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Apontamentos de aula MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

Prof. Me. Benedito Carlos de Oliveira Jr.

Os apontamentos constantes nesta apostila servem de apoio para as Aulas de Materiais de Construção. Os créditos aos Autores estão referenciados nos títulos.

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1. INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO (extraído do trabalho: Materiais de Construção Básicos de Sabrina Elicker Hagemann, Ministério da Educação, Governo Federal).

Os materiais de construção são definidos como todo e qualquer material utilizado na construção de uma edificação, desde a locação e infraestrutura da obra até a fase de acabamento, passando desde um simples prego até os mais conhecidos materiais, como o cimento.

A expressão “materiais de construção”, portanto, abrange uma gama extensa de materiais, dos quais estudaremos alguns dos principais, que denominamos “Materiais de Construção Básicos”.

Na construção civil temos materiais que são utilizados a muitos anos da mesma forma, como o concreto, e outros que evoluem constantemente. E a evolução dos materiais de construção não é um processo recente, pois teve início desde os povos primitivos, que utilizavam os materiais assim como os encontravam na natureza, sem qualquer transformação. Com a evolução do homem surgem necessidades que levam à transformação desses materiais de uma maneira simplificada, a fim de facilitar seu uso ou de criar novos materiais a partir deles. Assim, o homem começa a moldar a argila, a cortar a madeira e a lapidar a pedra. Outro exemplo de evolução foi a descoberta do concreto que surgiu da necessidade do homem de um material resistente como a pedra, mas de moldagem mais fácil.

Perceba que os materiais continuam evoluindo para satisfazer as necessidades do homem e de forma cada vez mais rápida, com exigências cada vez maiores quanto a sua qualidade, durabilidade e custo. Além disso, há um cenário sustentável no qual a produção e o emprego dos materiais de construção devem considerar a questão ambiental.

Nenhuma obra é feita sem materiais e a qualidade e durabilidade de uma construção dependem diretamente da qualidade e da durabilidade dos materiais que nela são empregados. Por isso, é necessário que o responsável técnico de uma edificação tenha em mente a importância de conhecer as propriedades e aplicações mais adequadas para cada material.

Para Silva (1985), na hora de escolher os materiais que irá utilizar o responsável técnico por uma edificação deve analisá-los de acordo com seguintes aspectos:

a) Condições técnicas O material deve possuir propriedades que o tornem adequado ao uso que se pretende fazer dele. Entre essas propriedades estão a resistência, a trabalhabilidade, a durabilidade, a higiene e a segurança.

b) Condições econômicas O material deve satisfazer as necessidades de sua aplicação com um custo reduzido não só de aquisição, mas de aplicação e de manutenção, visto que muitas obras precisam de serviços de manutenção depois de concluídas e que da manutenção depende a durabilidade da construção.

c) Condições estéticas: O material utilizado deve proporcionar uma aparência agradável e conforto ao ambiente onde for aplicado.

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Os materiais de construção podem ser classificados de acordo com diferentes critérios. Entre os critérios apresentados por Silva (1985) podemos destacar como principais a classificação quanto à origem e à função.

Quanto à origem ou modo de obtenção os materiais de construção podem ser classificados em:

• Naturais: são aqueles encontrados na natureza, prontos para serem utilizados. Em alguns casos precisam de tratamentos simplificados como uma lavagem ou uma redução de tamanho para serem utilizados. Como exemplo desse tipo de material, temos a areia, a pedra e a madeira.

• Artificiais: são os materiais obtidos por processos industriais. Como exemplo, podem-se citar os tijolos, as telhas e o aço.

• Combinados: são os materiais obtidos pela combinação entre materiais naturais e artificiais. Concretos e argamassas são exemplos desse tipo de material.

Quanto à função onde forem empregados, os materiais de construção podem ser classificados em:

• Materiais de vedação: são aqueles que não têm função estrutural, servindo para isolar e fechar os ambientes nos quais são empregados, como os tijolos de vedação e os vidros.

• Materiais de proteção: são utilizados para proteger e aumentar a durabilidade e a vida útil da edificação. Nessa categoria podemos citar as tintas e os produtos de impermeabilização.

• Materiais com função estrutural: são aqueles que suportam as cargas e demais esforços atuantes na estrutura. A madeira, o aço e o concreto são exemplos de materiais utilizados para esse fim.

2. PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS (extraído do trabalho: Materiais de Construção Básicos de Sabrina Elicker Hagemann, Ministério da Educação, Governo Federal). São as qualidades exteriores que caracterizam e distinguem os materiais. Um determinado

material é conhecido e identificado por suas propriedades e por seu comportamento perante agentes exteriores. Bauer (2008) define algumas das principais propriedades dos materiais dentre as quais podemos citar as mais importantes ao nosso estudo é:

Extensão: a propriedade que possuem os corpos de ocupar um lugar no espaço.

Massa: a quantidade de matéria e é constante para o mesmo corpo, esteja onde estiver.

Peso: definido como a força com que a massa é atraída para o centro da Terra (varia de local para local).

Volume: o espaço que ocupa determinada quantidade de matéria.

Massa específica: a relação entre sua massa e seu volume.

Peso específico: a relação entre seu peso e seu volume.

Densidade: a relação entre sua massa e a massa do mesmo volume de água destilada a 4ºC.

Porosidade: a propriedade que tem a matéria de não ser contínua, havendo espaços entre as massas.

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Dureza: definida como a resistência que os corpos opõem ao serem riscados.

Tenacidade: a resistência que o material opõe ao choque ou percussão.

Maleabilidade ou Plasticidade: a capacidade que têm os corpos de se adelgaçarem até formarem lâminas sem, no entanto, se romperem.

Ductibilidade: a capacidade que têm os corpos de se reduzirem a fios sem se romperem.

Durabilidade: a capacidade que os corpos apresentam de permanecerem inalterados com o tempo.

Desgaste: a perda de qualidades ou de dimensões com o uso contínuo.

Elasticidade: a tendência que os corpos apresentam de retornar à forma primitiva pós a aplicação de um esforço.

1. ESFORÇOS MECÂNICOS (extraído do trabalho: Materiais de Construção Básicos de Sabrina Elicker Hagemann, Ministério da Educação, Governo Federal, acrescido de notas próprias).

Os materiais de construção estão constantemente submetidos a solicitações como cargas, peso próprio, ação do vento, entre outros, que chamamos de esforços. Dependendo da forma como os esforços se aplicam a um corpo, recebe uma denominação. Os principais esforços aos quais os materiais podem ser submetidos são:

• Compressão: esforço aplicado na mesma direção e sentido contrário que leva a um

“encurtamento” do objeto na direção em que está aplicado.

A COMPRESSÃO ocorre quando a força axial aplicada estiver atuando como sentido dirigido para o interior da peça. Com isso a peça sofre deformações. Em um primeiro momento, sofre DEFORMAÇÃO ELÁSTICA, porém, quando atinge sua tensão de escoamento, a peça passará a entrar em sua DEFORMAÇÃO PLÁSTICA, ou seja: o material estará sendo deformado permanentemente.

• Tração: esforço aplicado na mesma direção e sentido contrário que leva o objeto a sofrer um alongamento na direção em que o esforço é aplicado.

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A TRAÇÃO ocorre quando a força axial aplicada estiver atuando com o sentido dirigido para o exterior da peça. A tração faz com que a peça se alongue no sentido da força e fique mais fina. O esforço da tração causa uma reorganização na estrutura molecular da peça movimentando os átomos a fim de se agruparem o máximo possível até um certo limite.

• Flexão: esforço que provoca uma deformação na direção perpendicular ao qual e aplicado.

A FLEXÃO é um esforço físico no qual se caracteriza pela deformação perpendicularmente à força cortante. Na flexão a face onde se aplica à força fica comprimida enquanto a face oposta é tracionada. • Torção: esforço aplicado no sentido da rotação do material.

Forças que atuam em um plano perpendicular ao eixo e a cada seção transversal da peça, tendendo a girar em relação ao eixo. • Cisalhamento: esforço que provoca a ruptura por cisalhamento.

O CISALHAMENTO é a força que atua paralelamente a um plano da peça, ao contrário da força de compressão e tração.

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A resistência ao cisalhamento é a capacidade de um material para resistir às forças que tentam

fazer com que a estrutura interna do material a deslizar contra si mesmo.

3. CONTROLE DA QUALIDADE DOS MATERIAIS (extraído do material de aula da disciplina na UNIVERSITAS – Centro Universitário de Itajubá). A qualidade dos materiais pode ser controlada durante sua produção ou após o produto pronto, como esquematizado a seguir. • CONTROLE DE PRODUÇÃO

INDÚSTRIA • inspeção visual • lotes • amostragem • ensaio de qualificação • decisão

CANTEIRO

• controle matéria prima • controle materiais • controle execução

• CONTROLE DE RECEBIMENTO CANTEIRO • Através de ensaios de laboratórios Em laboratórios os ensaios se dividem em: • Ensaios gerais: físicos ou mecânicos;

FÍSICOS • massa específica • porosidade • permeabilidade • aderência • dilatação termica • condutibilidade térmica e acústica

MECÂNICOS Estáticos

• tração • compressão • flexão • torção • cisalhamento • desgaste

Dinâmicos • flexão

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• tração • compressão

Fadiga • flexão • tração • compressão • Ensaios especiais: metalográficos ou tecnológicos.

METALOGRÁFICOS • macrográfico • micrográfico

TECNOLOGICOS • dobramento • maleabilidade • soldabilidade • fusibilidade

4. O PAPEL DA TECNOLOGIA NA ATUAL ENGENHARIA CIVIL

(extraído do material de aula da disciplina na UNIVERSITAS – Centro Universitário de Itajubá).

Atualmente, observa-se um avanço na concepção de projetos, graças aos conhecimentos extraídos de pesquisas de materiais e de protótipos estruturais, que têm levado os engenheiros estruturais a projetar e dimensionar estruturas onde são exigidas altas tensões de trabalho para o concreto e aço, partindo do pressuposto que estas estruturas serão muito bem executadas. Os engenheiros construtores são também conduzidos a lançar mão de modernos e sofisticados equipamentos, visando prioritariamente à rapidez de execução. Para garantir a qualidade da execução, o engenheiro construtor deve exercer nas matérias primas e no concreto o Controle da produção. Fica a cargo dos engenheiros fiscalizadores a preocupação com a qualidade final do produto e exercem o Controle da aceitação. Os engenheiros projetistas devem elaborar bons projetos tecnológicos, que apresentem especificações estabelecendo índices de qualidade para os materiais, que estes materiais possam ser facilmente adquiridos ou produzidos e que possuam durabilidade. Associados aos projetos devem ser elaborados manuais para execução da obra e para sua manutenção após concluída.

5. NORMALIZAÇÃO (extraído do material de aula da disciplina na UNIVERSITAS – Centro Universitário de Itajubá).

É o processo de formular e aplicar normas visando: • acesso automático a atividades específicas; • otimização e economia; • funcionalidade; • segurança; • benefício e resguardo dos interesses, atendendo padrões nacionais e internacionais.

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5.1 EVOLUÇÃO HISTÓRICA

A normalização surgiu da necessidade dos seres humanos de trocar produtos e serviços. Era preciso avaliar uma grandeza de medida através da comparação com uma grandeza da mesma espécie. A primeira iniciativa foi a comparação com elementos da natureza, tais como: pé, palmo, braço, passo, vara e assim por diante.

O sistema foi evoluindo gradativamente e em 29 de novembro de 1800 foi introduzida na França a regulamentação do sistema métrico. Consistindo de barras fundidas correspondentes ao padrão de medida estipulado e que era definido como sendo a décima milionésima parte do quadrante terrestre.

A normalização metódica e sistemática desenvolveu-se a partir do século XVIII e XIX, com o descobrimento das ciências naturais e descobrimentos técnicos (Revolução Francesa) e da Revolução Industrial, que introduziu a fabricação em série, podendo serem listados os seguintes eventos principais:

• 1839 – Sir Joseph Whitworth – padronizou uma rosca para parafuso; • 1873 – aparição das primeiras normas para chapas e fios; • 1876 – Mevil Dewey desenvolve a classificação bibliográfica decimal; • 1877 – editada norma para especificação e ensaio de cimento Portland; • 1883 – fabricantes alemães criam os formatos normalizados de papel; • 1898 – conferência internacional em Zurique adota a rosca SI; • 1907 – na Suécia cria-se a primeira norma eletrotécnica; • 1940 – fundação da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas; • 1947 – fundação da ISO – International Standartization Organization; • 1973 – criação do Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, no Brasil.

5.2 ENTIDADES NORMALIZADORAS

No Brasil, a normalização cabe à ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, mas em setores específicos, outras entidades têm o mesmo objetivo. Como exemplo: ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland; IBRACON – Instituto Brasileiro do Concreto; IBP – Instituto Brasileiro do Pinho, que também estabelecem normas nos seus respectivos campos de atuação.

Nos Estados Unidos, esta responsabilidade cabe à ASTM – American Society for Testing Materials e à ASA – American Standart Association e em setores específicos, como para as estradas existe a AASHO – American Association of State Highway Officials.

Na Alemanha, a DIN – Deutsch Industrie Normen, na França, a AFNOR – Association Française de Normalisation, na Inglaterra, a BS – British Standarts Institution e na Noruega, a NSF – Norges Standardiserings-Forbund.

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Estas entidades são coordenadas pela ISO – International Standartization Organization e por

Comitês Continentais, tais como o COPANT – Comissão Panamericana de Normas Técnicas.

Entre as organizações estrangeiras em campo específico, podem ser citados o CEB – Comité Européen du Béton, o RILEM – Réunion Internationale des Laboratoires d’éssais et de Recherches sur Les Materiaux et les Structures, o PCA – Portland Cement Association e o ACI – American Concrete Institute. 5.3 TIPOS DE NORMAS NORMAS – que dão as diretrizes para cálculo e métodos de execução de obras e serviços, assim como as condições mínimas de segurança;

ESPECIFICAÇÕES - que estabelecem as prescrições para os materiais; MÉTODOS DE ENSAIOS – que estabelecem os processos para a formação e o exame de amostras; PADRONIZAÇÕES – que estabelecem as dimensões para os materiais e produtos; TERMINOLOGIAS – que regularizam a nomenclatura técnica; SIMBOLOGIA – para convenções de desenhos; CLASSIFICAÇÕES – para ordenar e dividir conjuntos de elementos. 5.4 CERTIFICAÇÃO

As Entidades Normalizadoras concedem marcas de conformidade, ou seja, reconhecem publicamente os materiais que estão de acordo com suas especificações, desde que solicitado. Em alguns casos, essa conformidade pode ser indicada por um símbolo a ser afixado no material ou na embalagem, tal como o exemplo da figura seguinte.

5.5 OBJETIVOS DA NORMALIZAÇÃO Os objetivos principais da normalização são: - Economia: proporcionar a redução da crescente variedade de produtos e procedimentos. - Comunicação: proporcionar meios mais eficientes na troca de informações entre fabricante e cliente, melhorando a confiabilidade das relações comerciais e de serviços.

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- Segurança: proteger a vida humana e a saúde. - Proteção ao consumidor: prover a sociedade de meios eficazes para aferir a qualidade dos produtos. - Eliminação de barreiras técnicas e comerciais: evitar a existência de regulamentos conflitantes sobre produtos e serviços em diferentes países, facilitando assim, o intercâmbio comercial.

a. PRINCÍPIOS DA NORMALIZAÇÃO Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) o processo de elaboração de

normas técnicas está apoiado em princípios, que são fundamentais para que todos os objetivos da normalização sejam atendidos e para que ela seja eficaz na sua aplicação e reconhecida por todos.

Voluntariedade – A participação em processo de normalização não é obrigatória e depende de uma decisão voluntária dos interessados. Essa vontade de participar é imprescindível para que o processo de elaboração de normas ocorra. Outro aspecto que fundamenta a voluntariedade do processo de normalização é o fato de que o uso da norma também não é obrigatório, devendo ser resultado de uma decisão em que são percebidas mais vantagens no seu uso do que no não uso. Representatividade – É preciso que haja participação de especialistas cedidos por todos os setores – produtores, organizações de consumidores e neutros (outras partes interessadas tais como universidades, laboratórios, institutos de pesquisa, órgãos do governo), de modo que a opinião de todos seja considerada no estabelecimento da norma. Dessa forma, ela de fato reflete o real estágio de desenvolvimento de uma tecnologia em um determinado momento, e o entendimento comum vigente, baseado em experiências consolidadas e pertinentes. Paridade – Não basta apenas a representatividade, é preciso que as classes (produtor, consumidor e neutro) estejam equilibradas, evitando-se assim a imposição de uma delas sobre as demais por conta do maior número de representantes. Assim, deve-se buscar assegurar o equilíbrio das diferentes opiniões no processo de elaboração de normas. Atualização – A atualização do processo de desenvolvimento de normas, com a adoção de novos métodos de gestão e de novas ferramentas de tecnologia da informação, contribui para que o processo de normalização acompanhe evolução tecnológica. Esse princípio de atualização deve ser constantemente perseguido para que a normalização atenda à intensa demanda considerando que uma norma defasada tecnologicamente fatalmente cairá no desuso. Transparência – Todas as partes interessadas devem ser disponibilizadas, a qualquer tempo, as informações relativas ao controle, atividades e decisões sobre o processo de desenvolvimento de normas técnicas. Simplificação – O processo de normalização deve ter regras e procedimentos simples e acessíveis, que garantam a coerência, a rapidez e a qualidade no desenvolvimento e implementação das normas.

