Concreto no Estado Fresco

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Tecnologia de Concreto e Aço
CONCRETO
Aula 02 – Estado Fresco e Estado 
Endurecido (Parte 1)
Flávio Maranhão
Maurício Marques Resende
Materiais de Construção Civil I
USJT
Tecnologia de Concreto e Aço
Concreto
Propriedades no 
estado fresco
Microestrutura
Estado 
endurecido
“The first 48 hours are very important for the performance of 
the concrete structure. It controls the long-term behavior, 
influence fc, Ec, creep, and durability.”
Prof. Paulo Monteiro
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Concreto nas Primeiras Idades
 Mistura convencional de concreto
 Tempo de pega: 6 a 10 horas
 Resistência necessária para remoção das formas: 2 
dias
 O período das primeiras idades, começa com o 
concreto fresco, de consistência plástica, e termina 
com o concreto de um a dois dias de idade, que seja 
resistente o suficiente para permanecer sem maiores 
cuidados. 
Período muito curto em 
relação à vida útil do 
concreto
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Concreto nas Primeiras Idades
 Propriedades do Concreto no Estado Fresco
 Trabalhabilidade
 Perda de Abatimento
 Segregação e Exsudação
 Retração
 Tempo de Pega
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Concreto nas Primeiras Idades
 Trabalhabilidade
 Propriedade que determina o esforço 
exigido para manipular uma quantidade de 
concreto fresco, com perda mínima de 
homogeneidade
 Propriedades reológicas da pasta de cimento
 Atrito interno entre as partículas de agregado
 Atrito externo entre o concreto e a superfície 
da forma
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Concreto nas Primeiras Idades
 Trabalhabilidade
 Propriedade composta, contendo pelo 
menos dois componentes principais:
 Fluidez
 Facilidade de mobilidade
 Coesão
 Resistência à exsudação e à segregação
 Não é uma propriedade intrínseca do 
concreto
 Tipo de construção, método de lançamento, 
adensamento e acabamento
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Concreto nas Primeiras Idades
 Trabalhabilidade
http://www.engetop.ufba.br/MateriaisII/UNIDADE_03_CONCRETOFresco02.pdf
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Concreto nas Primeiras Idades
 Medida da Trabalhabilidade
 Consistência
 Índice da mobilidade ou da fluidez do 
concreto
 Abatimento de tronco cone
 Aparelho Vebe – ACI 211.3
 Ensaio de fator de compactação – ACI – 211.3
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Concreto nas Primeiras Idades
 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
 Não é adequado para medir a consistência de 
concretos muito secos (abatimento menor do que 
10mm) ou muito fluidos.
 Não é uma medida satisfatória do comportamento 
reológico do concreto
 Simples e conveniente para controlar a 
uniformidade da produção de concreto de diversas 
betonadas
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Molde tronco-cônico
Funil
Placa Metálica
Colher, Trena, Haste 
metálica
 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
Concreto nas Primeiras Idades
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
T até 150 seg
Homogeneização:
Água total
COLETA:
Abatimento
Concreto aceito
Descarregamento
ENSAIO:
Abatimento
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
1ª CAMADA 25 golpes
distribuídos uniformemente
2ª CAMADA 25 golpes
distribuídos uniformemente
3ª CAMADA 25 golpes
distribuídos uniformemente
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Concreto nas Primeiras Idades
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
Tirar o excesso de concreto e 
rasar a superfície
Pressionar as alças do molde 
com as mãos e retirar os pés
Levantar o molde, de 5 a 10 
segundos
Medir o abatimento com a 
trena
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
Classes de Abatimento
Classe Abatimento
(mm)
S 10 10 ≤ A < 50
S 50 50 ≤ A < 100
S 100 100 ≤ A < 160
S 160 160 ≤ A < 220
S 220 A ≥ 220
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
Expectativas Problemas
Superfície com textura lisa
Compacto e uniforme
Facilidade de se adensar 
(peso próprio)
Coeso, sem 
desprendimento de 
agregado graúdo
Áspero
Cheio de vazios
Com dificuldade de ser 
adensar (peso próprio)
Com desprendimento de 
agregado graúdo
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 Medida da Trabalhabilidade
 Abatimento de Tronco Cone (Slump)
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 Fatores que afetam a trabalhabilidade
 Consumo de água
 Para uma mesma dimensão máxima característica de 
agregado graúdo, o abatimento ou a consistência do 
concreto tem correlação direta com a quantidade de 
água da mistura
 Quando o consumo de agregados/cimento é reduzida, mas 
a relação água/cimento é mantida constante, o consumo de 
água aumenta e, consequentemente, a consistência fica 
mais fluída. 
