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A produção do concreto requer uma mistura homogênea, na qual a pasta de cimento deve envolver os grãos de areia e brita. A falta dessa homogeneidade tem como principal consequência a redução da resistência mecânica e da durabilidade do concreto. A produção do concreto pode ser feita de forma manual ou mecânica, conforme descrito a seguir: Em pequenas obras, por questões econômicas, a opção pela produção manual de concreto é mais utilizada. Porém deve-se considerar que a falta de controle tecnológico nesse processo induz o profissional a elevar seus coeficientes de segurança, influenciando diretamente no custo da obra. Segue procedimento para produção manual de concreto para peças não estruturais: A resistência do concreto não depende apenas da qualidade de seus materiais constituintes, mas sim do teor de cimento da mistura (quanto mais cimento colocamos, maior a resistência final). A quantidade de cimento no concreto varia normalmente na faixa de 180 a 420 kg/m3, mas pode atingir quantidades mais elevadas em obras de grande porte (da ordem de 470 kg/m3). O traço do concreto é o nome dado à proporção entre as quantidades de cimento, agregado miúdo e agregado graúdo. Para os concretos dosados em central é mais comum o traço em massa (kg ou ton.). Já para concretos confeccionados em pequenas obras, onde é inviável a pesagem dos materiais, o traço é definido em volumes proporcionais (m3, litros = dm3, padiolas, carrinhos, baldes ou latas). Segue exemplo de um traço volumétrico na proporção 1:2:4 (cimento : areia : brita). A DOSAGEM NAO EXPERIMENTAL – consiste no proporcionamento dos materiais baseando-se em resultados de experiências de Dosagem Experimental de outras obras, onde os materiais atuais não foram ensaiados em laboratório e somente é permitida para obras de pequeno porte, respeitadas as seguintes condições: a) a quantidade mínima de cimento por metro cúbico de concreto será de 300 kg; b) a proporção de agregado miúdo no volume total do agregado será fixada de maneira a obter-se um concreto de trabalhabilidade adequada a seu emprego, devendo estar entre 30% e 50%; c) a quantidade de água será a mínima compatível com a trabalhabilidade necessária. A norma NB 01 (item 8.3.2.) faz várias outras restrições para a utilização da dosagem não experimental. (em massa) Utilizando a tabela anterior, quanto de material será necessário e qual o traço em volume, recomendado para moldar uma viga de 11m X 25cm X 50cm com Fck = 22MPa utilizando brita1? Volume total = 1,375 m3 Material necessário para Volume Total: 8,8 sacos : 0,773m3 de areia : 0,463m3 de brita Da tabela para 1m3 temos: 6,4 sacos : 562L de areia : 337L de brita : 207L de água Para 1 saco de cimento temos: 1saco : 87,81L de areia : 52,66L de brita : 32,34L de água Traço em latas de 18L: 1 saco : 4,88 latas de areia : 2,93 latas de brita : 1,8 latas de água Em pequenas obras, os profissionais utilizam algumas dosagens ou traços de concreto, pré determinadas, com elevados coeficientes de segurança, conforme tabela a seguir: m3 m3 m3 m3 quarto Fck = 15 MPa Fck = 12 MPa Fck = 10 MPa Fck = 5 MPa Refere-se ao tipo de concreto que é dosado e em usinas especializadas e é misturado e transportado em caminhões betoneiras. Vantagens: ◦ Oferece garantia de qualidade e segurança do material ◦ Dispensa espaço físico para armazenamento de insumos ◦ Reduz o tempo de produção (M.O.). Desvantagem: ◦ O m3 de concreto usinado possui o custo mais elevado que o m3 concreto produzido no canteiro, porém recomenda-se uma análise aprofundada em todo o processo. Volume total de concreto: Deve-se utilizar o projeto de formas para calcular o somatório dos volumes de todas as peças e aplicar o coeficiente de perda. Fck - Resistência característica do concreto à compressão Informado no projeto; Abatimento (slump), em função do tipo de peça a ser concretada Pode-se adicionar água ao caminhão quando o slump estiver abaixo do solicitado, porém deve-se rejeitar o caminhão com valor acima do limite; DMC, em função das distâncias entre as armaduras Verificação por norma. O concreto deverá ser lançado o mais próximo possível de sua posição final, evitando-se incrustações de argamassa nas paredes das fôrmas e nas armaduras. Para os lançamentos que tenham de ser feitos a seco, em recintos sujeitos a penetração de água, deverão ser tomadas as precauções necessárias para que não haja água no local em que