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Consenso – Para que uma norma tenha seu conteúdo o mais próximo possível da realidade de aplicação, é necessário que haja consenso entre os participantes de sua elaboração. Consenso é processo pelo qual um Projeto de Norma deve ser submetido, compreendendo as etapas de análise, apreciação e aprovação por parte de uma comunidade, técnica ou não. A finalidade desse processo de consenso é o de atender aos interesses e às necessidades da coletividade, em seu próprio beneficio. Não é uma votação, mas um compromisso de interesse mútuo, não devendo, portanto, ser confundido com unanimidade.

b. BENEFÍCIOS DA NORMALIZAÇÃO A ABNT também enfatiza que os benefícios da normalização ajudam a: - Organização do mercado; - Constituição de uma linguagem única entre produtor e consumidor; - Melhora da qualidade de produtos e serviços; - Orientar as concorrências públicas; - Produtividade aumentar, com consequente redução dos custos de produtos e serviços, a contribuição para o aumento da economia do país e o desenvolvimento da tecnologia nacional.

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AGREGADOS CRÉDITOS: Este material foi pesquisado e retirado via Internet www.uerj.br em 2010.

1.1 Introdução:

Uma vez que cerca de ¾ do volume do concreto são ocupados pelos agregados, não é de se surpreender que a qualidade destes seja de importância básica na obtenção de um bom concreto, exercendo nítida influência não apenas na resistência mecânica do produto acabado como, também, em sua durabilidade e no desempenho estrutural. Procura-se, neste capítulo, apresentar as principais propriedades dos agregados, analisando o seu grau de importância e responsabilidade na geração das características essenciais aos concretos, tais como: resistência à compressão, tração na flexão, impermeabilidade, durabilidade, trabalhabilidade e retratilidade. São apresentados também, baseados nas experiências nacional e estrangeira, alguns critérios seletivos para a obtenção dos agregados, proporcionando concretos que irão corresponder plenamente às expectativas de projeto e execução das obras onde serão empregadas.

Podemos definir agregado como: material granular, inerte, com dimensões e propriedades adequadas e isentos de impurezas prejudiciais.

1.2) Classificação dos agregados: Os agregados podem ser classificados quanto:

à origem;

às dimensões das partículas;

à massa unitária. a) Quanto à origem, eles podem ser:

Naturais já são encontrados na natureza sob a forma definitiva de utilização: areia de rios, seixos rolados, cascalhos, pedregulhos,...

Artificiais são obtidos pelo britamento de rochas: pedrisco, pedra britada,...

Industrializados aqueles que são obtidos por processos industriais. Ex.: argila expandida, escória britada.

Deve-se observar aqui que o termo artificial indica o modo de obtenção e não se relaciona com

o material em si. b) Quanto à dimensão de suas partículas, a Norma Brasileira define agregado da seguinte forma:

Agregado miúdo Areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT de 4,8 mm (peneira de malha quadrada com abertura nominal de “x” mm, neste caso 4,8 mm) e ficam retidos na peneira ABNT 0,075 mm.

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Agregado graúdo o agregado graúdo é o pedregulho natural, ou a pedra britada proveniente do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam pela peneira ABNT 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm.

Referindo-se ao tamanho do agregado, a designação dimensão máxima indica a abertura de

malha (em milímetros) da peneira da série normal à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou inferior a 5%. Veja na frente mais detalhadamente.

c) Quanto à massa unitária podem-se classificar os agregados em leves, médios e pesados. Veja a tabela abaixo:

Massas unitárias médias

Leves1 (menor que 1,0 t/m3) Médios (1,0 a 2,0 t/m3) Pesados (acima de 2,0 t/m3)

Vermiculita 0,3 Calcário 1,4 Barita 2,9

Argila expandida 0,8 Arenito 1,45 Hematita 3,2

Escória granulada 1,0 Cascalho 1,6 Magnetita 3,3

Granito 1,5

Areia seca ao ar 1,5

Basalto 1,5

Escória 1,7

Os agregados leves, médios e pesados podem ser caracterizados, também, por suas massas específicas (densidade):

Leves: M.E. < 2,0 t/m3

Médios: 2,0 M.E. 3,0 t/m3 Pesados: M.E. > 3,0 t/m3

1.3) Características das rochas de origem: a) Atividade – o agregado pela própria definição deve ser um elemento inerte, ou seja:

- não deve conter constituintes que reajam com o cimento “fresco” ou endurecido. - não deve sofrer variações de volume com a umidade. - não deve conter incompatibilidade térmica entre seus grãos e a pasta endurecida.

Observação: Reatividade álcalis-agregado: agregados provenientes de determinadas rochas contém minerais que podem reagir com os álcalis (Na2O e K2O) do cimento ocasionando expansão e desintegração do concreto (ver melhor explicação adiante). São minerais reativos: opala, calcedônia, riolitos, andusitos, cristobalitas.

Dados experimentais fixam em 0,6% o teor máximo de álcalis para os cimentos que serão usados com agregados que contenham estes minerais.

1 Agregados leves: utilizados para a produção de concretos leves. A pequena massa unitária é devida à microestrutura celular ou altamente porosa do agregado.

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b) Resistência Mecânica

b.1. à compressão : a resistência varia conforme o esforço de compressão se exerça paralela ou perpendicularmente ao veio da pedra. O ensaio se faz em corpos-de-prova cúbicos de 4 cm de lado.

As rochas ígneas, assim como a escória de alto forno resfriada ao ar, apresentam resistências

médias à compressão da seguinte ordem:

Sob o aspecto de resistência à compressão, estes materiais não apresentam qualquer restrição ao seu emprego no preparo de concreto normal, pois tem resistência muito superior às máximas dos concretos.

As rochas sedimentares apresentam resistência um pouco abaixo das ígneas.

b) ao desgaste : a pasta de cimento e água não resiste ao desgaste . Quem confere esta propriedade aos concretos é o agregado.

Ao desgaste superficial dos grãos de agregado quando sofrem “atrição”, dá-se o nome de

abrasão. A resistência à abrasão mede, portanto, a capacidade que tem o agregado de não se alterar quando manuseado (carregamento, basculamento, estocagem). Em algumas aplicações do concreto, a resistência à abrasão é característica muito importante, como por exemplo, em pistas de aeroportos, em vertedouros de barragens e em pistas rodoviárias, pois o concreto sofre grande atrição.

A resistência à abrasão é medida na máquina “Los Angeles”, que consta, em essência, de

um cilindro oco, de eixo horizontal, dentro do qual a amostra de agregado é colocada juntamente com esferas de ferro fundido. A NBR 6465 trata do ensaio à abrasão, dando as características da máquina e das cargas de agregado e esferas de ferro. O cilindro é girado durante um tempo determinado, sofrendo o agregado atrição e também certo choque causado pelas esferas de ferro. Retirada do cilindro, a amostra é peneirada na peneira de 1,7mm; o peso do material que passa, expresso em porcentagem do peso inicial, é a “Abrasão Los Angeles”.

c) Durabilidade – o agregado deve apresentar uma boa resistência ao ataque de elementos

agressivos. O ensaio consiste em submeter o agregado à ação de uma solução de sulfato de sódio ou

magnésio, determinando-se a perda de peso após 5 ciclos de imersão por 20 horas, seguidas de 4 horas de secagem em estufa a 105°C.

É de 15% a perda máxima admissível para agregados miúdos e de 18% para agregados graúdos, quando for usada uma solução de sulfato de magnésio.

Rochas Resistência à Compressão

Granito ( Serra da Cantareira, SP ) 154 MPa

Granito ( RJ ) 120 MPa

Basalto 150 MPa

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1.4) Principais propriedades físicas dos agregados:

a) Massa específica

Massa Específica! O que é isto?

Para efeito de dosagem do concreto, é importante conhecer o volume ocupado pelas partículas do agregado, incluindo os poros existentes dentro das partículas, portanto somente é necessário a determinação da massa específica do agregado.

A massa específica é definida como a massa do material por unidade de volume, incluindo os poros

internos das partículas. Para muitas rochas comumente utilizadas, a massa específica varia entre 2600 e 2700 kg/m3.

Massa Específica (kg/m3)

Granito 2690

Arenito 2650

Calcário 2600

Da amostra representativa, colhida de acordo com a NBR 7216, pesam-se 500g de areia seca, coloca-se

água no interior do frasco até sua marca padrão de 200 ml; introduz-se cuidadosamente o material. A água subirá no gargalo do frasco até uma certa marca (L); faz-se essa leitura e do valor obtido diminuem-se os 200 ml, obtendo-se, assim, o valor absoluto de areia; dividindo-se o peso dos 500g de areia pelo volume achado, teremos a massa específica real ou peso específico real.

lkgL

M.E /200

500

Para que serve a massa específica? Seja o traço em peso de um concreto, para materiais secos (traço de um concreto define a proporção unitária entre seus materiais constituintes, considerando-se o cimento como unidade de medida): Cimento: 1 kg Areia: 2,8 kg Pedregulho: 4,8 kg Água: 0,7 kg Conhecendo-se as massas específicas desses materiais: Cimento: 3,10 kg/dm3

Areia: 2,62 kg/dm3

Pedregulho: 2,65 kg/dm3

Água: 1 kg/dm3

Temos os volumes de “cheios” deste material: Cimento: 1 / 3,10 = 0,32 dm3 = 0,32 litros Areia: 2,8 kg / 2,62 kg/dm3= 1,07 dm3 = 1,07 litros Pedregulho: 4,8 kg / 2,65 kg/dm3 = 1,81 dm3 = 1,81 litros Água: 0,7 kg / 1 kg/dm3 = 0,7 dm3 = 0,7 litros

Se com 1 kg de cimento, empregando-se as proporções de areia e pedregulho especificadas anteriormente, obtém-se 3,90 l de concreto, para 1 m3 de concreto (1000l) serão precisos:

1 x 1000 = 256 kg de cimento. 3,90

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b) Massa Unitária

Massa Unitária! O que é isto?

Segundo a NBR 7810 a massa unitária é a massa da unidade de “volume aparente” do agregado, isto é, incluindo na medida deste volume os vazios entre os grãos. A importância de se conhecer a massa unitária aparente vem da necessidade, na dosagem de concretos, de transformar um traço em massa para volume e vice-versa, ou também, para cálculos de consumo de materiais a serem empregados no concreto. Definindo massa unitária de outra maneira, poderíamos dizer que massa unitária é definida como a massa das partículas do agregado que ocupam uma unidade de volume, tal fenômeno surge porque não é possível empacotar as partículas dos agregados juntas, de tal forma que não exista espaços vazios. O termo massa unitária é assim relativo ao volume ocupado por ambos: agregados e vazios. A massa unitária aproximada dos agregados comumente usados em concreto normal varia de 1300 a 1750 kg/m3.

Sua determinação deverá ser feita em recipiente, com forma de paralelepípedo, de volume nunca inferior a 15 litros.

Quanto ao enchimento do recipiente, o material deverá ser lançado de uma altura que não exceda a 10 cm da boca. Após cheio, a superfície do agregado é rasada e nivelada com uma régua. No caso do agregado graúdo, a superfície é regularizada de modo a compensar as saliências e reentrâncias das pedras.

A massa unitária, expressa em kg/dm3, é obtida pelo quociente:

recipientedoCapacidade

taracheiorecipientedoMassaM.U

Para que serve a massa unitária? Seja o traço em massa de concreto com materiais secos: Cimento: 1 kg Areia: 2,8 kg Pedregulho: 4,8 kg Conhecendo-se as massas unitárias ou aparentes para: Cimento: 1,1 kg/dm3

Areia: 1,4 kg/dm3

Pedregulho: 1,6 kg/dm3

Temos o traço em volume correspondente: Cimento: 1 kg /1,1 kg/dm3 = 0.90 dm3

Areia: 2,8 kg / 1,4 kg/dm3= 2,00 dm3 Pedregulho: 4,8 kg / 1,6 kg/dm3 = 3,00 dm3 Como em todo traço unitário de concreto o cimento é sempre a unidade de medida, dividiremos, neste caso, os resultados encontrados por 0,90:

Cimento: 0.90 dm3 / 0,90 = 1,00 dm3

Areia: 2,00 dm3 / 0,90 = 2,22 dm3 Pedregulho: 3,00 dm3 / 0,90 = 3,33 dm3 Traço transformado para volume: 1,00 : 2,22 : 3,33

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Exercício: 1) Um pedreiro misturou 25 kg de cimento com 80 kg de areia úmida (h = 3%) e 12 litros de água. Pergunta-se: a) Qual o volume de argamassa que ele tem para trabalhar? b) Qual a relação a/c em massa da mistura? c) Sabendo-se que a obra vai precisar de 5,17m3 de argamassa, quantos caminhões de 5m3 de areia terei que comprar? Dados:

Massa Unitária (kg/dm3) Massa Específica (kg/dm3) Cimento 1,12 3,10

Areia seca 1,50 2,65

Água - 1,00

Resolução:

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GABARITO DO EXERCÍCIO:

1ª Questão

30,0517m3dm51,714,3329,318,06VaVasVcargamassadetotalVolume

3dm8,06

3dm

kg3,10

kg25

específicaMassa

cimentodeMassaVccimentodeVolume

dm14,332,3312(Va)águadetotalVolume

águakg2,3377,6780PasPah(Pa)águadePeso

3dm29,31

3dm

kg2,65

kg77,67

específicaMassa

secaareiaMassa(Vas)secaareiadeVolume

secaareiadekg77,671,03

80

100

31

80

100

h1

80Pas

100

h1

(Pah)úmidaareiaPeso(Pas)secaareiaPeso

específicaMassa

amostradaMassacheiosdeVolme

cheiosdeVolume

amostradaMassaM.E.a)

b) Para produzir 51,7 dm3 de argamassa, necessitamos de 77,67 kg de areia seca.

51,7 dm3 de argamassa 77,67 kg de areia seca

5170 dm3 7767 kg de areia seca Para calcularmos o volume de areia seca, basta dividirmos a massa de areia pela sua massa unitária: Vas = 7767 / 1,50 = 5178 dm3 = 5,178 m3

1 caminhão 5 m3

x caminhão 5,178 m3 x = 1,0356 caminhão.

0,5725

14,33

cimento

água

caRelaçãob)

5170 dm3 = 5,17 m3

de 177

c) Índice de Vazios: é a relação entre o volume total de vazios e o volume total de grãos.

g

v

VV

i

No caso dos agregados miúdos o espaço intergranular é menor que nos agregados graúdos, porém a quantidade destes espaços vazios é bastante superior, por isso podemos dizer que os totais de espaços vazios nos agregados miúdos e graúdos independem do tamanho máximo dos grãos. A mistura de agregados miúdos e graúdos, entretanto, apresentará, sempre, um menor volume de vazios.

d) Compacidade (c): é a relação entre o volume total ocupado pelos grãos e o volume total do

agregado.

e) Finura: quando um agregado tem seus grãos de menor diâmetro que um outro, diz-se que ele

tem maior finura. f) Área específica: é a soma das áreas das superfícies de todos os grãos contidos na unidade de

massa do agregado. Admite-se para área da superfície de um grão, a área da superfície de uma esfera de igual diâmetro; o grão real tem, contudo, superfície de área maior que a esfera. A forma dos grãos de brita é irregular e sua superfície extremamente rugosa; para a mesma granulometria, os agregados com grãos mais regulares têm menor superfície específica.

a

g

V

Vc

Agregado Miúdo

Agregado Graúdo

de 177

1.5) Outras propriedades: Coesão: coesão de um material granular é a resistência ao cisalhamento quando o material não

está sujeito à compressão. A coesão é desprezível nos agregados graúdos; as areias apresentam, quando úmidas, uma resistência ao cisalhamento causada pela tensão capilar da água, que é chamada coesão aparente. Quando secas ou saturadas, as areias não têm coesão.

Fragilidade: propriedade dos materiais de se fraturarem sob pequena tensão, sem deformação

perceptível. Maleabilidade: propriedade dos materiais de se deformarem fácil e extensamente sob baixa

tensão. Ex. argila. Tenacidade: propriedade dos materiais, entre a fragilidade e maleabilidade, de se fraturarem sob

alta tensão, com pequena ou média deformação. O granito é rocha mais tenaz que o basalto.

1.6) Agregados Naturais: 1.6.1) Areia natural: considerada como material de construção, areia é o agregado miúdo. A areia pode originar-se de rios, de cavas (depósitos aluvionares em fundos de vales cobertos

por capa de solo) ou de praias e dunas. As areias das praias não são usadas, em geral, para o preparo de concreto por causa de sua

grande finura e teor de cloreto de sódio. O mesmo ocorre com as areias de dunas próximas do litoral.

Utilizações da areia natural:

Preparo de argamassas;

Concreto betuminoso – juntamente com fíler, a areia entra na dosagem dos inertes do concreto betuminoso e tem a importante propriedade de impedir o amolecimento do concreto betuminoso dos pavimentos de ruas nos dias de intenso calor;

Concreto de cimento (constitui o agregado miúdo dos concretos);

Pavimentos rodoviários: constitui o material de correção do solo;

Filtros – devido a sua grande permeabilidade, a areia é utilizada para a construção de filtros, destinados a interceptar o fluxo de água de infiltração em barragens de terra e em muros de arrimo.

1.6.2) Seixo rolado ou cascalho: também denominado pedregulho, é um sedimento fluvial de

rocha ígnea, inconsolidado, formado de grãos de diâmetro em geral superior a 5 mm, podendo os grãos maiores alcançar diâmetros até superiores a cerca de 100 mm. O cascalho também pode ser de origem litorânea marítima.

O concreto executado com pedregulho é menos resistente ao desgaste e à tração do que aquele fabricado com brita, na proporção 1 para mais ou menos 1,20.

de 177

O pedregulho deve ser limpo, quer dizer, lavado antes de ser fornecido. Deve ser de granulação diversa, já que o ideal é que os miúdos ocupem os vãos entre os graúdos.

1.7) Agregados Artificiais: 1.7.1) Definições: a) Pedra britada: agregado obtido a partir de rochas compactas que ocorrem em jazidas, pelo

processo industrial da fragmentação controlada da rocha maciça. Os produtos finais enquadram-se em diversas categorias.

