Concreto Armado - Parte 1

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COMPONENTES DO CONCRETO
Agregados: aéreos (cal e gesso) e hidráulicos (cal hidráulica, CP)
Agregados: NBR 7211 são materiais sólidos, inertes, duros, limpos, que não interferem nas
reações.
• Miúdos: são aqueles sólidos com dimensão menor que 4,75 mm
• Graúdos: são os sólidos com dimensão maior que 4,75 mm e menor que 75 mm
CIMENTOS
Mais comum é o Portland: presença de silicatos de cálcio.
Constituição: argila e calcário.
● silicatos (C3S e C2S) - responsáveis pela resistência nas idades iniciais e idades
avançadas.
● C3A reage com o hidróxido de cálcio (também chamado portlandita) quase que
instantaneamente, conferindo rigidez à pasta de cimento e impossibilitando a sua
aplicação na fôrma.
○ No entanto, o C3A é benéfico, pois facilita a reação entre a sílica e cal.
○ Para impedir a combinação com a portlandita, adiciona-se gesso formando a
etringita.
■ Gesso controla o tempo de pega.
● ferroaluminatos (C4AF) têm ação como coadjuvantes no cimento, acelerando as
reações
Hidratação do cimento
● Pasta do cimento - cristais de C-S-H que são silicatos hidratados.
● Nas reações de hidratação, os silicatos - C3S e C2S - formam a portlandita (hidróxido
de cálcio (Ca(OH)2), que torna o PH do cimento básico.
● Sulfoaluminatos, como a etringita (portlandita + gesso), formam volumes maiores, o
que origina trincas.
● C3S (alita) possui maior calor de hidratação do que o C2S (belita).
● Garrafa de Langavert mede a energia liberada na hidratação dos silicatos.
O cimento em ambientes agressivos
● Quanto mais poroso, menos durável.
● PH básico, o torna vulnerável a ataques de ácidos;
● Cal livre - hidratação tardia, formam-se cristais de grande volume.
Finura do cimento
Quanto mais fino, maior a superfície de contato - maior a taxa de velocidade de
hidratação do cimento.
Quanto mais fino:
● Tendência de segregação;
● Exsudação: separação da água do restante da mistura;
○ Outras causas:
■ Excesso de vibração ou falta;
■ Excesso de água de amassamento;
■ Baixo teor de cimento;
■ Material Pulverulento.
● Menos permeáveis, mais coesos e maior durabilidade;
● Maior trabalhabilidade.
Tempo de pega: mudança de estado fluído para consistência sólida.
● Consumo de água pela hidratação dos cristais de C-S-H.
● Reação exotérmica -> aumento de temperatura e liberação do calor de hidratação.
● Ensaio para verificar a pega - Ensaio de Agulha de Vicat.
○ Agulha de 1 mm sob uma carga de 300 gramas.
■ Início da pega: profundidade de 40 mm, penetração de até 4 mm.
■ Fim da pega: penetração de 0,5 mm.
● Em NENHUMA hipótese: o lançamento do concreto pode se dar após o início da
pega.
● Início da pega e fim da pega segundo NBR 16697:
● Mesmo após o fim da pega, hidratação continua acontecendo. Ganho até para
idades de 20 anos!
● Curiosidade! Falsa pega:
Controle da pega:
Concretagem:
DIAS FRIOS
● NÃO PODE SER REALIZADA se temperatura INFERIOR A 5ºC ou previsão
de queda de temperatura abaixo de 0ºC nas próximas 48 horas.
● Solução:
○ Incorporação de ar no cimento;
DIAS QUENTES
● Temperatura MAIOR OU IGUAL A 35°C , umidade relativa do ar MENOR
IGUAL A 50%, velocidade do vento MAIOR OU IGUAL A 30m/s -> adotar
medidas para evitar a evaporação.
● NÃO PODE SER REALIZADA se temperatura SUPERIOR A 35ºC ou
umidade relativa do ar MAIOR que 50%,
● Solução:
○ Agregados esfriados;
○ Uso de lona plástica, areia e serragem;
○ Adição de gelo em flocos ou serpentina com água gelada;
○ Fôrmas duplas de madeira;
○ Cimento com baixo CH.
○ Concretagem noturna.
Principais adições minerais ao cimento: substituem o cimento.
Pozolana: argilas calcinadas, cinzas de casa de arroz e sílica ativa.
Reage com o hidróxido de cálcio (portlandita) -> na camada de transição.
Reação mais lenta que libera menos CH!
Efeitos: redução da porosidade, aumento da durabilidade e resistência da camada de
transição.
Desvantagem: queda na resistência a compressão na substituição.