 Quando a quantidade de água é mantida constante, mas a 
relação agregados/cimento é reduzida, a relação 
água/cimento diminui e a consistência não pode ser 
alterada.
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 Fatores que afetam a trabalhabilidade
 Consumo de cimento
 A redução consideràvel do consumo de cimento tende 
a produzir misturas ásperas com acabamento precário
 Consumo elevado de cimento, ou alta proporção de 
finos, proporcionam excelente coesão, mas tendem a 
ficar viscosas. 
 Características do Agregado
 O tamanho das partículas do agregado graúdo 
influencia a quantidade de água necessária para 
atingir determinada consistência
 Areias muito finas ou angulosas necessitam de mais 
água para se obter uma dada consistência 
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 Fatores que afetam a trabalhabilidade
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 Fatores que afetam a trabalhabilidade
 Aditivos e Adições
 Quando a quantidade de água é mantida constante, a 
incorporação de aditivos redutores de água aumenta 
o abatimento (aumenta a fluidez). 
 Adições pozolânicas tendem a reduzir a exsudação e 
aumentar a coesão do concreto.
 As cinzas volantes, quando utilizadas para substituir 
parcialmente o agregado miúdo, geralmente 
aumentam a consistência com um dado consumo de 
água. 
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 Fatores que afetam a trabalhabilidade
 Aditivos e Adições
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 Perda de Abatimento
 Perda de consistência do concreto fresco com o 
passar do tempo
 Fenômeno normal para todas as misturas de concreto
 Formação de produtos de hidratação (etringita e silicato de 
cálcio hidratado)
 Á agua livre da mistura é consumida pelas reações de 
hidratação, por adsorção nas superfícies dos produtos 
de hidratação e por evaporação.
 É função do tempo, da temperatura, da composição 
do cimento e dos aditivos/adições presentes.
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 Perda de Abatimento
 Importância
 Aderência do concreto na betoneira
 Dificuldade de bombear, lançar e acabamento Queda na produtividade e qualidade do trabalho
 Perda de resistência 
 Perda de durabilidade
 Prejuízo no desempenho
Reamassamento: 
Acréscimo de água para 
recuperar o abatimento
Um caminhão betoneira de concreto perdido pode 
representar um ótimo negócio para a empresa, se 
comparado ao seu possível uso e falha de desempenho
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 Perda de Abatimento
 Causas 
 Emprego de cimento com pega anormal
 Atraso no tempo de mistura, transporte e 
adensamento
 Alta temperatura devido ao elevado calor de 
hidratação
 Condições ambientais secas e quentes.
 Uso de aditivos aceleradores de pega
 Uso de aditivos dispersantes à base de 
policarboxilatos
 Incompatibilidade cimento/aditivo
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 Perda de Abatimento
 Causas 
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 Segregação e Exsudação
 Segregação 
 Separação dos componentes de uma mistura de 
concreto fresco de tal forma que sua distribuição deixe 
de ser uniforme.
 Exsudação
 Fenômeno cuja manifestação externa é o surgimento de 
água na superfície após o concreto ter sido lançado e 
adensado, porém antes de sua pega.
 É uma forma de segregação, porque os sólidos em 
suspensão tendem a se sedimentar. 
 Resulta da incapacidade dos materiais componentes em 
reterem toda a água de amassamento em um estado 
disperso, enquanto os sólidos se assentam 
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 Segregação e Exsudação
 Medida
 Existe somente ensaio para medir a exsudação, que 
mede a quantidade de água acumulada na superfície do 
concreto em um determinado intervalo de tempo. É 
expressa como a relação entre a quantidade de água 
acumulada na superfície e a quantidade de água 
existente na amostra de concreto.
 A observação visual e inspeção dos testemunhos 
extraídos de concreto endurecido, normalmente, são 
adequadas para determinar se ocorreu a segregação.
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 Segregação e Exsudação
 Causas
 Consistência inadequada
 Quantidade excessiva de partículas do agregado graúdo 
com densidade muito alta ou muito baixa
 Pouca quantidade de partículas finas
 Baixo consumo de cimento e de areia
 Utilização de areia com curva granulométrica inadequada
 Métodos impróprios de transporte, lançamento e 
adensamento
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 Tempos de Pega
 Início de pega
 Representa aproximadamente o momento em que o 
concreto fresco não pode mais ser adequadamente 
misturado, lançado e compactado. 
 Fim de Pega
 Representa, aproximadamente, o tempo após o qual a 
resistência começa a se desenvolver a uma taxa 
significativa. 
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 Tempos de Pega
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 Tempos de Pega
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 Tempos de Pega
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 Tempos de Pega
http://www.estig.ipbeja.pt/~pdnl/Sub-paginas/MatConst_apoio_files/ppt/MC%20-%20Betao%20Armado_durabilidade.pdf
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 Tempos de Pega
Concreto nas Primeiras Idades
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 Tempos de Pega
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 Retração Plástica
 Redução do volume do concreto fresco, com 
desenvolvimento de fissuras.
 Nas lajes, a secagem rápida do concreto fresco causa 
retração plástica quando a taxa de perda de água da 
superfície excede a taxa disponível de água exsudada.
 Ao mesmo tempo, fissuras surgem quando o concreto 
próximo à superfície já tenha se tornado muito rijo para 
fluir, mas não está resistente o suficiente para suportar 
as tensões de tração causadas pela retração restringida.
 As fissuras típicas da retração plásticas são paralelas 
entre si, sendo as fissuras contiguas afastadas uma das 
outras.
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 Retração Plástica
Concreto nas Primeiras Idades
http://www.dundee.ac.uk/civileng/PhDStudents
hips/images/EffectofNewGenerationsofPlastic
Shrinkage.jpg
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 Retração Plástica
 Causas
 taxa de perda d’água > Taxa de 
reter água
 Acontece quando o concrete 
ainda não está endurecido
(baixa resistência)
 Perda de aderência entre o 
concreto e a armadura
 Fissuração superficial
 Alta temperatura e ventos e 
baixa umidade relativa
 Taxa de evaporação > 0.2 
lb/ft2/hr
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 Retração Plástica
 Causas
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 Retração Plástica
 Controle
 Umedecer as formas e sub-base
 Construir quebra-ventos ou coberturas temporárias
 Manter baixa a temperatura do concreto fresco
 Reduzir o tempo entre lançamento e início da cura
 Cura do concreto
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 Resistência
 Capacidade para resistir à tensão sem romper. 
 No concreto, a resistência está relacionada à tensão 
necessária para causar a ruptura, sendo definida a tensão 
máxima que a amostra do concreto pode suportar. 
 No ensaio de tração, a fratura do corpo-de-prova 
normalmente significa ruptura.
 No ensaio de compressão, o corpo-de-prova é 
considerado rompido, mesmo não havendo sinais visíveis 
de fratura externa. No entanto, as fissuras internas terão 
atingido um estado avançado tal que o corpo-de-prova não 
suporta uma carga maior.