Segundo classificação do autor Falcão Bauer em seu livro “Materiais de construção”

Denominação Diâmetro (mm)

Brita 0 1,2 a 9,5

Brita 1 4,8 a 19

Brita 2 19 a 38

Brita 3 25 a 50

Brita 4 50 a 76

b) Areia de brita ou areia artificial: agregado obtido dos finos resultantes da produção da brita,

dos quais se retira a fração inferior a 0,15 mm. Sua graduação é 0,15 /4,8mm. c) Fíler: agregado de graduação 0,005/0,075mm. Seus grãos são da mesma ordem de grandeza

dos grãos de cimento e passam na peneira 200 (0,075 mm). É chamado de pó de pedra. O fíler é utilizado nos seguintes serviços:

- na preparação de concretos, para preencher vazios; - na adição a cimentos; - na preparação da argamassa betuminosa; - como espessante de asfaltos fluidos.

d) Bica-corrida: material britado no estado em que se encontra à saída do britador. Pode ser

classificada em primária ou secundária. Será primária quando deixar o britador primário, com graduação aproximada de 0/300mm, dependendo da regulagem e tipo de britador. Será secundária quando deixar o britador secundário, com graduação aproximada de 76mm.

e) Rachão: agregado constituído do material que passa no britador primário e é retido na

peneira de 76 mm. É a fração acima de 76 mm da bica corrida primária. A NBR 9935 define rachão como “pedra de mão”, de dimensões entre 76 e 250 mm.

f) Restolho: material granular, de grãos em geral friáveis (que se parte com facilidade). Pode

conter uma parcela de solo.

de 177

g) Blocos: fragmentos de rocha de dimensões acima do metro, que, depois de devidamente reduzidos em tamanho, vão abastecer o britador primário.

1.7.2) Matéria-prima ou Rochas de origem: Várias são as rochas aptas a serem exploradas para a produção de agregados. Em cada região

haverá rocha de natureza tal que mais vantajosa se mostre para o tipo de agregado que se queira produzir. Dentre as rochas mais comumente exploradas estão:

a) Granito: rocha plutônica ácida (75% de sílica), granular macroscópica, de cor cinza.

b) Basalto: rocha vulcânica básica (50% de sílica) de cor cinza escura. c) Gnaisse: rocha metamórfica, granular macroscópica. d) Calcário: rocha sedimentar constituída de mais de 50% de carbonato de sódio. e) Arenito: rocha sedimentar proveniente da consolidação de sedimentos arenosos. Suas

características físicas são muito dispersas. Só os mais consistentes prestam-se ao preparo de agregados, quando então suas características físicas estão mostradas na tabela abaixo.

f) Escória de alto-forno: resíduo da produção de ferro gusa em altos-fornos, composto de aglomeração de vários óxidos, principalmente de cálcio e silício. Suas características são da seguinte ordem de grandeza:

- massa específica: 2400 kg/m3 - massa unitária: 1100 kg/m3

g) Hematita: É o óxido de ferro (Fe2O3). Usada em concretos pesados.

Ordens de grandeza das constantes físicas

Rochas Massa

específica kg/m3

Taxa de ruptura sob compressão

(MPa)

Taxa de ruptura sob

flexão (MPa)

Taxa de ruptura

sob tração (MPa)

Módulo de

elasticidade (MPa)

Coeficiente de

Poisson

Granito 2700 90 30 10 34000 0,28

Basalto 2900 140 - 180 33 - 80 15 34000–

80000 0,28

Gnaisse 2800 90 - 110 - - 46000-

66000 0,23

Calcário 2800 160 20 8 74000 0,23

Arenito 2300 – 2700 50 - 180 19 - 20000 0,1

de 177

1.7.3) Brita ou pedra britada: a) Propriedades físicas:

Média Desvio (%)

Resistência à compressão (MPa) 120* 47

Resistência à abrasão, % 26,3* 16

Massa específica, kg/m3 2698 2

Resistência ao choque, % 16,7 24

Porosidade, % 0,6* 15

Absorção de água, % 0,26 30

Grãos cubóides, % 79 6

Material pulverulento, % 0,28 38

Argila em torrões, % 0 -

Partículas macias e friáveis, % 1,36 118

Resistência aos sulfatos, % 0,33 69

* O granodiorito gnáissico apresenta desvios em relação às demais pedreiras nas seguintes

características: Resistência à compressão: 81 MPa; resistência à abrasão: 41,3%; porosidade: 1,0%. Estes valores não foram, naturalmente, considerados para o cálculo das médias citadas na tabela acima e marcadas com um asterisco.

A compacidade de um agregado depende, primeiramente, de sua distribuição granulométrica e,

em seguida, da forma dos grãos, que, por sua vez, é função da natureza da rocha e, no caso dos agregados industrializados, do tipo dos britadores. Na pedra britada, verifica-se que todas as graduações provenientes de uma mesma rocha têm praticamente a mesma compacidade.

Rocha Densidade (kg/dm3)

Massa unitária (kg/dm3) Desvio padrão (%) Compa- cidade P1 P2 P3 P4 Média P1 P2 P3 P4 Média

Granito 2,660 1,

37 1,38 1,37 1,38 1,357 0,7 0,6 0,9 0,4 0,4 0,517

Granito Gnáissico

2,768 1,

45 1,48 1,44 1,45 1,455 - - - 0,526

Basalto 2,742 1,

41 1,41 1,41 - 1,41 2,7 3,8 4,4 - 3,4 0,514

de 177

b) Usos A NBR 7211, que padroniza a pedra britada nas dimensões hoje consagradas pelo uso, trata de

agregado para concreto. Não obstante isso, e apesar de as curvas granulométricas médias dos agregados comerciais não coincidirem totalmente com as curvas médias das faixas da Norma, emprega-se o agregado em extensa gama de situações:

- Concreto de cimento: o preparo de concreto é o principal campo de consumo da pedra britada. São empregados principalmente o pedrisco, a pedra 1 e a pedra 2. É também usado o pó de pedra, apesar de ter ele distribuição granulométrica não coincidente com a do agregado miúdo padronizado para concreto (areia). A tecnologia do concreto evoluiu, de modo que o pó de pedra é usado em grande escala. - Concreto asfáltico: o agregado para concreto asfáltico é necessariamente pré-dosado, misturando-se diversos agregados comerciais. Isto se deve ao ter ele de satisfazer peculiar forma de distribuição granulométrica. São usados: fíler, areias, pedras 1, 2 e 3. - Argamassas: em certas argamassas de enchimento, de traço mais apurado, podem ser usados a areia de brita e o pó de pedra. - Pavimentos rodoviários: para este emprego, a NBR 7174 fixa três graduações para o esqueleto e uma para o material de enchimento das bases de macadame hidráulico, graduações estas que diferem das pedras britadas. - Lastro de estradas de ferro: este lastro está padronizado pela NBR 5564, e consta praticamente de pedra 3. - Aterros: podem ser feitos com restolho, obtendo-se mais facilmente, alto índice de suporte do que quando se usam solos argilosos. - Correção de solos: usa-se o pó de pedra para correção de solos de plasticidade alta.

1.8) Agregados Industrializados: 1.8.1) Agregados Leves: a) Argila expandida: a argila é um material muito fino, constituído de grãos lamelares de

dimensões inferiores a dois micrômetros, formada, em proporções muito variáveis, de silicato de alumínio e óxidos de silício, ferro, magnésio e outros elementos. Para se prestar para a produção de argila expendida, precisa ser dotada da propriedade de piroexpansão, isto é, de apresentar formação de gases quando aquecida a altas temperaturas (acima de 1000oC). Nem todas as argilas possuem essa propriedade.

O principal uso que se faz da argila expandida é como agregado leve para concreto, seja concreto de enchimento, seja concreto estrutural ou pré-moldado – com resistência de até

fck30MPa. O concreto de argila expandida, além da baixa densidade de 1,0 a 1,8, apresenta muito baixa condutividade térmica – cerca de 1/15 da do concreto de britas de granito.

de 177

Blocos e painéis pré-moldados usando argila expandida prestam-se bem a ser usados como isolantes térmicos ou acústicos, no que são auxiliados pela baixa densidade do material, que pode variar de 6 a 15 kN/m3, contra 26 do concreto de brita de granito ou de basalto.

b) Escória de alto-forno: é um resíduo resultante da produção de ferro gusa em altos-fornos,

constituído basicamente de compostos oxigenados de ferro, silício e alumínio. A escória simplesmente resfriada ao ar, ao sair do alto forno (escória bruta), uma vez britada,

pode produzir um agregado graúdo. Normalmente, após receber um jato de vapor, a escória é resfriada com jatos de água fria, produzindo-se, então, a escória expandida, de que resulta um agregado da ordem de 12,5/32mm. Quando é imediatamente resfriada em água fria, resulta a escória granulada, que permite obter um agregado miúdo de graduação 0/4,8mm, aproximadamente.

A escória granulada é usada na fabricação do cimento Portland de alto-forno. Usa-se a escória expandida como agregado graúdo e miúdo no preparo de concreto leve em peças isolantes térmicas e acústicas, e também em concreto estrutural, com resistência a 28 dias da ordem de 8-20 MPa e densidade da ordem de 1,4.

c) Vermiculita: é um dos muitos minérios da argila. A vermiculita expandida tem os mesmos

empregos da argila expandida. 1.8.2) Agregados Pesados: a) Hematita: a hematita britada constitui os agregados miúdo e graúdo que são usados no preparo

do concreto de alta densidade (dito “concreto pesado”) destinado à absorção de radiações em usinas nucleares (escudos biológicos ou blindagens). O grau de absorção cresce com o aumento da densidade do concreto

c) Barita: pela sua alta densidade, a barita também é usada no preparo de concretos densos.

1.9) Exigências normativas da NBR 7211: 1.9.1) Granulometria: Define a proporção relativa, expressa em porcentagem, dos diferentes tamanhos de grãos que se encontram constituindo um todo. Pode ser expressa pelo material que passa ou pelo material retido por peneira e acumulado. A granulometria dos agregados é característica essencial para estudo das dosagens do concreto. Para caracterizar um agregado é, então, necessário conhecer quais são as parcelas constituídas de grãos de cada diâmetro, expressas em função da massa total do agregado. Para conseguir isto, divide-se, por peneiramento, a massa total em faixas de tamanhos de grãos e exprime-se a massa retida de cada faixa em porcentagem da massa total.

de 177

a) Peneiras (Série Normal e Série Intermediária): conjunto de peneiras sucessivas, que atendem a NBR 5734, com as seguintes aberturas discriminadas:

PENEIRAS

Série Normal Série

Intermediária

76 mm -

- 64 mm

- 50 mm

38 mm -

- 32 mm

- 25 mm

19 mm -

- 12,5 mm

9,5 -

- 6,3

4,8 mm -

2,4 mm -

1,2 -

0,600 -

0,300 -

0,150 -

b) Limites granulométricos do agregado miúdo

Peneira ABNT

Porcentagem, em massa, retida acumulada na peneira ABNT, para a

Zona 1 (muito fina)

Zona 2 (fina)

Zona 3 (média)

Zona 4 (grossa)

9,5 mm 0 0 0 0

6,3 mm 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 7

4,8 mm 0 a 5* 0 a 10 0 a 11 0 a 12

2,4 mm 0 a 5* 0 a 15* 0 a 25* 5* a 40

1,2 mm 0 a 10* 0 a 25* 10* a 45* 30* a 70

0,6 mm 0 a 20 21 a 40 41 a 65 26 a 85

0,3 mm 50 a 85* 60* a 88* 70* a 92* 80* a 95

0,15 mm 85** a 100 90** a 100 90** a 100 90** a 100

* Pode haver uma tolerância de até um máximo de cinco unidades de porcento em um só dos

limites marcados com o * ou distribuídos em vários deles. ** Para agregado miúdo resultante de britamento, este limite pode ser 80.

de 177

d) Limites granulométricos do agregado graúdo A NBR 7211 classifica os agregados graúdos segundo a tabela abaixo:

Peneiras

Porcentagens retidas acumuladas

Classificação (Graduação)

0 1 2 3 4

76 - - - - 0

63 - - - - 0 - 30

50 - - - 0 75 – 100

38 - - - 0 – 30 90 – 100

32 - - 0 75 – 100 95 – 100

25 - 0 0 – 25 87 – 100 -

19 - 0 - 10 75 – 100 95 – 100 -

12,5 0 - 90 – 100 - -

9,5 0 – 10 80 – 100 95 – 100 - -

6,3 - 92 – 100 - - -

4,8 80 – 100 95 – 100 - - -

2,4 95 – 100 - - - -

d) Módulo de finura (Mf): é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um

agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Exemplo:

PENEIRAS (mm) MATERIAL RETIDO (g) % SIMPLES % ACUMULADO

4,8 30 3 3

2,4 70 7 10

1,2 140 14 24

0,6 320 32 56

0,3 300 30 86

0,15 120 12 98

Fundo 20 2 100

= 1000g = 100%

2,77100

98865624103f

M

de 177

Obs. Na tabela anterior todas as peneiras são da série normal, por isso para o cálculo do módulo de finura somou-se todos os percentuais retidos acumulados. Atenção!

Os módulos de finura para a areia variam entre os seguintes limites:

Muito fina: MF < 1,71

Fina: 1,72 < MF < 2,11

Média: 2,12 < MF < 2,71

Grossa: MF > 2,71

A Norma estabelece que os agregados miúdos devam se enquadrar em uma das faixas

granulométricas e que a variação máxima do módulo de finura seja 0,2.

e) Dimensão Máxima (Dm) : grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura de malha quadrada, em mm, da peneira listada na tabela 6, à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Na tabela acima, o diâmetro máximo do agregado é 4,8 mm, pois é na peneira 4,8 mm que o percentual retido acumulado é igual ou imediatamente inferior a 5%.

de 177

Exercício:

1) Na folha anexa, traçar a curva granulométrica do agregado que teve as seguintes massas retidas nas peneiras (em mm): 25 (850g); 19 (2150 g); 12,5 (3300 g); 9,5 (2900 g); 6,3 (500 g); de 4,8 a 0,15 (0 g) e no fundo (300 g). Calcular o módulo de finura e a dimensão máxima. Solução:

Peneiras (mm) Material retido

(g) % simples % acumulado

25 850 8,5 8,5

19 2150 21,5 30

12,5 3300 33 63

9,5 2900 29 92

6,3 500 5 97

4,8 0 0 97

2,4 0 0 97

1,2 0 0 97

0,6 0 0 97

0,3 0 0 97

0,15 0 0 97

Fundo 300 3 100

10000

DM = 32 mm

Mf = 04,7100

9797979797979230

de 177

Curva Granulométrica

4,82,4

48 1/4"

6,3

3/8"

9,5

1/2"

12,5

3/4"

19

1"

25

1 1/4"

32

1 1/2"

38

2"

50

2 1/2"

64

3"

76

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Aberturas ABNT

Pe

rce

nta

ge

m R

eti

da

Ac

um

ula

da

de 177

1.9.2) Forma dos grãos: os grãos dos agregados não tem forma geometricamente definida.

a) Quanto às dimensões: Com relação ao comprimento (l), largura (l) e espessura (e), os agregados classificam-se em alongados, cúbicos, lamelares e discóides, conforme sejam as relações entre as três dimensões, que definem o coeficiente de forma.

Calcários estratificados, arenitos e folhelho tendem a produzir fragmentos alongados e

achatados, especialmente quando são usados britadores de mandíbula no beneficiamento. Aquelas partículas cuja espessura é relativamente pequena em relação as outras duas dimensões são chamadas de lamelares ou achatadas, enquanto aquelas cujo comprimento é consideravelmente maior do que as outras duas dimensões são chamadas de alongadas.

Tabela 5

Coeficiente de forma

Cascalho e areia Material de britagem

Alongado c/l ~1,5 – l/e ~ 1,5 c/l ~ 2 – l/e ~ 2

Cúbico c/l ~ 1,5 – l/e ~ 1,5 c/l ~ 2 – l/e ~ 2

Lamelar c/l ~ 1,5 – l/e ~ 1,5 c/l ~ 2 – l/e ~ 2

Discóide c/l ~ 1,5 – l/e ~ 1,5 c/l ~ 2 – l/e ~ 2

Recomenda-se que:

6elc

2e

l

2l

c

Admite-se no máximo 15% dos grãos de uma amostra não atendendo as relações acima.

Características dos agregados de acordo com a forma dos grãos:

Índice de forma (NBR 7809) – é a relação entre a maior dimensão c (comprimento) e a menor dimensão e (espessura), determinadas por meio de paquímetros (I = c/e). O índice de um agregado é a média ponderada dos índices de 200 grãos obtidos de uma amostra quarteada.

Os grãos cubóides tem I variando entre 0,25 e 0,30; para os grãos lamelares, I 0,05 e para os alongados, I = 0,64; para uma esfera, I = 1,0.

Coeficiente volumétrico (AFNOR) – é a relação do volume V do grão e o da esfera de

diâmetro d, sendo d a maior dimensão do grão.

de 177

É expresso por: Esta definição aplica-se apenas a grãos de diâmetro superior a 6,3mm. Para todo o agregado, o coeficiente é dado por:

Recomenda-se Cv 0,20. No que se refere à textura superficial do agregado, a sua avaliação é feita pelo grau de

polimento ou rugosidade da superfície da partícula, sendo função principalmente da dureza, tamanho do grão e das características dos poros da rocha matriz. Também as ações mecânicas externas colaboram para o aumento ou diminuição da rugosidade.

Normalmente a simples inspeção visual é uma solução bem eficaz para a avaliação da textura superficial, uma vez que os métodos da medida da rugosidade são muito laboriosos e pouco difundidos.

Quanto à influência da forma e textura superficial do agregado nas propriedades do concreto,

a trabalhabilidade e a resistência mecânica parecem ser as mais afetadas. No que diz respeito às resistências mecânicas do concreto endurecido, observou-se que a

forma da partícula e a sua textura superficial exercem aí grande influência. A resistência à tração na flexão é mais afetada do que à compressão, e os efeitos da forma e textura tornam-se particularmente significantes no caso de concretos de alta resistência, típicos de pavimentos.

b) Quanto à conformação da superfície: * Partículas formadas por desgaste superficial contínuo tendem a ser arredondadas, pela perda

de vértices e arestas, como é o caso das areias e seixos rolados formados nos leitos dos rios, e também nos depósitos eólicos em zonas marítimas, tendo geralmente uma forma bem arredondada. Agregados de rochas britadas possuem vértices e arestas bem definidos e são chamados angulosos.