Escória de alto-forno: resíduo da indústria siderúrgica semelhante a composição do
clínquer.
Não reage com a portlandita - mais suscetível ao ataque de sulfatos.
Proteção contra a corrosão do aço -> manutenção do meio alcalino.
Aglomerante hidráulico
Efeitos: redução do CH, aumento da durabilidade, sustentabilidade e resistência a
corrosão.
Desvantagem: queda na resistência a compressão na substituição do cimento pela escória.
Fíler: exemplo carbonato de cálcio (CaCO3).
Ao contrário das pozolanas e escória, não possuí prop. hidráulicas e nem de ganho de
resistência.
Quimicamente inerte.
Melhora a compacidade - menor teor de água e concreto mais trabalhável.
Ganho indireto de RC.
NÃO forma C-S-H, e sim pontos de nucleação (formação de cristais menores de
portlandita).
TIPOS DE CIMENTOS
CP I – 95 a 100% de clínquer e gesso e adições em até 5%. Puro ou comum ( mais $, baixa
res. mecânica e química, alto calor de hidratação e incomum no mercado)
CP I - S – 10% de adição de filer.
CP II – Composto ( obras comuns) CP II – E; CP II Z; CP II F.
CP II - E – 6 a 34% de escória. Baixo CH, alta resistência a sulfatos e impermeável.
CP II - Z – até 14% de pozolana. Baixa permeabilidade e alta durabilidade.
● CP II-E e CP II-Z também permite a adição de até 15% de fíler.
CP II - F – 11 a 25% de filer. Baixa permeabilidade
CP III - 35 a 70% Escória (Hidratação muito lenta e res. mecânica inicial baixa, usado em
ambientes agressivos).
● Teor de escória muito maior que no cimento composto CP II-E, cujo máximo teor é
de 34%;
● É permitido que até 10% de sua composição seja em material carbonático (fíler).
CP IV - 15 a 50% Pozolana. Baixo CH p/ grandes concretagens (pavimentos e barragens).
○ Teor de pozolana muito maior que no cimento composto CP II-Z.
○ É permitido que até 10% de sua composição seja em material carbonático
(fíler).
CP V - ARI – até 10 % de filer. Res, inicial rápida -> presença de C3S maior – não pode
ser usado em obras de concreto massa e argamassas, e sim para desformas rápidas.
PEGADINHA! O fato da resistência do CP V-ARI se desenvolver mais rapidamente do que
um cimento comum não significa que a pega do cimento ARI ocorra também mais
rapidamente. É o mesmo tempo de pega p/ cimentos comuns, 1h.
CPB – Cimento branco (caulim substitui a argila), pode ser estrutural (até 25% de filer) e
não estrutural (26 a 50% de filer) ;
CP RS – Res, sulfato . Adequado p/ obras de saneamento em litorais ou mares. Possui
limitação do teor de C3A (composto que reage com sulfatos) + adições de pozolana e
escória (redução da permeabilidade).
CP BC- Baixo calor de hidratação. Adequado p/ obras de grandes peças estruturais.
• CP V ARI deve possuir resistência com 1 dia maior ou igual a 14 MPa;
• Demais tipos de cimento possuem as 3 classes de resistência 25, 32 e 40 MPa com 28
dias, inclusive o cimento branco.
Cimentos especiais
Cimento supersulfatado (CSS)
Cimento de aluminato de cálcio (CAC)
Alto teor de aluminato de cálcio - alta resistência inicial e rápida pega.
Instável de menor resistência e poroso - NÃO é adequado para uso estrutural, uso em
refratário em fornos.
Alta resistência a ataque por ácidos e sulfatos.
Cimento de pega e endurecimento rápido
Mistura do CP com cimento de aluminato.
Aluminato de cálcio é muito reativo.
Emprego em países de clima frio.
CP V - ARI não é de pega rápida! Mesmo tempo de pega que cimentos comuns.
AGREGADOS
Materiais inertes, estáveis e granulares.
Baixo custo.
Função de enchimento (60 a 80% do concreto).
Evitam a retração (formam esqueleto rígido).
CLASSIFICAÇÃO
Forma de obtenção: natural (areia e cascalho) ou artificial (pedra britada, vermiculita,
escória de alto forno, cinzas-volantes, resíduos da construção).
Produtos da pedra britada:
Segundo a NBR 7525, o tamanho das britas é classificado como:
→Pó de Pedra < de 4,8 mm
→Brita 1 - 4,8 mm a 12,5 mm
→Brita 2 - 12,5 mm a 25 mm
→Brita 3 - 25 mm a 50 mm
→Brita 4 - 50 mm a 76 mm
→Brita 5 - 76 mm a 100 mm
Massa unitária: leves, normais e pesados.