se lança o concreto, nem possa o concreto fresco vir a ser lavado. Deverão ser tomadas precauções para manter a homogeneidade do concreto. A altura de queda livre não poderá ultrapassar 2 m. Para peças estreitas e altas o concreto deverá ser lançado por janelas abertas na parte lateral, ou por meio de funis ou mangotes. Esse é o nome dado à operação que tem como objetivo eliminar o ar naturalmente incorporado no concreto, principalmente na fase de lançamento, de modo a permitir um arranjo compacto entre os agregados. O adensamento deverá prever medidas para que o concreto preencha todos os espaços da fôrma, evitando a segregação de materiais. Porém, dever-se evitar a vibração da armadura para que não se formem vazios ao seu redor, com prejuízos da aderência necessária para o trabalho conjunto de ambos materiais. O vibrador de concreto é Utilizado para promover o adensamento do concreto. Seu formato, com os diferentes diâmetros de mangotes permite o adensamento dentro das fôrmas, e em locais de difícil acesso. As emendas de concretagem devem ser feitas de acordo com a orientação do Engenheiro calculista para uma adequada identificação dos pontos de menor força atuante, mas em geral, a emenda deve ser feita a 1/4 do apoio, onde geralmente os esforços são menores. Devemos evitar as emendas nos apoios e no centro dos vãos, pois os momentos negativos e positivos, respectivamente, são máximos. As vigas deverão ser concretadas de uma só vez, caso não haja possibilidade, fazer as emendas à 45º. Quando uma concretagem for interrompida por mais de três horas a sua retomada só poderá ser feita 72 horas após a interrupção; este cuidado é necessário para evitar que a vibração do concreto novo, transmitida pela armadura, prejudique o concreto em início de endurecimento. A superfície deve ser limpa, isenta de partículas soltas, e para maior garantia de aderência do concreto novo com o velho devemos: 1º retirar com ponteiro as partícula soltas 2º molhar bem a superfície e aplicar uma pasta de cimento ou um adesivo estrutural para preencher os vazios e garantir a aderência. 3º o reinicio da concretagem deve ser feito preferencialmente pelo sentido oposto. O concreto fresco exposto ao sol e ao vento perde água muito rapidamente devido à evaporação. Como essa água é necessária para hidratação do cimento, o resultado será em um concreto com baixo desempenho. Procedimentos que visam impedir essa evaporação, são necessários para garantir água suficiente para que todo o processo de reação química do cimento se complete. A este conjunto de procedimentos dá-se o nome de Cura do Concreto. A cura além de promover e proteger a perfeita hidratação do cimento, evita também o aparecimento de fissuras causadas por retração. A cura adequada é fundamental para o concreto alcançar um seu melhor desempenho. A cura inadequada causará redução da resistência e da durabilidade do concreto, provocando fissuras e deixando a camada superficial fraca, porosa e permeável; sucetível à penetraçãode substâncias agressivas provenientes do meio-ambiente. Na obra, a cura do concreto pode ser feita pelos seguintes métodos: 1) Manutenção das superfícies do concreto constantemente úmidas, através de irrigação periódica (ou ate mesmo por inundação do concreto), após a pega; 2) Recobrimento das superfícies com mantas, areia, palha, sacos de cimento mantidos constantemente úmidos; 3) Cura química que consiste em aspergir um produto que forma um película na superfície do concreto e que impede que haja evaporação da água do concreto. 4) A cura mais eficiente é a cura a vapor, que ao mesmo tempo que garante a umidade necessária ao concreto, acelera a velocidade de ganho de resistência pelo aquecimento. Porém esse método é mais praticado em peças pré-fabricadas. Enquanto não atingir endurecimento satisfatório, o concreto deverá ser protegido contra agentes prejudiciais, tais como mudanças bruscas de temperatura, secagem, chuva forte, água torrencial, agente químico, bem como contra choques e vibrações de intensidade tal que possa produzir fissuração na massa do concreto ou prejudicar a sua aderência a armadura. De acordo com a NBR 6118, a proteção contra a secagem prematura, deve ser feita pelo menos durante os 7 primeiros dias após o lançamento do concreto (50% do Fck), mantendo-se umedecida a superfície da peça. Porém esse prazo pode variar conforme o tipo do cimento (detalhado na tabela a seguir). O endurecimento do concreto