- angulosos: quando apresentam arestas vivas e pontas (britas); - arredondados: quando não apresentam arestas vivas (seixos).

c) Quanto à forma das faces:

- conchoidal: quando tem uma ou mais faces côncavas; - defeituoso: quando apresentam trechos convexos.

A forma dos grãos tem efeito importante no que se refere à compacidade, à trabalhabilidade e ao ângulo de atrito interno.

3d

V1,9C

I = 6V = 1,9 V

d3 d3

de 177

A influência da forma é mais acentuada nos agregados miúdos. Argamassas de revestimento, por exemplo, se preparadas com areia artificial, ficam tão rijas que não se podem espalhar com a colher, constituindo o que se chama de argamassas duras. Os agregados naturais têm grãos cubóides, de superfície arredondada e lisa, contra as superfícies angulosas e extremamente irregulares dos grãos dos agregados industrializados. Apresentam, além disso, maior resistência à desgraduação (alteração da distribuição granulométrica por quebra de grãos). O cascalho apresenta 92,28% de grãos cúbicos, contra 70 a 90% na brita de basalto. Tornam as argamassas mais trabalháveis que os artificiais. Nos agregados artificiais, a forma dos grãos depende da natureza da rocha e do tipo de britador. O granito produz grãos de melhor forma que o basalto, que produz apreciável quantidade de grãos lamelares. Concretos preparados com agregados de britagem exigem 20% mais água de amassamento do que os preparados com agregados naturais, sendo os grãos lamelares os mais prejudiciais. Apesar disso, concretos de agregados de britagem têm maiores resistências ao desgaste e à tração, devido a maior aderência dos grãos à argamassa. 1.9.3) Substâncias nocivas: são aquelas existentes nas areias ou britas que podem afetar alguma propriedade desejável no concreto fabricado com tal agregado. a) Reatividade Álcali-Agregado (ou Reatividade Potencial): as reações álcali-agregado são

processos químicos que envolvem os álcalis do cimento e agregados cujas características minerais ou texturais os tornam reativos. Seus produtos são géis alcalinos e materiais cristalinos expansivos que, desenvolvendo-se em fissuras e vazios da argamassa e, eventualmente, dos agregados, promovem a abertura e propagação das descontinuidades, com conseqüente aumento da permeabilidade e diminuição da resistência química do concreto a agentes externos. Por serem processos químicos favorecidos pela variação de umidade, ocorrem preferencialmente em concretos de barragens. A caracterização das reações álcali-agregado através de seus produtos permite avaliar o grau de comprometimento da estrutura e balizar eventuais ações para minimização dos danos decorrentes. Experimentalmente, o teor máximo de álcalis para os cimentos é determinado em 0,6% quando os agregados utilizados para produção de concretos contiverem tais minerais.

b) Teor de cloretos (encontrados nas areias de dunas e praias): os cloretos têm efeito danoso

em concretos destinados à estruturas armadas, porém são utilizados como aceleradores de pega. O cloreto ataca o aço das armações de modo que a seção reta de uma barra pode crescer até 16 vezes o tamanho original, lascando o concreto e expondo a armação, reduzindo a capacidade de trabalho das peças estruturais. O teor máximo de cloreto de sódio é 0,08% do peso da areia.

c) Argila em torrões: partículas presentes nos agregados, suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os dedos polegar e indicador, (nos agregados miúdos o máximo é de 1,5%, em peso seco).

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d) Material pulverulento: material impalpável que pode ser encontrado na superfície dos grãos do agregado graúdo, o qual pode prejudicar a aderência da argamassa, reduzindo o desempenho do concreto. Nos concretos submetidos ao desgaste superficial, o percentual máximo em peso de material pulverulento é de 3,0% e para os demais concretos, 5%. e) Materiais friáveis e materiais carbonosos: (constituídos de partículas de carvão, madeira e matéria vegetal sólida, é permitido um máximo de 0,5% para concretos onde a aparência é importante e de 1,0 % para os demais concretos), assim como a argila em torrões pode desfazer-se com a pressão dos dedos. f) Fragmentos macios e friáveis: alteram a distribuição granulométrica e introduzem material de alta absorção de água, o que altera a trabalhabilidade e a resistência do concreto. g) Óleos: podem atacar quimicamente o concreto. Penetram nos poros do concreto seco e, por sua ação lubrificante reduzem a resistência do mesmo, podem destruir a aderência entre a argamassa, os grãos e a armação, resultando na desagregação do concreto.

1.10) Umidade e inchamento do agregado miúdo a) Umidade: Os vazios do agregado miúdo podem tornar-se parcial ou totalmente cheios de água. Se parcialmente cheios, o agregado diz-se úmido se, completamente cheios, o agregado diz-se saturado. A absorção de água é devida aos poros existentes no material dos grãos.

Condições de umidade dos Agregados:

De acordo com a figura acima, podemos descrever:

- Agregado seco em estufa: isento de umidade livre, quer seja na superfície externa ou umidade interna, expelidas pelo calor. Toda a água “evaporável” do agregado foi removida pelo aquecimento a 100oC.

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- Agregado seco ao ar: sem umidade superficial, mas com alguma umidade interna; - Agregado saturado com superfície seca (sss): o agregado é considerado na condição de

sss quando, durante o amassamento, não absorver nenhuma parte da água adicionada nem contribuir com nenhuma de sua água contida na mistura. Qualquer agregado na condição de sss possui água absorvida (água mantida à superfície por ação físico-química) na sua superfície, desde que esta água não possa ser removida facilmente do agregado. Esta condição (sss) também pode ser descrita como sendo a fase em que todos os poros permeáveis estão preenchidos e não há um filme de água na superfície;

- Agregado saturado: com água livre em excesso, o que contribui para alterar o teor de água da mistura (há umidade livre na superfície do agregado).

Capacidade de absorção: é a quantidade total de água requerida para trazer um agregado da condição seca em estufa para a condição sss. Absorção efetiva: é definida como a quantidade de água requerida para trazer o agregado da condição seca ao ar para a condição sss. Umidade superficial: é a quantidade de água em excesso além da requerida para a condição sss (veja adiante mais alguns detalhes). A absorção e a umidade superficial do agregado são de grande importância nas pesquisas de concreto, pois estão diretamente ligadas à quantidade de água de amassamento. Para um mesmo agregado, maior absorção indica maior porosidade, maior grau de alteração e menor massa específica. Para efeito de dosagem, caracterização de propriedades e fabricação de concreto, o agregado deve ser considerado na condição de saturado com superfície seca (sss), que é a condição em que não absorve nem libera água livre em sua superfície, não alterando assim a quantidade de água de amassamento do concreto. A umidade dos agregados miúdos nos canteiros de obra varia de 2 a 7%, correspondendo ao inchamento que pode variai de 20 a 30% e que depende também da granulometria do material. b) Inchamento nos agregados miúdos: Nos agregados miúdos, os tamanhos dos vazios podem ser da ordem, ou até menores, que a espessura da película de água de adsorção (água que adere às superfícies dos grãos). Por isso, o agregado pode ter seus grãos afastados uns dos outros pela película de água. É o fenômeno do inchamento. Nos agregados graúdos, os tamanhos dos vazios são muito maiores que a espessura da película de água, não ocorrendo o inchamento. Podemos então dizer que inchamento é o aumento de volume que sofre a areia seca ao absorver água. Esse fenômeno deve ser levado em consideração na medida do volume da areia para os traços de concreto em volume. O efeito do inchamento da areia pode influir em até 30% na medição de seu volume. Traçando-se a curva de inchamento da areia que está sendo utilizada numa obra, pode-se conhecer a qualquer momento o seu inchamento com a determinação da umidade. A curva terá a seguinte função:

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f(h)I em porcentagem

Inchamento da areia em função da umidade

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Algumas fórmulas para o cálculo de umidade e inchamento nos agregados miúdos:

c) Inchamento Máximo e Umidade Crítica A figura abaixo mostra o que ocorre com a areia absolutamente seca (h=0,00%) ao absorver água.

C = Inchamento Crítico B = Define a Umidade Crítica

Observações sobre o gráfico acima:

Considerando o crescimento do teor de umidade a partir do valor nulo, verificamos que o coeficiente de inchamento cresce rapidamente, no entanto tal crescimento anula-se ao ser

as

asahi

V

VVC

ah

ah

ahd

PV

1)C(1d

dC h

ah

as

i

100P

Ph%

secaareia

água

100

hCh

asahágua PPP

as

as

asd

PV

100V

VVI%

as

asah

100

h1PP asah

100

I1VV asah

h% = percentual de umidade

I% = percentual de inchamento

Vah= volume de areia úmida

Vas = volume de areia seca

Pah = peso de areia úmida

Pas = peso de areia seca

das = massa unitária da areia seca

dah = massa unitária da areia úmida

Ci = coeficiente de inchamento

Ch = coeficiente de umidade

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atingido um determinado teor de umidade, o que depende da natureza e da granulometria da areia.

Quando o teor de umidade aumenta ainda mais a partir deste ponto, o coeficiente de inchamento diminui até alcançar um valor limite, quando a areia não mais absorve água (areia saturada). No caso do gráfico acima, o máximo valor de I, foi alcançado com 6% de umidade, o chamaremos então de inchamento máximo (pelo gráfico I=1,40).

Conceituamos de umidade crítica o teor de umidade a partir do qual o crescimento do coeficiente de inchamento é muito pequeno.

Segundo a NBR 6467, para calcularmos a umidade crítica e o inchamento crítico devemos proceder da seguinte maneira:

Ligamos o ponto A à origem das coordenadas;

Traçamos a reta DB paralela à AO e tangente à curva do inchamento, obtendo-se o ponto B, o qual define a umidade crítica (B = 4,2%);

Para obter o ponto C sobre a curva do inchamento, o qual define o inchamento crítico, traçamos uma reta perpendicular ao eixo x, na direção do ponto B.

Denominaremos inchamento médio o valor do inchamento igual à média aritmética dos valores do inchamento máximo (1,40) e o correspondente ao do ponto C (1,38), portanto o inchamento médio será 1,39.

1.11) Outros índices de qualidade: a) Resistência à Tração: a resistência à tração também depende da direção do esforço,

relativamente ao veio da pedra. É determinada pelo ensaio diametral, em que um corpo-de-prova cilíndrico é submetido a um esforço perpendicular ao eixo do cilindro. Sua ordem de grandeza oscila de 10 a 15 MPa.

b) Esmagamento: quando o agregado é submetido à compressão, os grãos podem se fraturar,

alterando a distribuição granulométrica. O ensaio de esmagamento, conforme a NBR 9938, submete o agregado 9,5/12,5 a um esforço de compressão de 21,5 MPa, causando o fraturamento dos grãos assim como o arredondamento de pontas e arestas, dependendo da friabilidade do material ensaiado.

c) Resistência ao choque: o ensaio consiste em deixar cair sobre o corpo-de-prova (cubo de 4 cm

de lado) um peso de 45 N (4,5 kg) tantas vezes quantas necessárias para esmagar o choque. Nas alvenarias, resistências da ordem de 1 kJ/m2 (102 kgm/m2) são mais do que suficientes; nas guias de calçadas devem ser da ordem de 1530 kgm/cm2).

d) Friabilidade: tendência do material a se desagregar quando submetido a tensão, mesmo

moderada. Alguns fragmentos de alteração de granito são muito friáveis, esmigalham-se facilmente.

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1.12) Leituras Complementares:

Argamassas

A eficiência de uma argamassa, seja para alvenaria, revestimento ou piso, depende da qualidade da cal e

areia, como também da aplicação de traços certos para cada serviço específico.

O costume nas obras é usar alguns poucos traços diferentes para uma variedade de serviços, adicionando

uma quantidade maior ou menor de cimento.

Os constituintes:

a) Cimento: deve ser de fabricação recente, indicadas as quantidades em sacos de 50 kg.

b) Cal: com poucas exceções de obras menores, usa-se quase exclusivamente cal hidratada, em sacos de 20 quilos.

c) Areia: já que para os diversos tipos de aplicação das argamassas usam-se areia limpa de granulação fina,

média, grossa ou média comum, contendo um pouco de argila e impureza, a quantidade a ser usada também

depende do grau de umidade da areia, nas dosagens das argamassas. Em seguida são usadas as designações dos

diversos tipos de areia:

G = grossa

M = média

F = fina (peneirada)

C = comum

L = lavada

A quantidade de areia pode ser indicada em altura de caixas (padiolas) com base de 45 x 35 cm. Para

facilitar a medida de 1/2 caixa, marcar internamente a metade da altura com uma ripa triangular.

O grau de umidade da areia pode ser considerado seco quando esta ficou muito tempo exposta ao sol ;

com 3% de umidade, quando a areia com sua umidade original estava depositada em tempo nublado; e 5% de

umidade em tempo chuvoso.

A umidade é medida em relação ao peso da areia seca.

Preparação da argamassa:

As argamassas devem ser preparadas mecanicamente ou manualmente quando a quantidade for

insuficiente para justificar o uso de um misturador.

O amassamento precisa ser contínuo e durar um minuto e meio, a contar do momento em que todos os

componentes da mistura, inclusive a água, tenham sido lançados no misturador.

O amassamento manual é feito em masseiras, tabuleiros ou superfícies planas impermeáveis e resistentes.

Mistura-se normalmente a seco os agregados, revolvendo-se os materiais com pá, até que a mescla adquira

coloração uniforme.

Dá-se então à mistura forma de cone e adiciona-se, paulatinamente, a água necessária no centro da

cratera assim formada. O amassamento é processado com o devido cuidado para se evitar perda de água ou

segregação dos materiais, até se conseguir uma massa homogênea de aspecto uniforme e consistência plástica

adequada.

Serão preparadas quantidades de argamassa na medida das necessidades dos serviços a executar em cada

etapa, de maneira a evitar o endurecimento antes do emprego.

As argamassas contendo cimento devem ser usadas dentro de duas horas e meia, a contar do primeiro

contato do cimento com água. Nas argamassas de cal, contendo pequena proporção de cimento, a sua adição se

realiza no momento do emprego.

Não utilizar argamassa que apresente vestígios de endurecimento. É expressamente vedado reamassá-la.

Não é admitido mesclar o cimento Portland com gesso, dada a incompatibilidade desses materiais.

Argamassas de gesso necessitam de um aditivo retardador de pega.

Esta leitura complementar foi retirada do livro

“Manual Prático de Materiais de Construção”

do autor Ernesto Ripper, editora Pini.

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Falando um pouco sobre areia para concreto

Deve-se dar especial atenção ao uso dos agregados no concreto e nas argamassas, considerando que o maior

volume destes elementos importantes de uma construção é formado por estes agregados, que são materiais menos

homogêneos, usados no canteiro de obra.

Além da necessidade de verificar a qualidade da matéria-prima e da escolha das dimensões e das proporções

entre miúdos e graúdos, uma especial atenção deve ser dada às impurezas ainda que admissíveis, conforme suas

quantidades e as diversas aplicações.

As impurezas podem ser húmus, torrões de argila, ramos, carvão, .... Húmus prejudica a pega e o

endurecimento do concreto, diminuindo sua resistência. O ácido húmico neutraliza a água da argamassa e forma

uma película sobre os grãos de areia, diminuindo a aderência com a pasta de cimento ou cal. Torrões de argila têm

pouca resistência e originam vazios que diminuem a resistência do concreto e a eficiência da argamassa. Carvão

pode intumescer (endurecer), rachar e desagregar o concreto e perturbar o endurecimento do concreto e

argamassa. Veremos adiante um pouco mais sobre as impurezas nos agregados-

Areia para concreto

A areia para concreto deve ser grossa, lavada e limpa. A areia fina não é recomendável, pois compromete a

resistência do concreto.

Além das impurezas já assinaladas, não deve haver mica e partículas vegetais. Impurezas com teor maior do

que 3% em volume, sendo material carbonoso no máximo 1%, para concreto comum, e 0,5% para concreto

aparente, prejudicam a qualidade do concreto.

A cor escura da areia é indício de material orgânico, exceto quando esta se origina de rochas escuras. Antes do

uso da areia, deve-se diariamente verificar o seu teor de umidade, para determinar a variação da quantidade de

areia e da água a ser usada na dosagem. Veja abaixo:

- Quando a areia chega do porto em tempo seco, pode-se considerar o aumento do volume da areia em 3%, em

tempo chuvoso, em 5%.

- No caso de concreto aparente, deve-se usar sempre a mesma qualidade de areia e do mesmo fornecedor, para

evitar alteração da coloração do concreto aparente.

- Argila e silte envolvem os grãos dos agregados, formando películas que não se separam durante a mistura,

reduzindo a aderência entre a pasta e a areia, em detrimento da resistência do concreto e aumentando sua

retração,

Quanto ao transporte:

No recebimento da areia deve-se considerar que, durante o transporte no caminhão, a areia se assente,

diminuindo o volume a fornecer. Por esse motivo o pessoal do caminhão revolve a areia antes de chegar ao

canteiro. Assim sendo, não se pode calcular a quantidade certa em volume de areia fornecida. O volume de areia

deve ser medido na boca da betoneira.

A descarga deve ser feita diretamente na boca larga dos depósitos de agregados.

Quanto a estocagem:

O depósito de areia deve ser feito em terreno seco e plano, com proteção contra invasão de água durante as

chuvas. Para não dispersar areia, recomenda-se fazer em volta deste depósito uma barreira de tábuas. Se houver

chuvas fortes e prolongadas, convém cobrir a areia com uma manta plástica.

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BIBLIOGRAFIA:

- Materiais de construção; Falcão Bauer.

- Concreto – Estrutura, propriedades e materiais; Kumar Mehta e Paulo Monteiro.

- Manual prático de Materiais de construção; Ernesto Ripper; Editora Pini.