● Leves < 2000 kg/m³ (grande quantidade de vazios) -> argila expandida, vermiculita,
cinza volante, escória dealto-forno, pedra pome, folhelhos expandidos. *argila
expandida e escória apresentam função estrutural.
○ Concreto leve estrutural (< 2000 kg/m³) reduz o peso das estruturas, vence
grandes vãos, mais durável e possui maior isolamento térmico. Em
contrapartida, maior custo e menor RC.
■ Agregado comum no concreto leve (vermiculita): maior fluidez e
trabalhabilidade.
○ Concreto leve não estrutural possui função de vedação. Há incorporação de
ar (dispensa adensamento) resultando em um material com baixa RC, alta
leveza, durabilidade, isolamento termoacústico e resistência ao fogo.
■ Mais utilizado é o concreto celular. Adição de um agente de
expansão e espuma.
■ Concreto celular autoclavado (SIPOREX): cura por
autoclavagem. Uso estrutural ou não.
● Normais entre 2000 kg/m³ e 3000 kg/m³-> obras corriqueiras.
● Pesados > 3000 kg/m³ -> barita, limonita, magnetita, hematita, granalha. Utilizados
em blindagens de radiação.
○ Possui alta densidade, RM e baixo custo. Em contrapartida, rápida
segregação.
PROPRIEDADES
● Capacidade de absorção de umidade - influenciada pela porosidade.
○ Adição de água, diminui a RC do concreto.
○ Inchamento: água afasta as partículas (tensão superficial), resultando no
aumento do volume.
■ Quanto mais fino, maior o inchamento.
■ Prejudica a dosagem e paga-se por um material que não foi entregue
(volume aparente).
● Curvas granulométrica – contínua (forma de “S”), descontínua (patamares indicam
ausência de tamanhos) e uniforme (trechos na vertical).
● MF: porcentagem retinas acumuladas nas peneiras da série normal /100
○ PEGADINHA! Quanto maior o MF, maiores são os agregados.
○ Série normal (75 mm, 37, 5 mm, 19 mm, 9,5 mm, 4,75 mm, 2,36 mm , 1,18
mm, 600 μm, 300 μm, 150 μm);
● Dimensão máxima característica (DMC): diâmetro da porcentagem da massa
acumulada retida imediatamente menor que 5% ou igual.
○ Quanto maior a DMC, maiores são as partículas, ou seja, menor a área
superficial.
○ DMC < 1,2 x cobrimento nominal.
● Forma do agregado e textura:
○ Em relação a textura:
■ Lisa -> melhora a trabalhabilidade, requer menos cimento e
água;
■ Ásperas e rugosa -> melhora a resistência a flexão, requer
mais cimento e água;
○ Em relação a forma:
■ Arredondados -> melhora a trabalhabilidade, menor atrito;
■ Angulosas -> melhora a resistência a abrasão, maior atrito;
■ PREFERÍVEL grãos de forma equidimensional em comparação
as lamelares (maior área específica -> maior consumo de
cimento e acúmulo de bolhas - segregação).
● Compacidade:
○ Em relação aos agregados é PREFERÍVEL curva contínua -> melhor
fator de empacotamento (compacidade), maior coesão e
trabalhabilidade.
○ Maior compacidade resulta em economia de cimento (insumo mais
caro);
○
■ Em que: Vs (volume do agregado) e VT (volume da amostra).
● Substâncias deletérias:
○ Torrões de argilas e materiais friáveis (desfeitas pela pressão do dedo):
prejudica a trabalhabilidade e abrasão.
■ Limite máximo em massa de agregado miúdo: 3%
○ Materiais carbonosos: reduz a durabilidade.
■ Limite máximo em massa de agregado miúdo:
■ Concreto aparente: 0,5%
■ Concreto não aparente: 1,0 %
○ Materiais pulverulentos: aderência na superfície de agregados - reduz a
resistência e durabilidade.
■ Limite máximo em massa de agregado miúdo:
■ Concreto submetido a desgaste superficial: 3%
■ Concreto protegido do desgaste superficial: 5%
○ Impurezas orgânicas: podem ser instáveis, podendo se decompor com o
tempo.
■ Limite máximo em massa de agregado miúdo: 10%
Agregados de lavagem de cimento fresco
Podem ser reaproveitados (reciclados) desde que:
● O agregado lavado seja do mesmo tipo do agregado primário;
● Percentual máximo de 5%.
○ Quantidades superiores se separado em frações.
Massa específica do concreto: