência do concreto for muito rápida, pode dificultar sua mistura, lançamento, adensamento e acabamento e, ainda, comprometer a resistência e a durabilidade da estrutura 30 PERDA DE TRABALHABILIDADE Causas de perda de abatimento: cimento de pega anormal, tempo excessivo desde a etapa de mistura até acabamento, alta temperatura do concreto devido ao calor de hidratação do cimento, material com alta temperatura devido à exposição ao sol Aditivos retardadores de resistência podem ser utilizados quando a concretagem é realizada com temperaturas altas, já que estes normalmente também retardam a pega do cimento 31 PERDA DE TRABALHABILIDADE Superplastificante de primeira geração – aproximadamente 15 minutos – deve ser adicionado no canteiro de obras Superplastificante de segunda geração – aproximadamente 1 hora – pode ser adicionado na central A velocidade de perda de consistência pode ser determinada realizando-se ensaio do abatimento do tronco de cone em intervalos de tempos após a mistura do concreto – realizar o ensaio nas mesmas condições ambientais em que o concreto será manipulado (temperatura, umidade relativa, vento) 32 PERDA DE TRABALHABILIDADE NBR 10342/2012 - Concreto - Perda de abatimento - Método de ensaio Temperatura e umidade com baixa variação Medições de abatimento a cada 15 min Encerramento com abatimento (20±10)mm 33 PERDA DE TRABALHABILIDADE O concreto deve ter trabalhabilidade própria para as condições em que será adensado, mantendo uma trabalhabilidade mínima por determinado tempo estabelecido desde a sua mistura até o acabamento final da peça estrutural Uma das causas da perda da trabalhabilidade são as reações de hidratação dos componentes do cimento, fator predominante para o início e fim de pega O tempo de início de pega é arbitrariamente definido como o tempo a partir do qual o concreto não pode mais ser manuseado 34 INÍCIO E FIM DE PEGA 35 O tempo de fim de pega define o tempo após o qual o concreto apresenta variações acentuadas da sua resistência O tempo de pega varia principalmente: com o tipo de cimento, a relação a/c, a temperatura e os aditivos Cimentos com maior calor de hidratação ou mais finos apresentam tempos de pega menores Relações a/c maiores normalmente apresentam maiores tempos de pega Maiores temperaturas diminuem os tempos de pega NBR NM 9/2003 - Concreto e argamassa - Determinação dos tempos de pega por meio de resistência à penetração 36 INÍCIO E FIM DE PEGA É a perda de uniformidade da distribuição dos componentes do concreto fresco As diferenças nas massas específicas e nos tamanhos das partículas dos materiais constituintes do concreto são as causas primárias da segregação Pode-se identificar duas formas de segregação: A tendência de os agregados maiores se separarem por deslocamento ao longo de declives ou sedimentar mais do que as partículas menores (misturas pobres e muito secas) A tendência da pasta do concreto se separar dos agregados (água em excesso) 37 SEGREGAÇÃO Segregação excessiva pode ocorrer em concretos pouco coesivos devido à facilidade de deslocamento dos agregados em relação à pasta fresca Adição de finos aumentam a coesão (mais cimento, uso de adições) - concreto menos sujeito à segregação Ar incorporado atua como um material fino – diminui a segregação Pasta fresca com a/c intermediária – apresenta boa viscosidade - dificultando o assentamento do agregado - diminuindo a segregação do concreto 38 SEGREGAÇÃO 39 SEGREGAÇÃO Evitar o manuseio excessivo do concreto fresco – transporte Adensamento de forma correta – extrair o máximo de ar aprisionado – evitar exsudação e segregação (vibração excessiva) – não usar o vibrador de imersão para deslocar o concreto e evitar tocar na fôrma e na armadura 40 SEGREGAÇÃO Quando é lançado de alturas maiores, a coesão do concreto deve ser alta Não existem ensaios para medir a segregação - a tendência do concreto segregar pode ser obtida por observações Concretos de menor coesão apresentam maior tendência à segregação 41 SEGREGAÇÃO É a separação de parte da água de mistura do concreto, a qual tende a subir para a superfície do concreto recém adensado Parte dessa água acumula-se na parte inferior dos agregados e das barras de aço, prejudicando a aderência e a resistência final do concreto Sempre haverá exsudação, mas deve-se evitar o seu excesso O deslocamento de água até a superfície do concreto pode carregar uma quantidade de partículas de cimento: Nata com alta a/c alta – material pulverulento (escovar a superfície para retirar o material exsudado – junta de concretagem) 42 EXSUDAÇÃO A exsudação pode forçar a água a se movimentar junto à fôrma, que, junto com o ar expulso durante o adensamento, formam canais externos A água pode ainda ascender no interior da massa fresca, formando canais internos 43 EXSUDAÇÃO Consistência inadequada, agregado graúdo em demasia, falta de finos e lançamento e adensamento são causas comuns de excesso de exsudação Agregados laminares favorecem à exsudação devido a tendência de travamento do agregado durante o adensamento (água exsudada depositada abaixo do agregado) Maior consumo de cimento, uso de adições e ar incorporado colaboram para diminuir a tendência à exsudação 44 EXSUDAÇÃO A medição de exsudação pode ser obtida pela quantidade de água acumulada na superfície em relação ao total de água do concreto Como não se pode medir a exsudação total, que inclui a águaque se desloca para a superfície e a água sob os agregados, mede-se sua tendência 45 EXSUDAÇÃO NM 102/1996 - Concreto - Determinação da exsudação 46 EXSUDAÇÃO 47 Os concretos com AMN demandam maiores quantidades de agregados do que os concretos com AMB, para concretos com mesma resistência à compressão axial 48 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO INTRODUÇÃO TRABALHABILIDADE FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE Número do slide 7 FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE Número do slide 10 FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE FATORES QUE LIMITAM A TRABALHABILIDADE MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS Número do slide 23 Número do slide 24 Número do slide 25 MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS MÉTODOS DE MEDIÇÃO TRADICIONAIS PERDA DE TRABALHABILIDADE PERDA DE TRABALHABILIDADE PERDA DE TRABALHABILIDADE PERDA DE TRABALHABILIDADE INÍCIO E FIM DE PEGA Número do slide 35 INÍCIO E FIM DE PEGA SEGREGAÇÃO SEGREGAÇÃO Número do slide 39 SEGREGAÇÃO SEGREGAÇÃO EXSUDAÇÃO EXSUDAÇÃO EXSUDAÇÃO EXSUDAÇÃO EXSUDAÇÃO Número do slide 47 Número do slide 48
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