poderá ser antecipado por meio de tratamento térmico adequado e devidamente controlado, não se dispensando as medidas de proteção contra a secagem. Das condições ambientais locais ◦ (temperatura, umidade, ventos, etc.); Da agressividade do meio-ambiente durante o uso ◦ (esgoto, contato com água do mar, etc.); Do tipo de cimento Cimento A/C = 35% A/C = 55% A/C = 65% A/C = 70% CP I 2 dias 3 dias 7 dias 10 dias CP II 2 dias 3 dias 7 dias 10 dias CP III 2 dias 5 dias 7 dias 10 dias CP IV 2 dias 3 dias 7 dias 10 dias CP V 2 dias 3 dias 5 dias 5 dias Todo processo de cura deve ser continuo, evitando-se processos intermitentes. Pode-se afirmar que, quanto mais perfeita e demorada for a cura do concreto, tão melhores serão suas características de resistência, de impermeabilidade de durabilidade e outras mais. A retirada das fôrmas e do escoramento só poderão ser promovidas quando o concreto se apresentar suficientemente endurecido para resistir as ações que sobre ele atuarem e não conduzir a deformações inaceitáveis. A retirada das formas e do escoramento não deverá ocorrer antes dos seguintes prazos: 3 dias para as Faces laterais 14 dias para as Faces inferiores, deixando-se pontaletes bem encunhados e convenientemente espaçados 21 dias para as Faces inferiores, sem pontaletes Definição: fôrma e cimbramento: De maneira sucinta, podemos dizer que a fôrma é um molde provisório que serve para dar ao concreto fresco a geometria e textura desejada, e de cimbramento, todos os elementos que servem para sustentá-lo até que atinja resistência suficiente para auto suportar os esforços que lhe são submetidos. Além destas funções básicas, a fôrma e cimbramento têm outras importantes, tais como: Proteção do concreto fresco na sua fase frágil, de cura, contra impactos, variações de temperatura e, principalmente, de limitar a perda de água por evaporação, fundamental para sua hidratação. Servir de suporte para o posicionamento de outros elementos estruturais como a armação ou cabos e acessórios de protensão, como também, elementos de outros subsistemas, de instalações elétricas e hidráulicas. Servir de suporte de trabalho para própria concretagem dos elementos estruturais. A fôrma é um dos subsistemas dos muitos que compõem o sistema construtivo, todos trabalhando em prol das necessidades do empreendimento. Todos estes múltiplos subsistemas interdependem-se e contribuem para o resultado do todo. A fôrma, no entanto, tem uma particularidade única dentro deste contexto: é o que inicia todo o processo, e por isso, passa a ser referência para os demais, estabelecendo e padronizando o grau de excelência exigida para toda a obra. O desempenho do sistema de fôrma exerce forte influência na qualidade, prazo e custo do empreendimento, conforme veremos na sequência. Se entendermos que qualidade é atender os clientes (internos e externos), a fôrma é, certamente, o de maior importância, pois, o desempenho dos demais subsistemas dependerá diretamente do seu resultado. O prumo, nível, alinhamento e esquadro das peças estruturais, que resultam da correta utilização da fôrma, são pré-requisitos básicos necessários para todos os demais subsistemas. A fôrma é a única responsável pela geometria dos elementos estruturais. Devem-se prever no projeto e nos procedimentos operacionais, todos os cuidados necessários para pós concretagem, até o descimbramento total e liberação para início dos serviços seguintes. A desmoldagem ou, simplesmente a desforma é a primeira atividade pós concretagem, entendendo-a como a retirada da fôrma, sem descimbrá-la. É necessário levar-se em consideração que, com esta atividade expomos a estrutura à perda de água da superfície por evaporação, muito prejudicial à cura do concreto e também, aos eventuais choques em função da intensa movimentação dos operários nesta fase. Recomenda-se, mínimo de 60 horas para início desta atividade, não se esquecendo da necessidade da continuidade do processo de cura do concreto, mantendo-o úmido pelo prazo estabelecido pela especificação pertinente e, também da proteção com madeira nos trechos vulneráveis ao choque mecânico. O descimbramento é operação de retirada dos elementos portantes da fôrma, e consequentemente da estrutura. Para possibilitar a reutilização das escoras nas etapas seguintes são retirados prematuramente, porém, no prazo nunca menor que 72 horas com confirmação da conformidade de resistência aos 3 dias do concreto. Ao retirá-los, passamos