- Normas Técnicas (NBR 7211)

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ENSAIOS DE LABORATÓRIO - AGREGADOS

DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DE AGREGADOS PARA CONCRETOS E ARGAMASSAS (Este texto teve como base as normas NBR 7217 e

NBR 7211) 1. OBJETIVO Caracterizar os agregados quanto ao tamanho e à distribuição de suas partículas. 2. DEFINIÇÕES 2.1. SÉRIE DE PENEIRAS NORMAL E INTERMEDIÁRIA São um conjunto de peneiras sucessivas caracterizadas pelas aberturas da malha.

2.2. DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA (DMC) Corresponde à abertura nominal, em mm, da malha da peneira da série normal ou intermediária na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. 2.3. MÓDULO DE FINURA Soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras série normal, dividida por 100. O módulo de finura é uma grandeza adimensional e deverá ser apresentado com aproximação de 0,01. 3. APARELHAGEM

Balança com resolução de 0,1% da massa da amostra de ensaio;

Estufa para secar a amostra;

Peneiras das séries normal e intermediária, tampa e fundo;

Pincel

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4. PROCEDIMENTO

A amostra para o ensaio deverá ser colhida no canteiro de obra, tendo-se o cuidado de colher material de diferentes locais onde o agregado está armazenado, tendo em vista sempre sua representatividade;

No laboratório, a amostra deverá ser colocada em estufa para posterior quarteamento. Este procedimento garantirá uma amostra representativa. O ensaio deverá ser realizado com duas amostras.

A massa mínima, por amostra de ensaio é estimada de acordo com a tabela abaixo, onde a DMC é estimada. Após o ensaio, deve-se verificar se houve compatibilidade entre a DMC real com as massas utilizadas nas amostras.

Encaixam-se as peneiras observando-se a ordem crescente (base para topo) da abertura das malhas.

Coloca-se a amostra na peneira superior e executa-se o peneiramento, que pode ser manual ou mecânico.

Pesa-se o material que ficou retido em cada peneira. Procede-se novamente o peneiramento até que, após 1 minuto de agitação contínua, a massa de material passante pela peneira seja inferior a 1% do material retido.

Confere-se a massa total do material retido nas peneiras e no fundo com a massa seca inicial da amostra. A diferença não pode ultrapassar 0,3% da massa inicial. A diferença pode ter sido causada ou por perda de material ou por questão de sensibilidade da balança utilizada no ensaio.

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5. RESULTADOS

OBSERVAÇÕES:

O somatório de todas as massas retidas nas peneiras e no fundo não pode diferir mais de 0,3% da massa inicial da amostra;

A porcentagem retida em cada peneira, por amostra, deve ser apresentada com aproximação de 0,1%

As amostras devem apresentar necessariamente a mesma dimensão máxima característica;

Para uma mesma peneira, os valores da porcentagem retida não devem diferir mais de quatro unidades entre as amostras;

As porcentagens médias retidas e acumuladas devem ser apresentadas com aproximação de 1%.

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6. ANEXOS 6.1. METODOLOGIA DE CÁLCULO COLUNA A e B: São anotadas as massas medidas na balança COLUNA C: Razão entre o valor da coluna A pelo TOTAL da coluna A, multiplicado por 100. Valor expresso em porcentagem com aproximação de 0,1%. COLUNA D: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna C pelo valor da linha anterior na coluna D. Aproximação de 0,1%. COLUNA E: Razão entre o valor da coluna B pelo TOTAL da coluna B, multiplicado por 100. Valor expresso em porcentagem com aproximação de 0,1%. COLUNA F: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna E pelo valor da linha anterior na coluna F. Aproximação de 0,1%. COLUNA G: Média entre valores da coluna C e E, com aproximação de 1%. COLUNA H: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna G pelo valor da linha anterior na coluna H. Aproximação de 1%.

6.2. TABELAS

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DETERMINAÇÃO DA MASSA UNITÁRIA (COM BASE NA NBR 7251) 1. OBJETIVO Este ensaio tem como objetivo a determinação da massa unitária de agregados, graúdos e miúdos. 2. APLICAÇÃO A massa unitária é utilizada para conversão de traços, de concretos e argamassas, de massa para volume. 3. DEFINIÇÃO a. MASSA UNITÁRIA DE UM AGREGADO NO ESTADO SOLTO É a razão entre a massa de um agregado lançado em um recipiente e o volume deste recipiente. 4. APARELHAGEM

Balança com resolução de 0,5% da massa da amostra de ensaio;

Recipiente metálico, com volume conforme TABELA I abaixo;

5. RECOMENDAÇÕES

A amostra a ser ensaiada deverá ter no mínimo o dobro do volume do recipiente utilizado;

O ensaio poderá ser feito com amostra seca ou úmida, para o último caso a umidade deverá ser determinada com aproximação de 0,1%;

6. PROCEDIMENTO

Lança-se a amostra, através de concha ou pá, a uma altura de 10 a 12 cm do topo do recipiente até preenchê-lo completamente;

Quando o agregado for miúdo, alisa-se sua superfície com régua. Quando se tratar de agregado graúdo as saliências devem ser, aproximadamente, compensadas pelas cavidades;

Pesa-se todo o material. O valor da massa do agregado é a diferença entre a massa total (agregado + recipiente) e a tara do recipiente, previamente determinado pelo laboratorista.

7. RESULTADOS

Devem-se realizar pelo menos três determinações de massa unitária, adotando-se como resultado a média entre estas;

Os resultados individuais de cada ensaio não devem apresentar desvios maiores que 1% em relação a média;

A massa unitária é dada em kg/dm³, com aproximação de 0,01 Kg/dm³.

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DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DE AGREGADOS MIÚDOS

POR MEIO DO FRASCO CHAPMAN

1. NORMA DE REFERÊNCIA NBR-9776, CB-18, 1986, MB-2643. Agregados – Determinação da Massa Específica de Agregados Miúdos por Meio do Frasco Chapman. 2. OBJETIVO Esta Norma prescreve o processo de determinação da massa específica de agregados miúdos para concreto pelo frasco de Chapman. 3. DEFINIÇOES 3.1. Massa Específica Relação entre a massa do agregado seco em estufa (100°C a 110°C) até constância de massa e o volume Igual do sólido. Incluídos os poros impermeáveis. 4. APARELHAGEM Balança com capacidade mínima de 1 kg e sensibilidade de 1g ou menos;

Frasco composto de dois bulbos e de um gargalo graduado. No estrangulamento existente entre os dois bulbos deve haver um traço que corresponde a 200 cm3, e acima dos bulbos situa-se o tubo graduado de 375 cm3 a 450 cm3, conforme figura. 5. AMOSTRA A amostra deve ser seca em estufa (105°C –110°C) até constância de massa. 6. EXECUÇÃO DO ENSAIO Colocar água no frasco até marca de 200 cm3 deixando-o em repouso, para que a água aderida às faces internas escorra totalmente em seguida introduzir, cuidadosamente, 500 g de agregado miúdo seco no frasco, o qual deve ser devidamente agitado para eliminação das bolhas de ar. A leitura do nível atingido pela água no gargalo do frasco indica o volume, em cm3, ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo, alertando-se para que as faces internas devam estar completamente secas e sem grãos aderentes. 7. RESULTADOS 7.1. A massa específica do agregado miúdo é calculada mediante a expressão:

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DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DE AGREGADOS 1. OBJETIVO Descrever o método de ensaio da umidade de agregados. 2. DEFINIÇÕES Na figura abaixo se pode observar as quatro condições em que uma partícula de um material pode apresentar., as quais encontram-se descritas abaixo.

Seco em estufa (figura 01) – Devido à alta e constante temperatura que uma estufa pode manter, o agregado encontra-se completamente seco, tanto no seu exterior quanto no seu interior (vazios permeáveis);

Seco ao ar (figura 02) – Como a temperatura ao ar livre é menor e possui uma variabilidade maior do que na estufa, o agregado tem a sua superfície seca, porém, os poros permeáveis mais internos não são completamente secos, havendo assim, umidade residual na partícula representada pela área menos escura na figura.

Saturado superfície seca (figura 03) – Neste caso todos os poros permeáveis encontram-se saturados e a superfície do agregado encontra-se seco. Essa situação é encontrada na prática de determinação de absorção e massa específica de agregados graúdos;

Saturado (figura 04) – Semelhante ao caso anterior, porém, há água na superfície do agregado.

2.1. UMIDADE É a relação da massa total de água que envolve o agregado e a sua massa seca. 2.2. Absorção É o teor de umidade no estado saturado, superfície seca. 2.3. Coeficiente de umidade É um número que multiplicado pela massa úmida obtém-se a massa seca.

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3. APARELHAGEM

Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 e 110° C;

Frasco Chapman;

Aparelho Speedy e acessórios;

Frigideira. 4. ENSAIO 4.1. Métodos de determinação da umidade

a) Através da secagem em estufa

b) Frasco de Chapman, em agregado miúdo -NBR –9775

c) Secagem por aquecimento ao fogo

d) Método do Umidímetro de Speedy 4.1.1. Teor de umidade - secagem em estufa a) Aparelhagem: balança estufa recipiente b) Amostra: 500 g de areia úmida c) Execução:

Pesar a amostra úmida - mh

Colocar na estufa, a temperatura entre 105 °C a 110 °C

Determinar a massa da amostra em intervalos de pelo menos 2 h até a constância de massa -ms.

d) Resultados:

4.1.2. Determinação do teor de umidade pelo Frasco de Chapman

a) Aparelhagem:

balança

frasco de Chapman

pipeta, funil

b) Amostra: 500 g de areia úmida

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c) Execução

Pesar a amostra

Colocar água no frasco até a divisão de 200 cm3

Introduzir as 500 g de areia .Executar a leitura L d) Resultados

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AGLOMERANTES (Estes apontamentos são trechos de diversos trabalhos extraídos via internet e livros. Os créditos são apontados nos títulos de cada tópico.)

1. DEFINIÇÃO E USO (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010.)

Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal função é formar

uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado. São utilizados na obtenção das argamassas e concretos, na forma da própria pasta e também na confecção de natas.

As pastas são, portanto, misturas de aglomerante com água. São pouco usadas devido aos efeitos secundários causados pela retração. Podem ser utilizadas nos rejuntamentos de azulejos e ladrilhos.

As natas são pastas preparadas com excesso de água. As natas de cal são utilizadas em pintura e as de cimento são usadas sobre argamassas para obtenção de superfícies lisas.

2. CLASSIFICAÇÃO DOS AGLOMERANTES (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010.)

Os aglomerantes podem ser classificados, quanto ao seu princípio ativo, em: aéreos: são os aglomerantes que endurecem pela ação química do CO2 no ar, como por exemplo a

cal aérea. hidráulicos: são os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água, como por exemplo a cal hidráulica, o cimento Portland, etc. Este fenômeno recebe o nome de hidratação. poliméricos: são os aglomerantes que tem reação devido a polimerização de uma matriz.

3. CAL (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010.)

É o produto obtido pela calcinação de rochas calcárias a temperaturas elevadas. Existem

três tipos de cales: cal aérea (cal virgem e cal hidratada) e a cal hidráulica. 3.1. CAL VIRGEM É o aglomerante resultante da calcinação de rochas calcárias (CaCO3) numa temperatura inferior a

de fusão do material (850 a 900° C). Além das rochas calcárias, a cal também é obtida de resíduos de ossos e conchas de

animais. O fenômeno ocorrido na calcinação do calcário é o seguinte:

Ca CO3 + calor (900°C) ⇒ Ca O + CO2

Calcário + calor ⇒ cal virgem + gás carbônico

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O produto que se obtém com a calcinação do carbonato de cálcio recebe o nome de cal

virgem, ou cal viva (CaO), que ainda não é o aglomerante usado em construção. O óxido deve ser

hidratado para virar hidróxido de cálcio Ca(OH)2 denominado de cal extinta ou cal queimada.

CaO + H2O => Ca (OH)2

Cal virgem + água => Cal extinta + calor

O processo de hidratação da cal virgem é executado no canteiro de obras. As pedras são colocadas em tanques onde ocorre a sua extinção ao se misturarem com a água. O fenômeno de transformação de cal virgem em cal extinta é exotérmico, isto é, se dá com grande desprendimento de calor (250 cal/g, podendo em alguns casos a temperatura atingir 400°C), o que torna o processo altamente perigoso. Após a hidratação das pedras, o material deverá descansar por 48 horas no mínimo, antes de ser utilizado na obra.

As argamassas de cal, inicialmente, têm consistência plástica, mas endurecem por recombinação do hidróxido com o gás carbônico, presente na atmosfera (daí o nome cal aérea), voltando ao seu estado inicial de carbonato de cálcio. Ca (OH)2 + CO2 ⇒ CaCO3 + H2O

Cal extinta + gás carbônico ⇒ Carbonato de cálcio + água A cal viva ou cal virgem é distribuída no comércio em forma de pedras, como saem do

forno ou mesmo moídas e ensacadas. 3.2. CAL HIDRATADA

Cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu em usina o processo de hidratação. É apresentada como um produto seco, na forma de um pó branco de elevada finura. A cal é encontrada no mercado em sacos de 20 kg. A cal hidratada oferece sobre a cal virgem algumas vantagens, entre elas: • maior facilidade de manuseio, por ser um produto pronto, eliminando do canteiro de obras a

operação de extinção; • maior facilidade de transporte e armazenamento. 3.3. CAL HIDRÁULICA

Este tipo de cal é um aglomerante hidráulico, ou seja, endurece pela ação da água, e foi muito utilizado nas construções mais antigas, sendo posteriormente, substituído pelo cimento Portland. 3.4. APLICAÇÃO DA CAL

A cal pode ser utilizada como único aglomerante em argamassas para assentamento de tijolos ou revestimento de alvenarias ou em misturas para a obtenção de blocos de solo/cal, blocos sílico/calcário e cimentos alternativos. Durante muito tempo a cal foi largamente empregada em alvenarias, que vêm atravessando muitos séculos de vida útil. Atualmente o maior emprego da cal se dá, misturada ao cimento Portland. Por causa da elevada finura de seus grãos (2 μm de diâmetro), e conseqüente capacidade de proporcionar fluidez, coesão (menor suscetibilidade à fissuração) e retenção de água, a cal melhora a qualidade das argamassas. A cal confere uma maior plasticidade as pastas e argamassas, permitindo que elas tenham maiores deformações, sem fissuração, do que teriam com cimento Portland somente. As argamassas de cimento, contendo cal, retêm mais água de amassamento e assim permitem uma melhor aderência.

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A cal também é muito utilizada, dissolvida em água para pinturas, na proporção de mais ou menos 1,3 gramas por litro de água. A esta solução chama-se nata de cal e sua utilização é conhecida como caiação. As tintas de cal, além do efeito estético, têm, também, efeito asséptico, devido a sua alta alcalinidade (PH alto).

4. GESSO (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010.)

4.1. DEFINIÇÃO

Dos aglomerantes utilizados na construção civil, o gesso é o menos utilizado no Brasil. No entanto, ele apresenta características e propriedades bastante interessantes, dentre as quais, pode-se citar o endurecimento rápido, que permite a produção de componentes sem tratamento de aceleração de endurecimento. A plasticidade da pasta fresca e a lisura da superfície endurecida são outras propriedades importantes.

O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita, seguido de moagem e seleção em frações granulométricas em conformidade com sua utilização. A gipsita é constituída de sulfato de cálcio mais ou menos impuro, hidratado com duas moléculas de água. As rochas são extraídas das jazidas, britadas, trituradas e queimadas em fornos. CaSO4 + 2H2O

De acordo com a temperatura do forno o sulfato de cálcio bi-hidratado se transforma em três diferentes substâncias: 1ª Fase - gesso rápido ou gesso estuque (CaSO4 + 2H2O) + calor = 150 °C ⇒ (CaSO4 + ½ H2O)

2ª Fase - gesso anidro solúvel (CaSO4 + 2H2O) + 150 °C < calor < 300 °C ⇒ CaSO4

3ª Fase - gesso anidro insolúvel (CaSO4 + 2H2O) + Calor > 300 °C ⇒ CaSO4

O gesso é um aglomerante de baixo consumo energético. Enquanto a temperatura para processamento do cimento Portland é da ordem de 1450 °C, a da cal entre 800 e 1000 °C, a do gesso não ultrapassa 300 °C.

As propriedades aglomerantes do gesso devem-se à hidratação do sulfato de cálcio semi-hidratado e do sulfato de cálcio solúvel que reconstituem o sulfato de cálcio bi-hidratado. 4.2. APLICAÇÕES DO GESSO

Devido a sua principal característica, o rápido endurecimento, o gesso presta-se à moldagem. Quanto a suas principais aplicações destacam-se: • material de revestimento (estuque); • placas para rebaixamento de teto (forro); • painéis para divisórias; • elementos de ornamentação, como: sancas, florões, etc.

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5. CIMENTO PORTLAND (texto extraído da Associação Brasileira de Cimento Portland, www.abcp.org.br, 31/03/2010)

Cimento Portland é a denominação técnica utilizada mundialmente para o material conhecido

como cimento. Trata-se de um pó fino, com propriedades aglomerantes, que endurece sob a ação da água. Depois de endurecido, mesmo em contato novamente com a água, o cimento Portland não se decompõe. A mistura com água e outros materiais de construção (pedra, areia e cal) possibilita a produção de concretos e argamassas utilizados na construção de casas, edifícios, pontes, barragens e estradas.