Concreto – Estado Endurecido
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 Resistência – Fatores que influenciam
Concreto – Estado Endurecido
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Sólidos
 Vazios ou poros
 espaço interlamelar no gel de C-S-H
 vazios capilares;
 vazios de ar aprisionado / incorporado
 Água
 capilar
 adsorvida
 interlamelar
 quimicamente combinada
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Vazios ou poros
 espaço interlamelar no gel de C-S-H
 0,5 a 2,5 nm
 Vazio muito pequeno para que se tenha um efeito adverso na 
resistência e permeabilidade da pasta de cimento hidratada
 Pode contribuir para a retração por secagem e fluência, devido 
a retenção de água nestes vazios pelas pontes de hidrogênio.
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Vazios ou poros
 Vazios Capilares
 10 a 5000 nm
 1 cm3 cimento anidro ~ 2 cm3 cimento hidratado
 O espaço originalmente ocupado pelo cimento e pela água, é 
preenchido gradualmente pelos produtos de hidratação. O 
espaço não preenchido consiste de vazios capilares distância 
inicial entre partículas do cimento:
 relação a/c;
 idade (gel);
 10 a 50 nm até 3 a 5 mm (pastas jovens, a/c elevada)
 > 50 nm = macroporos – resistência e impermeabilidade;
 < 50 nm = microporos - retração e fluência.
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Vazios Capilares
Poros 
capilares
Quanto menor a relação água/cimento da pasta menor a quantidade 
de poros capilares na pasta de cimento
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 (
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Tecnologia de Concreto e AçoConcreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Vazios ou poros
 Ar incorporado
 Muito maiores que os vazios capilares
 50 a 200 μm
 Afetam negativamente a resistência e impermeabilidade
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Vazios ou poros
Influenciam a 
resistência e 
permeabilidade do 
concreto
Influenciam a retração por 
secagem e fluência do 
concreto
Mehta; Monteiro 
(1994)
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Água
 A água pode existir na pasta de cimento hidratada de 
muitas formas
 Água Capilar
 Água Adsorvida
 Água Interlamelar
 Água quimicamente combinada
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Água
 Água Capilar
 É a água presente em vazios maiores que 50 A.
 Volume de água livre da influência das forças de atração 
exercidas pela superfície sólida.
 Pode ser dividida em duas categorias:
 > 50 nm
 Água Livre
 Sua remoção não causa qualquer alteração de volume
 5 a 50 nm
 Água retida por tensão capilar
 Sua remoção pode causar retração no sistema 
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Água
 Água Adsorvida
 É a água que se encontra próximo a superfície do sólido
 sob força de atração; retida por pontes de H;
 até 6 camadas moleculares (15 Angstron);
 movimentação para U. R. < 30 % ® 
 Sua perda causa forte retração.
 Água Interlamelar
 “monomolecular”, fixada ao C-S-H
 apenas se movimenta p/ U. R. < 11%;
 Sua perda causa elevada retração
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Água
 Água Quimicamente Combinada
 É a água que integra parte da microestutura de vários 
produtos de hidratação do cimento
 Integra a estrutura física do gel de C-S-H
 varia de 0,20 a 0,25 kg / kg cimento anidro (para 100 % de 
hidratação)
 Ela não é perdida por secagem
 Ela é liberada quando os hidrato se decompõem por 
aquecimento (150-300 oC)
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Água
Água 
Interlamelar
Água 
Capilar
Água 
Adsorvida
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Resistência
 A principal fonte de resistência nos produtos sólidos da pasta 
de cimento hidratada é a existência de forças de atração de 
Van der Walls. 
