Concreto Projetado (1)

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2151 – CONCRETOS ESPECIAIS
CONCRETO PROJETADO
Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS
(wwwp.feb.unesp.br/pbastos)
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
UNESP - Campus de Bauru/SP
FACULDADE DE ENGENHARIA
Departamento de Engenharia Civil
CONCRETO PROJETADO
FONTE:
Luiz Roberto Prudêncio Jr., Concreto projetado. Concreto, Ensino, Pesquisa e Realizações, São Paulo, Ed. Geraldo Cechella Isaia, IBRACON, 2005, pp.1227-1257.
CONCRETO PROJETADO
Definição: “concreto com dimensão máxi-ma de agregado superior a 4,8 mm, transportado por uma tubulação e projetado, sob pressão, em elevada velocidade, sobre uma superfície, sendo compactado simultaneamente.” 
CONCRETO PROJETADO
É usado principalmente no revestimento de obras subterrâneas e taludes e no reparo de estruturas, por dispensar o uso de fôrmas e proporcionar grande velocidade nas opera-ções de lançamento e adensamento do concreto.
CONCRETO PROJETADO
Reflexão: relação em massa do concreto que não adere e a massa total lançada à superfície de projeção.
Isso faz com que o concreto aplicado difere do concreto que abasteceu a máquina de projeção.
Primeiro equipamento concebido em 1908, para construir réplicas de animais pré-históricos (museu em Chicago).
CONCRETO PROJETADO
Construído em 1912 um reservatório de água de 24 m de diâmetro (argamassa projetada).
Em 1947 surgiram primeiras máquinas a rotor, similar aos equipamentos atuais.
Surgiram primeiros equipamentos via úmida, onde o concreto é pré-misturado com água, e após é projetado.
CONCRETO PROJETADO
Evolução a partir de 1962: materiais e equipamentos.
Materiais: sílica ativa, metacaulim, fibras de aço e sintéticas (náilon e polipropileno), cimentos, aditivos aceleradores e redutores de água (plastificantes e super).
Equipamentos: automação (robôs) e siste-mas computadorizados.
PROCESSOS DE PROJEÇÃO
Via seca e Via úmida.
Via seca: aglomerante e agregados são misturados e lançados na máquina de projeção. A introdução da água ocorre no bico de projeção.
Via úmida: aglomerante, agregados e água são misturados previamente ao abasteci-mento na máquina de projeção.
Via Seca
Equipamentos: máquinas a rotor.
Cimento e agregados são introduzidos na cuba, caem preenchendo uma câmara do rotor em movimento, recebe ar comprimido que a pressuriza. O material segue para o mangote.
Na ponta do bico é introduzida a água com aditivo, controlada pelo “mangoteiro”.
Via Seca
Ajuste de ar e água é empírico. Por isso exige-se “mangoteiro” experiente.
Distância do alvo: 1,5 m.
Ajuste da água: a maior quantidade possível (aumenta a resistência do concreto à compressão).
Motivo: melhor adensamento, que expulsa o ar e compensa maior relação a/c.
Via Seca
Projeção perpendicular ao alvo, para reduzir reflexão e aumentar compacidade do concreto.
Projeção com movimentos circulares ou pendulares.
Via Seca
Vantagens: 
- projetar a longas distâncias da máquina (melhor abastecimento da máquina);
	 concreto mais resistente e compacto (melhor controle da água durante o processo de aplicação);
	 bom para revestimento primário devido à flexibilidade do processo.
Via Seca
Desvantagens: 
- alto nível de reflexão (10 a 35 % paredes verticais, 20 a 50 % teto);
	 formação de poeira;
	 qualidade muito dependente da experiên-cia da mão-de-obra;
	 concreto tende a ser mais heterogêneo.
Via Úmida
Dominante na Europa. Uso crescente no Brasil, devido ao aditivo superplastificante – concretos de grande compacidade e resistência à compressão (50 MPa).
Uso em revestimentos secundários de túneis devido à baixa reflexão (< 10 %) e alta produtividade com robôs.
Via Úmida
Equipamentos: de fluxo denso e fluxo aerado.
Fluxo denso: bombas a pistão - concreto lançado na cuba é transportado dentro do mangote pela bomba. O ar comprimido e o aditivo são injetados no bico de projeção.
Comprimento do mangote de 80 a 100 m. Reflexão baixa: < 5 %.
Via Úmida
Fluxo aerado: bombas a rotor – difere do via seca apenas pelo concreto lançado na bomba ser plástico.
Permite via seca também.
Para não ocorrerem entupimentos e pulsações: mangotes com comprimento 
< 30 m, evitar curvas no percurso.
Materiais
Cimento: qualquer tipo. ARI muito utilizado no Brasil.
Cimentos muito finos podem ser benéficos na via úmida (maior coesão) e prejudiciais na via seca (reagem com a umidade da areia e o tempo de utilização diminui).
Materiais
Agregados: resistentes, limpos e não alongados.
ACI 506-R-90 indica três faixas granulo-métricas.
Dimensão máxima < 10, 12 e 19 mm. Graduação com 12 mm é a mais utilizada.
Via Úmida no Brasil: areia (MF = 2,4 a 3,2) e pedrisco com 9,5 mm.
Materiais
Aditivos: imprescindível.
Redutores na via úmida (teor de argamassa elevado – requer mais água).
Aceleradores na via seca e úmida para aplicação em paredes verticais e tetos. Resistência mais rápida para túneis.
Ensaios/Normas
Moldada placa 60 x 60 x 16 cm para extração de cp testemunhos.
Ensaio de consistência pela agulha de Proctor – para controlar a consistência do concreto projetado. Feito imediatamente após a projeção do concreto, e em intervalos.
Determinação da evolução das resistências a baixas idades pelo penetrômetro de profun-didade constante
Ensaios/Normas
Determinação da evolução das resistências a baixas idades pelo penetrômetro de energia constante.
Diversas normas brasileiras – consultar.
Métodos de Dosagem
Via seca: não é um concreto plástico, de modo que suas propriedades não depen-dem tanto de a/c, e sim mais da compacidade.
Via úmida: características muito seme-lhantes ao concreto convencional. a/c é fundamental.
Métodos de Dosagem
Dosar um concreto projetado é buscar o atendimento dos requisitos básicos de projeto – resistência à compressão e trabalhabilidade (consistência de proje-ção) – a um custo mínimo, sem, no entanto, esquecer as características exigidas pelo equipamento de projeção nem as do próprio processo, como a reflexão.
Métodos de Dosagem – Via Seca
Cinco etapas:
1) Composição dos agregados e definição do teor de argamassa ideal
a) determinar a proporção relativa entre areias (duas) e brita que melhor se enquadre nas faixas prescritas pelo ACI 506-R-90 (ver Quadro 1).
Métodos de Dosagem – Via Seca
b) projetar uma placa-teste, com equipamen-to e mão-de-obra reais, com traço piloto (1:4 – cimento:agregados), conforme NBR 13070 (1994).
Avaliar reflexão, textura superficial, determinar consistência pela agulha de Proctor (valores entre 2,5 e 5 MPa), determinar água/mat.secos por secagem em frigideira (NBR 13044, 1994).
Métodos de Dosagem – Via Seca
Se reflexão > 20 % (NBR 13354) ou textura muito grosseira, aumentar teor de argamassa e/ou quantidade de areia mais fina, e repetir tudo.
Métodos de Dosagem – Via Seca
2) Moldagem das placas para construção do diagrama de dosagem
	moldar duas placas-teste com traços 1:3 e 1:5, com água/mat.secos constante;
	extrair 3 cp testemunhos (D = 75 mm) por ensaio de resistência (7 e 28 dias).