As características e propriedades desses produtos dependem da qualidade e proporções dos materiais que os compõe. Entre estes, o cimento é o mais ativo do ponto de vista químico, sendo responsável pela transformação da mistura no produto final desejado (uma laje, viga, revestimento, etc). Este aglomerante hidráulico finamente moído, obtido pela mistura homogênea de clínquer (calcário e argila cozidos ou calcinados em fornos a altas temperaturas e resfriados bruscamente), sulfato de cálcio (gesso) e adições normalizadas, com o acréscimo de água, formam uma pasta homogênea, capaz de endurecer o insumo e conservar essa capacidade mesmo quando submersa. 5.1 – FABRICAÇÃO DO CIMENTO PORTLAND – (para ver animação da figura 01 ir em www.abcp.org.br/conteudo/?p=144)

Figura 01 – Fluxograma de fabricação de cimento, em www.abcp.org.br , em 31/03/2010 Etapa 01 – Extração: Calcário e argila: O calcário é a principal matéria-prima para a fabricação do cimento. Sua extração pode ocorrer de jazidas subterrâneas ou a céu aberto- situação mais comum no Brasil. Na etapa de extração, utilizam-se explosivos para o desmonte de rocha. Outro componente extraído nesta etapa é a argila. Em ambos os casos, um plano de gerenciamento de exploração mineral é necessário para preservar o ambiente.

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Etapa 02 – Britagem: O calcário extraído é transportado em caminhões até a instalação de britagem, onde é reduzido a dimensões adequadas ao processamento industrial. Esse tratamento permite eliminar uma grande parte de impurezas presentes no calcário. A argila, por se mole, não passa pela britagem. Etapa 03 – Depósito: Calcário e argila são estocados separadamente. Na báia de cada material, um equipamento se encarrega de misturar as cargas, a fim de assegurar uma pré-homogeneização. Nesta fase, as matérias-primas são submetidas a diversos ensaios. Etapa 04 – Dosagem: O composto calcário (90%) e a argila (10 %) são dosados para ser triturados no moinho de cru. Essa dosagem é efetuada com base em parâmetros químicos preestabelecidos – os chamados módulos químicos, que dependem das características composicionais dos materiais estocados e são controlados por balanças dosadoras.

Etapa 05 – Moinho de cru: A farinha crua formada pela mistura de calcário e argila passa por moagem em moinho de bolas, rolo ou barras, onde se processa o início da mistura das matérias-primas e ao mesmo tempo sua pulverização, de modo a reduzir o tamanho das partículas a 0,050 mm em média. Etapa 06 – Silos de homogeneização (mistura crua): A mistura crua, devidamente dosada e com a finura adequada, conhecida como farinha, deve ter a sua homogeneização assegurada para permitir uma perfeita combinação dos elementos formadores do clínquer. A homogeneização é executada em silos verticais de grande porte através de processos pneumáticos e por gravidade. Etapa 07 – Forno rotativo – pré-aquecimento (clinquerização): Dos silos de homogeneização a farinha é introduzida no forno, passando antes por pré-aquecedores (ou pré-calcinadores), equipamentos que aproveitam o calor dos gases provenientes do forno e promovem o aquecimento inicial do material. No forno rotativo, constituído de um cilindro de aço (revestido por tijolos refratários) com comprimento de 50m a 150m e diâmetro de 6m, a mistura é calcinada até 1450°C, resultando no clínquer , produto com aspecto de bolotas escuras. Etapa 08 – Resfriador: Um resfriador promove a redução da temperatura a 80°C, aproximadamente. A clinquerização se completa nesta etapa, quando ocorre uma série de reações químicas que influenciarão a resistência mecânica do concreto nas primeiras idades, o calor de hidratação, o início de pega e a estabilidade química dos compostos. Etapa 09 – Depósito de clínquer: A principal matéria-prima do cimento fica armazenada em silos, aguardando a próxima etapa.

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Etapa 10 – Adições: Junto com clínquer, adições de gesso, escória de alto forno, pozolana e o próprio calcário compõem os diversos tipos de cimento portland. Essas substâncias são estocadas separadamente, antes de entrarem no moinho de cimento. Etapa 11 – Moinho de cimento: É na moagem final que o clínquer, adicionado ao gesso ou outras adições, resulta no cimento tal como o conhecemos. Etapa 12 – Silos de cimento: O cimento resultante da moagem do clínquer e outras adições é transportado mecânica e pneumaticamente para os silos de cimento, onde é estocado. Após os ensaios finais de qualidade, o produto é enviado para expedição. – Expedição: A remessa do cimento ao mercado consumidor pode ser feita de duas maneiras: a granel ou em sacos. O ensacamento é feito em máquinas especiais, que automaticamente enchem os sacos e os liberam assim que atingem o peso especificado. A embalagem é feita em papel Kraft, que garante o perfeito manuseio pelo consumidor.

Figura 02 – Segunda ilustração da fabricação do cimento ( “Materiais de Construção – Araujo,

Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010)

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Figura 03 - Jazida de calcário Figura 04 - Britagem do calcário

Figura 05 - Moinho de Crus (calcário + argila) Figura 06 - Forno de clinquerização

5.2 – MATÉRIAS-PRIMAS BÁSICAS PARA A FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Figura 07 - Matérias primas básicas para a fabricação do cimento portland (“Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010)

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5.3 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS PRINCIPAIS MATÉRIAS-PRIMAS DO CIMENTO PORTLAND. (“Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010) O cimento Portland é composto de clínquer, com adições de substâncias que contribuem para suas propriedades ou facilitam o seu emprego. Na realidade, são as adições que definem os diferentes tipos de cimento. O clínquer tem como matérias-primas o calcário e a argila. A rocha calcária é primeiramente britada, depois moída e em seguida misturada, em proporções adequadas, com argila, também moída. Essa mistura atravessa então, um forno giratório, cuja temperatura interna chega a alcançar 1450°C, atingindo uma fusão incipiente. Esse calor é que transforma a mistura, no clínquer, que se apresenta primeiramente na forma de pelotas. Na saída do forno, o clínquer ainda incandescente é bruscamente resfriado, e finamente moído, transformando-se em pó.

No clínquer em pó está a essência do cimento, pois é ele quem tem a característica de desenvolver uma reação química, na presença da água, cujas conseqüências físicas, são, primeiramente, tornar-se pastoso, portanto moldável e, em seguida endurecer, adquirindo elevada resistência e durabilidade.

Detalhando um pouco, podemos dizer que a mistura moída de calcário e argila ao atingir a fusão incipiente (±30% de fase líquida), apresenta reações entre o carbonato de cálcio (CaCO3),

presente no calcário e os diversos óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3, etc.) presentes na argila, formando

silicatos e aluminatos, que apresentam reações de hidratação, podendo, então, o material resultante apresentar resistência mecânica. Os principais silicatos formados na calcinação do calcário e da argila são: • silicato dicálcico 2CaO.SiO2 (C2S)

• silicato tricálcico 3CaO.SiO2 (C3S)

• aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 (C3A)

• ferro aluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF)

A mistura de cimento e água forma uma solução alcalina de PH entre 11 e 13, na qual os silicatos se solubilizam, saturando a solução e se depositando, na forma de hidratados insolúveis que formam cristais que se entrelaçam, tomando a mistura a forma de um sólido. Os teores médios dos componentes dos cimentos brasileiros são dados na Tabela 1. Tabela 01 - Teores médios dos componentes dos cimentos brasileiros.

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A Figura 08 mostra o comportamento mecânico dos componentes hidratáveis do cimento.

FIGURA 08 - Comportamento mecânico dos compostos de cimento (Petrucci, 1979).

Analisando a figura 08 verifica-se que:

a) o silicato tricálcico (C3S) é o maior responsável pela resistência em todas as idades,

especialmente no primeiro mês de vida; b) o silicato dicálcico (C2S) é o maior responsável pelo ganho de resistência em idades mais

avançadas, principalmente, após um ano de idade; c) o aluminato tricálcico (C3A) contribui para ganhos de resistência especialmente no primeiro dia;

d) o ferro aluminato tetracálcico (C4AF) pouco contribui para a resistência do cimento; e

e) o silicato tricálcico (C3S) e o aluminato tricálcico (C3A) muito contribuem para a liberação do

calor de hidratação do cimento, devido ao grande ganho de resistência que apresentam no 1º dia.

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As adições são as outras matérias-primas, que misturadas ao clínquer na fase de moagem, fazem com que se obtenham os diversos tipos de cimento Portland disponíveis no mercado. As principais matérias-primas adicionadas ao clínquer são: o gesso, as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos.

A contribuição de cada uma destas adições, às propriedades finais do cimento pode ser resumida da seguinte forma: • gesso: tem como função básica regular o tempo de pega do cimento; • escória de alto-forno: é o subproduto obtido durante a produção de ferro-gusa nas indústrias

siderúrgicas, resultante do processo de fusão do minério de ferro, com cal e carvão. A escória se separa do ferro gusa por diferença de densidade. Quimicamente, é composta de uma série de silicatos que ao serem adicionados ao clínquer do cimento, são capazes de sofrer reações de hidratação e posterior endurecimento. A adição de escória contribui para a melhoria de algumas propriedades do cimento, como, por exemplo, a durabilidade e a resistência à agentes químicos;

• materiais pozolânicos: são rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na

natureza, certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas e derivados da queima de carvão mineral nas usinas termelétricas, entre outros. Esses materiais, também apresentam propriedades ligantes, se bem que de forma potencial (para que passem a desenvolver a propriedade de ligante não basta a água, é necessária a presença de mais outro material, por exemplo, o clínquer). O cimento com adição desse material apresenta a vantagem de conferir maior impermeabilidade às misturas com ele produzida;

• materiais carbonáticos: são minerais moídos e calcinados. Contribui para tornar a mistura mais

trabalhável, servindo como um lubrificante entre as partículas dos demais componentes do cimento.

Segundo consta no livro “Propriedades do Concreto, de Adam M. Neville”, além dos compostos principais, relacionados na Tabela 01, existem compostos secundários, como o MgO, TIO2, MnO2, K2O e Na2O; eles não chegam a mais do que uma pequena porcentagem da massa de cimento. Dois compostos secundários apresentam particular interesse: os óxidos de sódio e de potássio, Na2O e K2O, conhecidos como os álcalis (embora existam também outro álcalis no cimento). Descobriu-se que eles reagem com alguns agregados, de modo que os produtos dessa reação provocam a desintegração do concreto, e também se constatou que eles influenciam a velocidade de aumento de resistência do cimento. 5.3.1 SEQUÊNCIA DE REAÇÕES EM UM FORNO. (extraído de “Química Tecnológica do Concreto” de Prof. Sonia Zanello, em www.utfpr.edu.br , em 02/04/2010.) Durante a fase de clinquerização (forno rotativo) a mistura do calcário e argila apresenta uma série de reações químicas entre seus componentes gerando uma sequência conforme mostra a Tabela 02.

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TABELA 02 – Sequência de reações em um forno.

Abreviações: CaO.................C SiO2.................S Al2O3 ...............A MgO……….…M Fe2O3...............F H2O…………...H SO3 .................S Composição típica de um clínquer de cimento portland 67% CaO (C), 22% SiO2 (S), 5% Al2O3 (A), 3% Fe2O3 (F) e 3% de outros óxidos fases cristalinas anidras metaestáveis na temperatura ambiente e estáveis ao serem hidratados alita (C3S): 50 – 70% belita (C2S): 15 – 30% aluminato tricálcico (C3A): 5-10% ferroaluminato tetracálcico (C4AF): 5- 15%

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Outros compostos em menor quantidade Na2O, MnO e K2O, magnésio, enxofre e fósforo elementos traços: Cr, Pb, Zn, V, Ni e outros, (provenientes das MP e combustíveis (estes normalmente portando os resíduos). 5.4 - NORMAS TÉCNICAS E CONTROLE DE QUALIDADE DO CIMENTO PORTLAND. (extraído do “Guia básico de utilização do cimento portland, www.abcp.org.br, em 31/03/2010.)

As determinações da qualidade e da quantidade das matérias-primas que vão constituir os

diversos tipos de cimento portland não podem ser feitas atendendo simplesmente à vontade unilateral de um produtor ou de um consumidor.

No País a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) prepara e divulga normas técnicas que são usadas no mercado como padrão de referência. As normas técnicas definem não somente as características e propriedades mínimas que os cimentos portland devem apresentar como, também, os métodos de ensaio empregados para verificar se esses cimentos atendem às exigências das respectivas normas.

Existem no Brasil 56 fábricas de cimento portland e todas elas atendem às exigências das normas técnicas determinadas pela ABNT. A qualidade é aferida pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), entidade de Utilidade Pública Federal, com base nas normas da ABNT e nos princípios do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO). Quando um saco de cimento apresenta o Selo de Qualidade ABCP, isto significa que o produto nele contido está de acordo com as normas técnicas brasileiras, ou que atende a essas normas, ou, ainda, que foi produzido em conformidade com as exigências dessas normas.

Todas as fábricas brasileiras de cimento instalaram em seu processo de produção, desde a extração do calcário na jazida, até o ensacamento do cimento no final da linha, um complexo sistema de controle de qualidade, de modo que as exigências feitas pelas normas brasileiras aos cimentos portland sejam cumpridas. 5.5 – PRINCIPAIS TIPOS DE CIMENTO PORTLAND. (extraído do “Guia básico de utilização do cimento portland, www.abcp.org.br, em 31/03/2010.)

Existem no Brasil vários tipos de cimento portland, diferentes entre si, principalmente em função de sua composição. Os principais tipos oferecidos no mercado, ou seja, os mais empregados nas diversas obras de construção civil são: • cimento portland comum; • cimento portland composto; • cimento portland de alto-forno; • cimento portland pozolânico.

Em menor escala são consumidos, seja pela menor oferta, sejam pelas características especiais de aplicação os seguintes tipos de cimento: • cimento portland de alta resistência inicial; • cimento portland resistente aos sulfatos; • cimento portland branco; • cimento portland de baixo calor de hidratação; • cimento para poços petrolíferos.

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5.5.1 - CIMENTOS PORTLAND COMUNS E COMPOSTOS

O primeiro cimento Portland lançado no mercado brasileiro foi o conhecido CP, correspondendo atualmente ao CP I, um tipo de cimento portland comum sem quaisquer adições além do gesso (utilizado como retardador da pega). Ele acabou sendo considerado na maioria das aplicações usuais como termo de referência para comparação com as características e propriedades dos tipos de cimento posteriormente aparecidos. Foi a partir do amplo domínio científico e tecnológico sobre o cimento portland comum que se puderam desenvolver outros tipos de cimento, com o objetivo inicial de atender a casos especiais. Com o tempo verificou-se que alguns desses cimentos, inicialmente imaginados como especiais, tinham desempenho equivalente ao do cimento portland comum original, atendendo plenamente às necessidades da maioria das aplicações usuais e apresentando, em muitos casos, inclusive, alguma vantagem adicional. A partir dos bons resultados dessas conquistas e a exemplo de países tecnologicamente mais avançados, como o da União Européia, surgiu no mercado brasileiro em 1991 um novo tipo de cimento, o cimento portland composto, cuja composição é intermediária entre os cimentos portland comuns e os cimentos portland com adições (alto-forno e pozolânico), estes últimos já disponíveis há algumas décadas. O Quadro 1 apresenta a composição dos cimentos portland comuns e compostos. QUADRO 1 - Composição dos cimentos portland comuns e compostos

Atualmente os cimentos portland compostos são os mais encontrados no mercado,

respondendo por aproximadamente 75% da produção industrial brasileira; são utilizados na maioria das aplicações usuais, em substituição ao antigo CP. 5.5.2 - CIMENTOS PORTLAND DE ALTO-FORNO E POZOLÂNICOS O consumo apreciável de energia durante o processo de fabricação de cimento motivou mundialmente a busca, pelo setor, de medidas para diminuição do consumo energético. Uma das alternativas de sucesso foi o uso de escórias granuladas de alto-forno e materiais pozolânicos na composição dos chamados cimentos portland de alto-forno e pozolânicos, respectivamente. O Quadro 2 apresenta a composição desses tipos de cimento normalizados no Brasil.

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QUADRO 2 - Composição dos cimentos portland de alto-forno e pozolânicos

Como já explicado, as escórias granuladas de alto-forno apresentam propriedades hidráulicas latentes, isto é, da forma como são obtidas endurecem quando misturadas com água. Contudo, as reações de hidratação das escórias são tão lentas que limitariam sua aplicação prática se agentes ativadores, químicos e físicos, não acelerassem o processo de hidratação. A cal liberada durante a hidratação do clínquer é o principal ativador químico da escória quando esta é adicionada ao cimento, ao passo que a ativação física é conseguida pelo aumento da finura quando a escória é moída separada ou conjuntamente com o clínquer. Os materiais pozolânicos, ao contrário das escórias granuladas de alto-forno, não reagem com a água da forma como são obtidos. Entretanto, quando finamente divididos, reagem com o hidróxido de cálcio em presença de água e na temperatura ambiente, dando origem a compostos com propriedades aglomerantes. Por essa razão, os materiais pozolânicos são utilizados conjuntamente com o clínquer, pois o hidróxido de cálcio é um produto normalmente resultante da hidratação deste. A adição de escória e materiais pozolânicos modifica a microestrutura do concreto, diminuindo a permeabilidade, a difusibilidade iônica e a porosidade capilar, aumentando a estabilidade e a durabilidade do concreto.

Tais fatores repercutem diretamente no comportamento do concreto, melhorando seu desempenho ante a ação de sulfatos e da reação álcali-agregado. Outras propriedades são também alteradas, incluindo a diminuição do calor de hidratação, o aumento da resistência à compressão em idades avançadas, a melhor trabalhabilidade e outros. Dado o fato de as escórias granuladas de alto-forno e os materiais pozolânicos terem menor velocidade de hidratação em relação ao clínquer, os cimentos com adição desses materiais podem apresentar, em igualdade de condições, menor desenvolvimento inicial de resistência. Entretanto, na prática, verifica-se que as resistências efetivamente alcançadas em todas as idades superam os limites mínimos estabelecidos pelas normas técnicas da ABNT, que especificam os valores necessários às aplicações mais usuais. A Figura 9 ilustra a evolução média de resistência dos principais tipos de cimento, com base nos valores experimentais obtidos nos laboratórios da ABCP.

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FIGURA 9 - Evolução média de resistência à compressão dos distintos tipos de cimento portland

(fonte: ABCP, 1996).