os esforços atuantes às escoras remanescentes já distribuídas. Estas, a partir deste momento, tem a função de continuar sustentando a estrutura e absorver ou repassar a seu apoio todas as cargas incidente até a sua cura total, mantendo-a dentro de condições previstas, toleráveis de deformações. O correto dimensionamento, como também, os cuidados operacionais rígidos são fundamentais para preservar as características de desempenho da estrutura. Qualquer falha causará micro fissuramento no concreto, comprometendo-o para sempre a sua rigidez. Para a hidratação de 100 g de cimento são necessárias aproximadamente 26 g de água, isto é, uma relação água/cimento de 0,26. Ocorre que, para melhorar a trabalhabilidade, a quantidade de água adicionada ao concreto é bem maior que a necessária, levando a relações a/c superiores a 0,50. Como a forma não é vedada, o excedente de água escoa em forma de nata, enfraquecendo a mistura e criando vazios nas peças. O concreto apresenta deformações elásticas e inelásticas, no carregamento, e deformações de retração por secagem ou por resfriamento. As deformações por retração ou térmicas resultam em fissuração. As deformações do concreto dependem essencialmente de sua estrutura interna. A contração térmica é de maior importância nos elementos de grande volume de concreto. Sua magnitude pode ser controlada por meio do coeficiente de expansão térmica do agregado, consumo e tipo de cimento e da temperatura dos materiais constitutivos do traço do concreto.Refere-se a redução de volume que ocorre no concreto, mesmo na ausência de tensões mecânicas e de variações de temperatura. A retração pode ocorrer por: Retração química: variação do volume da água não evaporável, em função do calor gerado durante o endurecimento do concreto. Retração capilar: ocorre por evaporação ou absorção da água capilar. A tensão resultante do fluxo de água nos capilares provocam retração. Retração por carbonatação: ocorre com diminuição de volume causando fissuração. A retração por carbonatação também pode ser considerada uma retração química. Entretanto, ocorre pela reação de um produto do cimento já hidratado, o hidróxido de cálcio (CH), com o dióxido de carbono (CO2), produzindo o carbonato de cálcio mais água: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Esta reação ocorre com diminuição de volume Em condições de cobrimento insuficiente, a fissuração causada pela carbonatação pode despassivar a armadura, deixando-a suscetível à corrosão. água ar água ar Nas estruturas mais comuns e de pequenas espessuras, o fenômeno da retração é considerado praticamente concluído no período de dois a quatro anos. Para peças de espessuras maiores que 1,0 m, este período pode atingir até quinze anos. Fatores de maior influência na retração: a) Composição química do cimento: os cimentos mais resistentes e os de endurecimento mais rápido causam maior retração; b) Quantidade de cimento: quanto maior a quantidade de cimento, maior a retração; c) Água de amassamento: quanto maior a relação água/cimento, maior a retração; Fatores de maior influência na retração: d) Umidade ambiente: o aumento da umidade ambiente dificulta a evaporação, diminuindo a retração; e) Temperatura ambiente: o aumento da temperatura, aumenta a retração; f) Espessura dos elementos: a retração aumenta com a diminuição da espessura do elemento, por ser maior a superfície de contato com o ambiente em relação ao volume da peça, possibilitando maior evaporação. Os efeitos da retração podem ser diminuídos tomando-se cuidados especiais em relação aos fatores indicados acima, além disso, o que é muito importante, executando uma cuidadosa cura, durante pelo menos os primeiros dez dias após a concretagem da peça. Expansão é o aumento de volume do concreto, que ocorre em peças submersas e em peças tracionadas, devido à fluência. Nessas peças, no início tem-se retração química. Porém, o fluxo de água é de fora para dentro. As decorrentes tensões capilares anulam a retração química e, em seguida, provocam a expansão da peça. A deformação imediata se observa por ocasião do carregamento. Essa deformação é causada por simples acomodação dos cristais que formam o material. Deformação Imediata A fluência é o aumento de uma deformação ao longo do tempo, sob a ação de cargas ou tensões permanentes. A fluência de peças de concreto, quando submetidas a cargas de longa duração, deve-se ao fluxo das moléculas de água ainda existentes