Métodos de Dosagem – Via Seca
3) Construção do diagrama de dosagem e determinação do traço preliminar
	com resultados dos ensaios de resistência, construir o diagrama de dosagem.
Métodos de Dosagem – Via Seca
 Fig. 8
Métodos de Dosagem – Via Seca
b) fazer os ajustes necessários para considerar os efeitos do aditivo acelerador na resistência de dosagem (há fórmula para isso);
c) entrar no diagrama e determinar m preliminar correspondente.
Métodos de Dosagem – Via Seca
4) Estudo do efeito do aditivo acelerador
	com o traço preliminar moldar mais três placas com três teores de aditivo acelerador;
	extrair cp para ensaios (7 e 28 dias);
Métodos de Dosagem – Via Seca
c) nas placas, monitorar a evolução das resistências iniciais e construir gráfico.
Fig. 9
Métodos de Dosagem – Via Seca
5) Determinação do traço final
	com gráfico de resistências iniciais (Fig. 9), determinar o teor mínimo de aditivo;
	Verificar, via fórmulas, se o teor de aditivo atende às necessidadesde resistência aos 7 e 28 dias).
Métodos de Dosagem – Via Úmida
O tipo de equipamento empregado influencia decisivamente nas característi-cas da mistura no estado fresco.
No caso de fluxo aerado empregam-se concretos com abatimentos maiores (entre 14 e 22 cm), para facilitar preenchimentos das câmaras do rotor.
Métodos de Dosagem – Via Úmida
No caso de fluxo denso (bombas a pistão), a propriedade fundamental é a coesão para evitar a segregação dentro do mangote.
Fatores importantes no fluxo denso: 
teor de argamassa, presença de adições, curva granulométrica e forma dos grãos dos agregados.
Possível trabalhar com abatimentos menores (entre 8 e 12 cm).
Métodos de Dosagem – Via Úmida
1) Estabelecimento do consumo de cimento da mistura e definição do traço piloto
Há necessidade de finos para facilitar o bombeamento (cimento entre 400 a 500 kg/m3).
a) partir do traço piloto 1:3,7:0,5 (cimento:agregados:água);
Métodos de Dosagem – Via Úmida
b) trabalhar com duas areias e uma brita, e atender faixas do ACI 506-R-90 (buscar granulometria uniformemente distribuída para fluxo denso, para facilitar bombea-mento);
c) fazer concreto com aditivo plastifi-cante, e ajustar se necessário para alcançar abatimento para bombeamento. Moldar cp.
Métodos de Dosagem – Via Úmida
Alterar para aditivo superplastificante se necessário.
Ajustar coesão (alterando proporção entre areias, e/ou substituir parte do cimento por material fino (sílica ativa, metacau-lim, etc.).
Métodos de Dosagem – Via Úmida
2) Produção das misturas adicionais necessárias à construção do diagrama de dosagem
a) com mesmo traço fazer duas novas misturas variando a/c (0,4 e 0,6) e aditivo plastificante. Moldar cp e ensaiar;
Métodos de Dosagem – Via Úmida
3) Construção do diagrama de dosagem e determinação do traço preliminar
a) no diagrama,
determinar a/c;
 Fig. 10
Métodos de Dosagem – Via Úmida
4) Estudo do efeito do aditivo acelerador e da projeção
a) com traço preliminar moldar três placas com diferentes teores de aditivo acelera-dor, e monitorar as resistências iniciais;
O aditivo deve endurecer o concreto minutos após a projeção, e garantir o não desplacamento das camadas de concreto recém-lançadas.
Métodos de Dosagem – Via Úmida
5) Determinação do traço final
Com a quantidade mínima de aditivo acelerador e a resistência de dosagem correspondente, tira-se a/c no diagrama de dosagem, bem como o teor de aditivo plastificante.
Podem ser necessários pequenos ajustes no campo.
Obras e Pesquisas
Revestimentos em túneis na segunda pista da Imigrantes;
Túnel sob a Av. Faria Lima;
Vários outros.