Há, entretanto, uma tendência mundial de abandonar a classificação do cimento de alta resistência como sendo um tipo específico do qual se exijam limitações de composição. Assim, a classificação do cimento de alta resistência inicial como qualquer tipo de cimento portland (comum, composto, de alto-forno, pozolânico) que apresente adicionalmente a propriedade de desenvolver altas resistências iniciais já é adotada nos países da União Européia. O mesmo fato deverá ocorrer no Brasil com os trabalhos de revisão da norma brasileira NBR 5733, no âmbito do MERCOSUL para adoção de norma única nos países integrantes desse Mercado.

O princípio de considerar quatro ou cinco tipos básicos de cimento classificados por sua composição (porcentagem de clínquer e adições) e tipos especiais derivados dos tipos básicos, que apresentem certas peculiaridades ou características, já é adotado no Brasil; os tipos especiais normalizados são os cimentos portland resistentes aos sulfatos e os cimentos portland de baixo calor de hidratação.

5.5.3 - CIMENTOS PORTLAND RESISTENTES AOS SULFATOS

Os cimentos portland resistentes aos sulfatos são aqueles, como o próprio nome diz, que têm a propriedade de oferecer resistência aos meios agressivos sulfatados, tais como os encontrados nas redes de esgotos de águas servidas ou industriais, na água do mar e em alguns tipos de solos. De acordo com a norma NBR 5737, quaisquer uns dos cinco tipos básicos (CP I, CP II, CP lII, CP IV e CP V-ARI) podem ser considerados resistentes aos sulfatos, desde que obedeçam a pelo menos uma das seguintes condições:

• teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de, no máximo, 8% e 5% em massa, respectivamente. • cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa. • cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa.

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• cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos.

No primeiro e no último caso o cimento deve atender ainda a uma das normas NBR 5732, 5733, 5735, 5736 e 11578. Se o cimento original for o portland de alta resistência inicial (NBR 5733), admite-se a adição de escória granulada de alto-forno ou de materiais pozolânicos, para os fins específicos da NBR 5737. Uma dúvida que tem surgido entre os usuários é se o CP II-F que tem necessariamente mais que 5% de fíler calcário e não contém escória ou pozolana pode ser considerado resistente a sulfatos. Nesse caso, o cimento deve necessariamente ser submetido a ensaios específicos de determinação da resistência aos sulfatos antes de uma decisão sobre sua utilização em meios agressivos sulfatados. Os testes mais correntes são os especificados pela ASTM C-1012 - Length Change of Hidraulic - Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution, com mínimo de 180 dias de duração, NBR 13583 - Cimento Portland - Determinação da variação dimensional de barras de argamassa de cimento portland expostas à solução de sulfato de sódio, com duração de 66 dias ou ainda o método proposto por Koch & Steinegger, com duração de 77 dias. 5.5.4 - CIMENTOS PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO

O aumento da temperatura no interior de grandes estruturas de concreto devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do cimento pode levar ao aparecimento de fissuras de origem térmica, que podem ser evitadas se forem usados cimentos com taxas lentas de evolução de calor, os chamados cimentos portland de baixo calor de hidratação. Os cimentos portland de baixo calor de hidratação, de acordo com a NBR 13116, são aqueles que geram até 260 J/g e até 300 J/g aos 3 dias e 7 dias de hidratação, respectivamente, e podem ser qualquer um dos tipos básicos. O ensaio é executado de acordo com a norma NBR 12006 - Determinação do Calor de Hidratação pelo Método da Garrafa de Langavant. 5.5.5 - CIMENTO PORTLAND BRANCO

O cimento portland branco é um tipo de cimento que se diferencia dos demais pela coloração. A cor branca é conseguida a partir de matérias-primas com baixos teores de óxidos de ferro e manganês e por condições especiais durante a fabricação, especialmente com relação ao resfriamento e à moagem do produto. No Brasil o cimento portland branco é regulamentado pela norma NBR 12989, sendo classificado em dois subtipos: cimento portland branco estrutural e cimento portland branco não estrutural, cujas composições são mostradas no Quadro 3. QUADRO 3 - Composição dos cimentos portland branco

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O cimento portland branco estrutural é aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos, possuindo as classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos outros tipos de cimento, como esclarece a seção 5 deste boletim. Já o cimento portland branco não estrutural não tem indicação de classe e é aplicado, por exemplo, no rejuntamento de azulejos e na fabricação de ladrilhos hidráulicos, isto é, em aplicações não estruturais, sendo esse aspecto ressaltado na sacaria para evitar uso indevido por parte do consumidor.

5.5.6 - CIMENTO PARA POÇOS PETROLÍFEROS Constitui um tipo de cimento portland de aplicação bastante específica, qual seja a cimentação de poços petrolíferos. O consumo desse tipo de cimento é pouco expressivo quando comparado ao dos outros tipos de cimentos normalizados no País. O cimento para poços petrolíferos (CPP) é regulamentado pela NBR 9831 e na sua composição não se observam outros componentes além do clínquer e do gesso para retardar o tempo de pega. No processo de fabricação do cimento para poços petrolíferos são tomadas precauções para garantir que o produto conserve as propriedades reológicas (plasticidade) necessárias nas condições de pressão e temperatura elevadas presentes a grandes profundidades, durante a aplicação nos poços petrolíferos. 5.5.7 - PRESCRIÇÕES NORMATIVAS DOS DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

Os vários tipos de cimento normalizados são designados pela sigla e pela classe de resistência. As siglas correspondem ao prefixo CP acrescido dos algarismos romanos de I a V, conforme o tipo do cimento, sendo as classes indicadas pelos números 25, 32 e 40. As classes de resistência apontam os valores mínimos de resistência à compressão garantida pelo fabricante, após 28 dias de cura. A determinação da resistência à compressão deve ser feita por um método de ensaio normalizado pela ABNT, a NBR 7215 - Cimento Portland - Determinação da Resistência à Compressão. O método consiste em preparar, sob condições padronizadas de laboratório, uma argamassa com a proporção de uma parte de cimento para três partes em massa de areia padrão e relação água/cimento igual a 0,48. São moldados para cada idade de cura (são três idades: 1, 3 e 7 dias para o cimento portland de alta resistência inicial e 3, 7 e 28 dias para os demais tipos) quatro corpos cilíndricos de 5 cm de diâmetro por 10 cm de altura, que são ensaiados após o tempo de cura em uma máquina de compressão (prensa).

Até o ano de 1979 a unidade em que se expressava a resistência à compressão do corpo-de-prova padronizado era o quilograma-força por centímetro quadrado (kgf/cm2). Seguindo recomendação do INMETRO, o órgão normativo do Governo Federal que tornou obrigatória a adoção do Sistema Internacional de Unidades (Sl), essa unidade passou a ser expressa em megapascal (MPa) e as classes de resistência dos cimentos tiveram, por conseqüência, a supressão de um zero na sua identificação, uma vez que 1 MPa corresponde aproximadamente a 10 kgf/cm2.

O Quadro 4 apresenta a evolução da nomenclatura, siglas e classes dos cimentos, ao passo que o Quadro 6 apresenta a nomenclatura atual. As normas técnicas da ABNT referentes aos tipos apresentados no Quadro 6 fixam as condições exigíveis desses cimentos, tais como designação, composição, exigências químicas, físicas e mecânicas, condições de embalagem, marcação, entrega e armazenamento dos sacos de cimento, bem como critérios de aceitação e rejeição do produto.

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QUADRO 4 . Evolução dos códigos de identificação dos cimentos portland

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QUADRO 5 . Nomenclatura dos cimentos portland em 1997

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5.5.8 - APLICAÇÕES USUAIS DOS DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO PORTLAND

Em que pese a possibilidade de se ajustar, através da dosagem adequada, os diversos tipos de cimento às mais diversas aplicações, a análise das características e propriedades dos cimentos indicam as aplicações mais usuais, conforme a Tabela 2. TABELA 2 - Aplicações do cimento Portland.

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NOTA: (*) Dada a pouca experiência que se tem no Brasil sobre uso do CP III e do CP IV na argamassa armada deve-se consultar um especialista antes de especificá-los para esse uso.

5.6 – PROPRIEDADES FÍSICAS DO CIMENTO PORTLAND (Trecho extraído do livro: “Materiais de construção” de L.A.Falcão Bauer). As propriedades físicas do cimento Portland são consideradas sob três aspectos distintos: propriedades do produto em sua condição natural, em pó, da mistura de cimento e água e proporções convenientes de pasta e, finalmente, da mistura da pasta com agregado padronizado – as argamassas. As propriedades da pasta e argamassa são relacionadas com o comportamento desse produto quando utilizado, ou seja, as suas propriedades potenciais para a elaboração de concretos e argamassas. Tais propriedades se enquadram em processo artificialmente definidos nos métodos e especificações padronizados, oferecendo sua utilidade quer para o controle de aceitação do produto, quer para a avaliação de suas qualidades para os fins de utilização dos mesmos. 5.6.1 - DENSIDADE A densidade absoluta do cimento Portland é usualmente considerada como 3,15, embora, na verdade, possa variar para valores ligeiramente inferiores. A utilidade do conhecimento desse valor se encontra nos cálculos de consumo do produto nas misturas geralmente feitas com base nos volumes específicos dos constituintes. Nas compactações usuais de armazenamento e manuseio do produto, a densidade aparente do mesmo é da ordem de 1,5. Na pasta de cimento, a densidade é um valor variável com o tempo, aumentando à medida que progride o processo de hidratação. Tal fenômeno, de natureza extremamente complexa, é conhecido pelo nome de retração. Esta ocorre nas pastas, argamassas e concretos. Pode atingir, em 24 horas, cerca de 7mm por metro na pasta pura, 4,5mm por metro na argamassa-padrão e 2mm por metro em concretos dosados a 350 kg/cimento/m³. 5.6.2 – FINURA A finura do cimento é uma noção relacionada com o tamanho dos grãos do produto. É usualmente definida de duas maneiras distintas: pelo tamanho máximo do grão, quando as especificações estabelecem uma proporção em peso do material retido n operação de peneiramento em malha de abertura definida, e, alternativamente, pelo valor da superfície específica (soma da superfícies dos grãos contidos em um grama de cimento). A finura do cimento é determinada naturalmente durante o processo de fabricação para o controle do mesmo, como também nos ensaios de recepção do produto, quando deve estar dentro dos limites determinados nas especificações correspondentes. As especificações brasileiras NBR 5732 e NBR 5733 prescrevem limite de retenção na peneira n 200 de malha de 75mm de abertura. Para o cimento Portland comum, o resíduo deixado nessa peneira não deve exceder 12 % em peso. Para os cimentos portland de alta resistência inicial, tal índice deve baixar a 6 %. O ensaio para determinação da finura do cimento é a NBR 11.579 – Cimento Portland – Determinação da finura por meio da peneira 75 µm (nº 200)- Método de ensaio. O método de ensaio utilizado para a determinação das superfícies específicas é o “Aparelho de Blaine, segundo a NBR 7224 – Cimento Portland e outros materiais em pó- Determinação da área específica – Método de ensaio. Esse aparelho é composto de uma célula cilíndrica, de metal inoxidável, no fundo da qual repousa um pequeno disco perfurado, que

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suporta um pequeno disco de papel-filtro. O cimento é introduzido nessa pequena cuba e comprimido por um pistão apropriado. Esta célula é fixada sobre um tubo em U, de cerca de um centímetro de diâmetro, dotado de quatro marcas, A, B, C, e D. Na parte superior do traço marcado, existe uma derivação dotada de registro e ligada a um aspirador manual de borracha, tipo seringa. O tubo é enchido até a marca D com um líquido de densidade conhecida, geralmente um álcool. Colocada a amostra, o ar existente é aspirado pela seringa até que o líquido suba até a marca A. O registro é fechado e inicia-se a observação da queda da coluna, que corresponde a uma percolação de ar através de amostra contida na cuba superior. Mede-se o tempo correspondente à descida da coluna de D até P. A superfície específica da amostra é, então, determinada pela aplicação da fórmulas e ábacos. Atualmente já existem aparelhos de Blaine automáticos, que realizam o ensaio e calculam automaticamente o valor da superfície específica. (figuras 10 e 11).

Figura 10 - Permeabilímetro de Blaine

NBR NM 76; NBR 7224 Aparelho para determinação da superfície específica do cimento, composta por tubo em ”U”, célula (êmbolo) de permeabilidade com pistão de socamento e disco perfurado, papel filtro,

líquido manométrico colorido, vazador e pipetador de borracha de 3 vias. www.solotest.com.br, em 02/04/2010

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Figura 11 - Permeabilímetro de Blaine automático

NBR NM 76; NBR 7224; EN 196 Aparelho automático para determinação da superfície específica do cimento. Com conexão para

microcomputador através de sua saída serial RS 232. Expressa resultados em cm²/g diretamente, sem a necessidade de complicadas conversões e

uso de ábacos. O ensaio é feito sem a intervenção do operador. www.solotest.com.br, em 02/04/2010.

5.6.3. CONCEITO DE PEGA (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araujo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010.)

Pega é a perda de fluidez da pasta. Ao se adicionar, por exemplo, água a um aglomerante hidráulico, depois de certo tempo, começam a ocorrer reações químicas de hidratação, que dão origem à formação de compostos, que aos poucos, vão fazendo com que a pasta perca sua fluidez, até que deixe de ser deformável para pequenas cargas e se torne rígida.

Início de pega de um aglomerante hidráulico é o período inicial de solidificação da pasta. É contado a partir do lançamento da água no aglomerante, até ao início das reações químicas com os compostos do aglomerante. Esse fenômeno é caracterizado pelo aumento brusco da viscosidade e pela elevação da temperatura da pasta.

Fim de pega de um aglomerante hidráulico é quando a pasta se solidifica completamente, não significando, entretanto, que ela tenha adquirido toda sua resistência, o que só será conseguido após anos. A determinação dos tempos de início de e de fim de pega do aglomerante são importantes, pois através deles pode-se ter idéia do tempo disponível para trabalhar, transportar, lançar e adensar argamassas e concertos regá-los para execução da cura, bem como transitar sobre a peça.

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Com relação ao tempo de início de pega os cimentos brasileiros se classificam em:

• cimentos de pega normal tempo > 60 minutos • cimentos de pega semi-rápida 30 minutos < tempo < 60 minutos • cimentos de pega rápida tempo < 30 minutos

No caso dos cimentos de pega normal, o fim da pega se dá, de cinco a dez horas depois do

lançamento da água ao aglomerante. Nos cimentos de pega rápida, o fim da pega se verifica poucos minutos após o seu início. O tempo de pega do cimento é determinado por ensaio do aparelho de Vicat. A pasta é misturada em proporção que conduz a uma consistência denominada normal. Essa consistência normal é verificada no mesmo aparelho de Vicat (figura 12), utilizando-se a chamada sonda de Tetmajer, um corpo cilíndrico, metálico, liso, de 10mm de diâmetro e terminado em seção reta. A sonda é posta a penetrar verticalmente em pasta fresca por ação de um peso total (incluindo a sonda) de 300 g.

Figura 12 – Aparelho de Vicat

No ensaio de consistência da pasta, a sonda penetra e estaciona a certa distância do fundo do aparelho. Essa distância, medida em milímetros, é denominada índice de consistência. A pasta, preparada para ensaios de tempo de pega, deve ter uma consistência normal de 6 mm, isto é, a sonda de Tetmajer deve estacionar à distância de 6mm do fundo da amostra. Essa amostra de consistência normal é ensaiada nesse mesmo aparelho à penetração de uma agulha corpo cilíndrico circular, com 1 mm² de área de seção e terminando em seção reta. A amostra é ensaiada periodicamente à penetração pela agulha de Vicat, determinando-se o tempo de início da pega quando esta deixa de penetrar até o fundo da pasta, ou melhor, ao ficar distanciada do fundo 1 mm. Os ensaios são prosseguidos até a determinação do tempo de fim de pega, quando a agulha não penetra nada mais na amostra, deixando apenas uma imperceptível marca superficial. O ensaio para determinação dos tempos de pega é preconizado pela NBR 11.581 – Determinação dos tempos de pega – Método de ensaio.