na pasta endurecida de cimento. Deformação Imediata Fluência Ao ser aplicada uma força no concreto, ocorre a deformação imediata devido à acomodação natural dos cristais. Essa acomodação diminui o diâmetro dos capilares e aumenta a pressão na água capilar, direcionando o fluxo dessa água para a superfície da peça. Deformação Imediata Fluência Deformação por Fluência Deformação Imediata Elástica Recuperação da Fluência Recuperação Elástica Fluência Irreversível Remoção da Carga Tempo após Carregamento (dias) D e fo rm a ç ã o ( µ m ) Quando uma força uniaxial é aplicada sobre uma peça de concreto, resulta uma deformação longitudinal na direção da carga e, simultaneamente, uma deformação transversal. A relação entre a deformação transversal e a longitudinal é denominada coeficiente de Poisson. Para tensões de compressão menores que 0,5fc (resistência característica a compressão) e de tração menores que 1fct (resistência característica a tração), o coeficiente de Poisson pode ser adotado = 0,2 As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que, quando utilizadas conforme as condições ambientais previstas no projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço, durante o período correspondente à sua vida útil (NBR 6118/03, item 6.1). Por vida útil de projeto entende-se o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor. Determinadas partes das estruturas podem possuir vida útil diferente do conjunto. No projeto visando a durabilidade das estruturas devem ser considerados, ao menos, os mecanismos de envelhecimento e deterioração da estrutura, relativos ao concreto, ao aço e à própria estrutura. lixiviação: por ação de águas puras, carbônicas agressivas ou ácidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento; despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás carbônico da atmosfera; A carbonatação é um fenômeno que ocorre devido as reações químicas entre o gás carbônico presente na atmosfera, que penetra nos poros do concreto, e o hidróxido de cálcio e outros constituintes provenientes da hidratação do cimento. A carbonatação inicia-se na superfície da peça e avança progressivamente para o interior do concreto, ocasionando a diminuição da alta alcalinidade do concreto, de Ph próximo a 13, para valores próximos a 8. A alta alcalinidade do concreto origina a formação de um filme passivante de óxidos, resistente e aderente à superfície das barras de armadura existentes no interior das peças de concreto armado, que protege a armadura contra a corrosão. A frente de carbonatação, ao atingir a armadura, destrói o filme protetor, possibilitando o início da corrosão da armadura, que ocorre com expansão de volume e leva ao surgimento de fissuras, descolamento do concreto de cobrimento aderente à armadura, e principalmente a redução da área de armadura. A corrosão obriga à necessidade de reparos nas peças, com sérios prejuízos financeiros aos proprietários. A espessura do cobrimento de concreto é o principal fator para a proteção das armaduras, ao se interpor entre o meio corrosivo e agressivo e a armadura, evitando que a frente de carbonatação alcance as armaduras. As movimentações de origem térmica são provocadas pelas variações naturais nas temperaturas ambientes, que causam a variação de volume das estruturas e fazem surgir consequentemente esforços adicionais nas estruturas. As variações de temperatura podem ser também de origem não natural, como aquelas que ocorrem em construções para frigoríficos, siderúrgicas, metalúrgicas, etc., como fornos e chaminés. A agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto. Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela a seguir e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes Segundo a NBR 6118/03, a “durabilidade das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura.” Na falta de ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e nível de agressividade previsto em projeto, e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação água/cimento, a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade, permite-se adotar os requisitos mínimos expressos na tabela. Pinheiro, L. M., Muzardo C. D., Santos S. P. CONCRETO (2004). Notas de aula – Departamento de Engenharia de Estruturas – USP BAUER, L. A. F. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO. v. 1. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004.
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