 A aderência entre duas superfícies sólidas pode ser atribuída a 
essas forças físicas
 Os pequenos cristais de C-S-H, sulfoaluminatos de cálcio 
hidratados e aluminatos de cálcio hidratados hexagonais 
possuem grandes áreas superficiais e adesividade
 Relação inversa entre porosidade e resistência dos sólidos
 A resistência encontra-se na parte sólida do material
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Resistência
 Na pasta de cimento hidratada, o espaço interlamelar da 
estrutura do C-S-H e os pequenos vazios que estão sob 
influência das forças de atração de Van der Waals não são 
considerados prejudiciais à resistência
 A ruptura se inicia nos grandes vazios capilares e nas 
microfissuras existentes
 O volume de vazios capilares depende
 Quantidade de água de mistura adicionada
 Grau de hidratação do cimento
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Resistência
 Quando se tem a pega, a pasta adquire um volume estável 
que é aproximadamente igual ao volume de cimento mais o 
volume de água
 Considerando que 1cm3 de cimento produz 2cm3 de produtos 
de hidratação, Powers fez cálculos para demonstrar variações 
na porosidade capilar com diferentes graus de hidratação em 
pasta de cimento contendo diferente relações água/cimento.
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Caso A
 Uma pasta contendo relação água/cimento de 0,63 e 100 cm3 de 
cimento requer 200cm3 de água. Isto totaliza 300cm3 de volume de 
pasta hidratada. 
 O grau de hidratação do cimento depende das condições de cura.
 Assumindo que para certas condições de cura, o volume de cimento 
hidratado aos 7, 28 e 365 dias é de 50%, 75% e 100%, 
respectivamente, o volume de sólidos calculados é de 150, 175 e 200 
cm3.
 O volume de vazios capilares pode ser determinado a partir da 
diferença entre o espaço total disponível e o volume total de sólidos, 
resultando em 50%, 42% e 33%, respectivamente.
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Caso A
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 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Caso B
 Considera-se uma grau de 100% de hidratação para quatro pastas de 
cimento preparadas com diferentes consumos de água – A/C= 0,7; 
0,6; 0,5 e 0,4
 Para um dado volume de cimento, a pasta com maior quantidade de 
água terá o maior volume de espaços total disponível
 Entretanto, após a hidratação completa, todas as pastas devem 
conter a mesma quantidade de produtos de hidratação sólidos.
 Portanto, a pasta com maior espaço total possuirá volume 
correspondente maior de vazios capilares.
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Caso B
 Assim, 100cm3 de cimento com hidratação completa produziriam 
200cm3 de produtos sólidos de hidratados para cada caso.
 No entanto, uma vez que o espaço total disponível nas pastas com 
0,7; 0,6; 0,5 e 0,4 de A/C foi de 320, 288, 257 e 225 cm3, os vazios 
capilares calculados são iguais a 37, 30, 22 e 11%, respectivamente.
 Diante destas considerações, para uma pasta com relação A/C de 
0,32, não haveria porosidade capilar quando o cimento estivesse 
completamente hidratado.
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Caso B
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
Tecnologia de Concreto e Aço
Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
Tecnologia de Concreto e Aço
Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Estabilidade Dimensional
 A pasta de cimento hidratada saturada não é 
dimensionalmente estável.
 Quando exposto à umidade ambiente, o material começa a 
perder água da pasta de cimento hidratada saturada.
 Logo que a umidade relativa (UR) cai abaixo de 100%, a água 
livre retida nas grandes cavidades (>50nm) passa a evaporar 
para o meio ambiente
 Uma vez que a água livre não está associada à microestruturados produtos de hidratação por qualquer ligação físico-
química, sua perda não seria acompanhada por retração.
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Estabilidade Dimensional
 No prosseguimento da secagem, verifica-se a perda adicional 
de água, resultando em uma acentuada retração.
 É a perda da água adsorvida e água retida nos pequenos 
capilares.
 Sob condições severas de secagem pode ser removida a água 
interlamelar.
 No caso de fluência, uma carga externa mantida constante 
pode tornar-se a força motriz para o movimento da água 
fisicamente adosrvida e da água retida nos pequenos 
capilares.
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Concreto – Estado Endurecido
 Fases Presentes no Concreto Endurecido
 Relações microestrutura-propriedade na pasta de 
cimento
 Estabilidade Dimensional