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5.6.4 – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CIMENTO PORTLAND. ( NBR 7215 – Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão.) A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela ruptura à compressão de corpos-de-prova realizados com argamassa. A forma do corpo-de-prova, suas dimensões, o traço da argamassa, sua consistência e o tipo de areia empregado são definidos nas especificações correspondentes e determinadas pela NBR 7215 – Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão. O método do ensaio compreende a determinação da resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura. Os corpos-de-prova são elaborados com argamassa composta de uma parte de cimento, três de areia normalizada (NBR 7214:1982 – Areia normal para ensaio de cimento - Especificação.), em massa, e com relação água/cimento de 0,48. A argamassa é preparada por meio de um misturador mecânico e compactada manualmente em um molde, por um procedimento normalizado. Podem ser empregados equipamentos de compactação mecânica, com a condição de que, ao serem utilizados, os resultados de resistência mecânica não difiram de forma significativa dos obtidos usando-se a compactação manual. Os moldes que contêm os corpos-de-prova são conservados em atmosfera úmida para cura inicial: em seguida os corpos-de-prova são desmoldados e submetidos à cura em água saturada de cal até a data de ruptura. Na data prevista, os corpos-de-prova são retirados do meio de conservação, capeados com mistura de enxofre, de acordo com procedimento normalizado, e rompidos para determinação da resistência à compressão. 5.6.5 – EXPANSIBILIDADE (Trecho extraído do livro “Propriedades do concreto” de Adam M.Neville.) É fundamental que a pasta de cimento, após a pega, não sofra uma grande variação de volume. Em particular, não deve haver uma expansão apreciável, que, sob condições de contenção, poderia resultar a desagregação da pasta de cimento endurecida. Essa expansão poderia ocorrer devido á hidratação, lenta ou retardada, ou a outra reação de alguns compostos presentes no cimento endurecido, como por exemplo, a cal, o óxido de magnésio e o sulfato de cálcio livres. Se as matérias primas introduzidas no forno de fabricação de cimento contiverem mais calcário do que o necessário para combinação com os óxidos ácidos, o excesso permanecerá em condição livre. Este calcário, intensamente queimado somente se hidrata muito lentamente e, ocorre expansão porque o hidróxido de cálcio ocupa um volume muito maior do que o óxido de cálcio livre inicial. Cimentos nessas condições são denominados expansivos. A cal adicionado ao cimento não produz expansão, porque se hidrata rapidamente antes da pega da pasta. Por outro lado, a cal livre presente no clínquer está inercristalizada com outros compostos e fica apenas parcialmente exposta à água durante o tempo que precede a pega da pasta. A cal livre não pode ser determinada por análise química, pois não é possível distinguir a CaO que não reagiu e o Ca(OH)2 produzido por uma hidratação parcial dos silicatos quando o cimento fica exposto ao ar. Por outro lado, a análise do clínquer logo após a saída do forno, mostraria o teor de cal livre, pois nesse momento não existe cimento hidratado. Um cimento também pode ser expansivo devido à presença de MgO, que reage com a água de um modo semelhante ao CaO. No entanto, somente o periclásio ( MgO cristalino) é capaz de

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reagir e causar o problema e o MgO presente na fase vítrea é inócuo. Até cerca de 2 % de periclásio, em relação à massa de cimento, combina com os compostos principais do cimento, mas teores maiores geralmente causam expansão e podem resultar um desagregação lenta. O sulfato de cálcio é o terceiro composto que pode provocar expansão, formando, neste caso, sulfoaluminato de cálcio. Deve ser lembrado que um sulfato de cálcio hidratado – gesso – é adicionado ao clínquer de cimento para evitar a pega instantânea, mas se houver mais gesso do que o necessário para reagir com o C3A durante a pega, aparecerá uma expansão lenta. Por essa razão, as normas limitam rigorosamente o teor de gesso a ser adicionado ao clínquer; esses limites estão muitos do lado da segurança tanto quanto o perigo de expansão pode preocupar. Como a expansão do cimento só se torna aparente após um período de meses ou anos, é essencial ensaiar a expansividade do cimento por métodos acelerados: um ensaio proposto por Le Chatelier é prescrito pela NBR 11.582 – Determinação da expansibilidade de Le Chatelier.

Figura 13 - Agulha de Chatelier

Figura 14 - Banho Maria para

Agulhas de Chatelier

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5.6.6 – EXIGÊNCIAS FÍSICAS E MECÂNICAS DO CIMENTO QUADRO 06 – Exigências físicas e mecânicas do cimento

5.7 – PROPRIEDADES QUÍMICAS DO CIMENTO PORTLAND (Trecho extraído do livro “MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO” de L.A. Falcão Bauer) As propriedades químicas do cimento Portland estão diretamente ligadas ao processo de endurecimento por hidratação. Ainda não se conhecem com muita precisão as reações e os compostos envolvidos no processo de endurecimento, restando muitas questões a serem esclarecidas. O processo é complexo, admitindo-se, atualmente, que se desenrolem em desenvolvimentos que compreendem a dissolução na água, precipitações de cristais e gel com hidrólises e hidratações dos componentes do cimento. Inicialmente, o silicato tricálcico (C3S) se hidrolisa, isto é, separa-se em silicato bicálcico C2S e hidróxido de cal. Este último precipita como cristal da solução supersaturada de cal. A seguir, o silicato bicálcico existente, resultante da hidrólise, combina-se com a água no processo de hidratação, adquirindo duas moléculas de água e depositando-se, a temperaturas ordinárias, no estado de gel. Esse processo, quando conduzido em temperaturas elevadas, resulta numa estrutura de natureza cristalina. Os dois últimos constituintes principais do cimento, o aluminato tricálcico e o ferro aluminato de cálcio, se hidratam, resultando, do primeiro, cristais de variado conteúdo de água e, do segundo, uma fase amorfa gelatinosa. Esse processo é realmente rápido no clínquer simplesmente pulverizado. O aluminato tricálcico presente é, de modo geral, considerado o responsável pelo início imediato do processo de endurecimento. O produto, nestas condições, é material inútil para o construtor, impossibilitando qualquer manuseio pela rapidez da pega. Também é conhecido que a correção se efetua pela adição de sulfato de cálcio hidratado natural, gipsita, ao clínquer antes da operação de moagem final. AS investigações demonstraram que a ação do gesso no retardamento do tempo de pega se prende ao fato de ser muito baixa a solubilidade dos aluminatos anidros em soluções supersaturadas de gesso. O processo prossegue em marcha relativamente lenta pela absorção do

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sulfato, mediante a produção de sulfoaluminato de cálcio e outros compostos que, precipitados, abrem caminho para a solubilização dos aluminatos mais responsáveis pelo início da pega, já então em época conveniente. O fenômeno de falsa pega não é ainda claramente compreendido. Admite-se, em geral, que as causas mais freqüentes da falsa pega são a desidratação do gesso a formas instáveis de sulfato de cálcio, ocorridas durante a operação de moedura, onde a temperatura se eleva acima dos 130°C. Nessas circunstâncias, o cimento produzido contém sulfato de cálcio hidratável, que seria o responsável pela falsa pega. 5.7.1 – CALOR DE HIDRATAÇÃO Durante o processo de endurecimento do cimento, considerável quantidade de calor se desenvolve nas reações de hidratação. Essa energia térmica produzida é de grande interesse para o engenheiro, principalmente pela elevação de temperatura, resultante nas obras volumosas, a qual conduz ao aparecimento de trincas de contração ao fim do resfriamento da massa. O desenvolvimento de calor varia com a composição do cimento, especialmente com as proporções de silicato e aluminato tricálcicos. O valor do calor de hidratação do cimento Portland ordinário varia entre 85 e 100 cal/g, e reduzindo a 60 z 80 cal/g nos cimentos de baixo calor de hidratação. Os valores do calor de hidratação dos constituintes do cimento são os seguintes:

C3S - 120 cal/g C2S - 62 cal/g C2A - 207 cal/g C4AF - 100 cal/g Magnésia - 203 cal/g Cal - 279 cal/g

O método mais comum para a determinação do calor de hidratação do cimento é o calor de dissolução. Amostras secas de cimento em pó e de cimento parcialmente hidratado e subsequentemente pulverizado são dissolvidas em mistura de ácido nítrico e clorídrico numa garrafa térmica. A elevação de temperatura devidamente corrigida pela eliminação dos fatores estranhos ao fenômeno determina as medidas do calor de dissolução das amostras. Por diferença, o calor de hidratação do cimento é calculado. O interesse do conhecimento do valor do calor de hidratação do cimento reside na possibilidade de estudo da evolução térmica durante o endurecimento do concreto em obras volumosas. Basicamente, trata-se de multiplicar o calor de hidratação do cimento pelo peso do cimento contido no metro cúbico de concreto e dividir o resultado pelo calor específico do concreto. Esse cálculo aproximado não se desenvolve, evidentemente, com essa simplicidade esquemática, devendo ser considerados vários fatores que intervêm na evolução do fenômeno, tais como a velocidade de reação, o coeficiente de condutibilidade térmica do concreto, a variação do calor específico do concreto com a temperatura, etc. 5.7.2 – RESISTÊNCIA AOS AGENTES AGRESSIVOS

Nos concretos em contato com a água e com a terra podem ocorrer fenômenos de agressividade. As águas, como as terras, podem conter substâncias químicas suscetíveis a reações com certos constituintes do cimento presentes nos concretos. Nestes últimos, o cimento constitui o elemento mais suscetível ao eventual ataque, já que os agregados são de natureza predominantemente inerte. Os silicatos de cálcio mais ou menos hidratados e principalmente a cal

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hidratada, presentes no cimento hidratado, são os elementos submetidos a ataque químico. O hidróxido de cálcio presente na proporção de 15 a 20 % do peso do cimento original constitui o ponto mais vulnerável.

As águas puras, de fontes graníticas ou oriundas do degelo atacam o cimento hidratado por dissolução da cal existente. Essa dissolução alcança cerca de 1,3 grama por litro nas temperaturas correntes. Águas puras renovadas acabam lavando toda a existente no cimento hidratado, após o que começam, com menor intensidade, a dissolver os próprios silicatos e aluminatos.

As águas ácidas, como por exemplo, a água de chuva, com certa proporção de gás carbônico dissolvido, age sobre a cal do cimento hidratado segundo processo que varia em função da concentração do anidrido carbônico. Se a concentração é baixa, o sal formado é o carbonato de cálcio, pouco solúvel, que obstrui os poros, constituindo proteção a ataques posteriores.

Se a concentração é relativamente forte, o carbonato formado é dissolvido como bicarbonato, prosseguindo o ataque até completa exaustão da cal presente. Os sais de cálcio são atacados em seguida.

As águas podem ser igualmente agressivas quando contém outros ácidos, como acontece com os resíduos industriais e águas provenientes de charcos contendo ácidos orgânicos. Tanto num caso como no outro, há exaustão da cal, e um ataque posterior dos sais constituintes do cimento hidratado deixa no concreto um esqueleto sem coesão e inteiramente prejudicado nas suas características mecânicas e outras. Para estimar a resistência química de um cimento à água pura e ácida, é útil conhecer seu índice de Vicat, isto é, a relação sílica mais alumina dividida por cal. Se é inferior à 1, tem-se o cimento rico em cal, como o Portland, portanto, um cimento metalúrgico, cimento pozolânico, trata-se de material pobre em cal e capaz de reduzir à agressividade da água dissolvente.

A água sulfatada ataca o cimento hidratado por reação do sulfato com aluminato, produzindo um sulfoaluminato com grande aumento de volume. Essa expansão interna é responsável pelo fissuramento que, por sua vez, facilita o ataque, conduzindo o processo a completa deterioração do material. Águas paradas, contendo mais de meio grama d sulfato de cálcio/litro, e águas correntes com mais 0,3 g podem, em geral, ser consideradas perigosas.

A água do mar contém numerosos sais em solução, entre os quais os sulfatos de cálcio, o sulfato de magnésio e o cloreto de sódio. A presença deste último contribui para aumentar a solubilidade da cal. O pequeno conteúdo de ácido carbônico contribui ligeiramente como medida de proteção, pela formação de carbonato insolúvel. Já os sulfatos, principalmente os de cálcio, agem da maneira já descrita, resultando no final ataque progressivo dos cimentos ricos em cal pelas águas do mar.

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5.7.3 – EXIGÊNCIAS QUÍMICAS DOS CIMENTOS

QUADRO 07 – Exigências químicas dos cimentos

(1) Ensaio facultativo. (2) A atividade pozolânica do cimento, determinada conforme a NBR 5753, deve ser positiva. (3) A atividade do material pozolânico, determinada conforme a NBR 5752, deve ser maior que 75%. (4) O teor de material pozolânico deve ser determinado pelo ensaio de resíduo insolúvel. (5) O teor de SO3 igual a 3,5% aplica-se quando C3A 8,0, e 4,5% quando C3A 8,0%. 5.8 - INFLUÊNCIA DOS TIPOS DE CIMENTO NAS ARGAMASSAS E CONCRETOS

O Quadro 8 mostra, de forma simplificada, de que forma os diversos tipos de cimento agem sobre as argamassas e concretos de função estrutural com eles constituídos.

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QUADRO 08 – Influência dos tipos de cimento nas argamassa e concretos.

As influências assinaladas no Quadro 8 são relativas, podendo-se ampliar ou reduzir seu

efeito sobre as argamassas e concretos, através de aumento ou diminuição da quantidade de seus componentes, sobretudo a água e o cimento. As características dos demais componentes, que são principalmente os agregados (areia, pedra britada, pó-de-pedra etc.), também poderão alterar o grau de influência, sobretudo se contiverem matérias orgânicas (folhas, raízes etc.). Finalmente, pode-se usar aditivos químicos para reduzir certas influências ou aumentar o efeito de outras, quando desejado ou necessário. Tudo isso leva à conclusão de que é necessário estudar a dosagem ideal dos componentes das argamassas e concretos a partir do tipo de cimento escolhido ou disponível na praça, de forma a estabelecer uma composição que dê o melhor resultado ao menor custo. As dosagens devem obedecer a métodos racionais comprovados na prática e que respeitem as normas técnicas aplicáveis e o uso dos aditivos deve seguir as instruções do seu fabricante. Além disso, é absolutamente fundamental fazer corretamente o adensamento e a cura das argamassas e dos concretos. O adensamento e a cura malfeitos são as principais causas de defeitos e problemas que surgem nas argamassas e nos concretos, como a baixa resistência, as trincas e fissuras, a corrosão da armadura etc. O bom adensamento é obtido através de uma vibração adequada. O principal cuidado que se deve tomar para obter uma cura correta é manter as argamassas e os concretos úmidos após a pega, molhando-os com uma mangueira ou com um regador, ou então cobrindo-os com sacos molhados (de aniagem ou do próprio cimento), ou até colocando tábuas ou chapas de madeira molhadas sobre a superfície, de modo a impedir a evaporação da água por ação do vento e do calor do sol durante um período mínimo de sete dias.

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6. LEITURAS COMPLEMENTARES ESSENCIAIS

Para o complemento deste estudo se faz necessária a leitura dos capítulos referentes à AGLOMERANTES nas seguintes referências bibliográficas:

1) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO: L.A. FALCÃO BAUER – VOLUME 01 – Capítulos 01 e 02. 2) PROPRIEDADES DO CONCRETO – ADAM M. NEVILLE – Capítulo 01 e 02. 3) CONCRETO – ESTRUTURA, PROPRIEDADES E MATERIAIS – P.KUMAR METHA e PAULO

MONTEIRO Capítulo 06.

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CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

1. DEFINIÇÃO (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araújo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br,

em 31/03/2010)

Concreto de Cimento Portland é o material resultante da mistura, em

determinadas proporções, de um aglomerante - cimento Portland - com um

agregado miúdo, geralmente areia lavada, um agregado graúdo geralmente brita e

água. Pode-se ainda, se necessário, usar aditivos.

A água e o cimento, quando misturados, desenvolvem um processo

denominado hidratação e formam uma pasta que adere às partículas dos

agregados. Nas primeiras horas após o preparo é possível dar a essa mistura o

formato desejado. Algumas horas depois ela endurece e, com o passar dos dias,

adquire grande resistência mecânica, convertendo-se num material monolítico

dotado das mesmas características de uma rocha.

A resistência do concreto depende destes três fatores básicos:

• resistência do agregado;

• resistência da pasta;

• resistência da ligação entre a pasta e o agregado.

Entretanto, para conseguir-se um conjunto monolítico e resistente, é

indispensável produzir corretamente o concreto.

A produção do concreto consta de uma série de operações executadas e

controladas de forma a obter-se, a partir dos materiais componentes, um

concreto que depois de endurecido resista aos esforços derivados das mais

diversas condições de carregamento a que possa ser submetido, bem como

apresente características de durabilidade.

As operações necessárias à obtenção de um concreto são:

• dosagem ou quantificação dos materiais;

• mistura dos materiais;

• transporte até o local da obra;

• lançamento, ou seja, colocação do concreto no seu local definitivo

(normalmente em uma forma);

• adensamento, que consiste em tornar a massa do concreto a mais densa

possível, eliminando os vazios;

• cura, ou seja, os cuidados a serem tomados a fim de evitar a perda de

água pelo concreto nos primeiros dias de idade.

A obtenção de um concreto de boa qualidade depende de todas essas

operações. Se qualquer delas for mal executada, causará problemas ao concreto.

Não há como compensar as falhas em uma das operações com cuidados

especiais em outra.

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Quando o concreto é dosado de acordo com certos princípios básicos, que

serão estudados posteriormente apresenta, além da resistência, as vantagens de

baixo custo, facilidade de execução, durabilidade e economia. Para tanto é

necessário, inicialmente, conhecer as características que o concreto endurecido

deve possuir, para depois, a partir dos materiais disponíveis, obterem o concreto

pretendido, mediante o proporcionamento correto da mistura e o uso adequado

dos processos de fabricação. O concreto fresco representa uma fase transitória,

porém de enorme influência nas características do concreto endurecido.

Figura 01 – Fluxograma para obtenção de um concreto de boa qualidade.

2. PROPRIEDADES DO CONCRETO (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araújo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em

31/03/2010)

Para efeito de suas propriedades, o concreto deve então ser analisado

nestas duas condições: fresco e endurecido.

O concreto fresco é assim considerado até o momento em que tem início

a pega do aglomerante.

O concreto endurecido é o material que se obtém pela mistura dos

componentes, após o fim da pega do aglomerante.

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3. CONCRETO NO ESTADO FRESCO

3.1- PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araújo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em

31/03/2010)

Para o concreto fresco, as propriedades desejáveis são as que asseguram

a obtenção de uma mistura fácil de transportar, lançar e adensar, sem

segregação. As principais propriedades do concreto, quando fresco, são:

• consistência

• plasticidade

• poder de retenção de água

• trabalhabilidade

3.1.1 - CONSISTÊNCIA

Consistência é o maior ou menor grau de fluidez da mistura fresca,

relacionando-se, portanto, com a mobilidade da massa. O principal fator que influi

na consistência é, sem dúvida, o teor água/materiais secos (A%).

Teor de água/materiais secos é, pois, a relação entre o peso da água e o

peso dos materiais secos multiplicada por 100.

onde:

Pag = peso da água

Pc = peso do cimento

Pm = peso do agregado miúdo + agregado graúdo

Em função de sua consistência, o concreto é classificado em:

• seco ou úmido - quando a relação água/materiais secos é baixa, entre 6

e 8%;

• plástico - quando a relação água/materiais secos é maior que 8 e menor

que 11%;

• fluido - quando a relação água/materiais secos é alta, entre 11 e 14%.

Um concreto de consistência plástica pode oferecer, segundo o grau de

sua mobilidade, maior ou menor facilidade para ser moldado e deslizar entre os

ferros da armadura, sem que ocorra separação de seus componentes. São os

mais usados nas obras em geral.

A natureza da obra, os espaçamentos entre as paredes das formas e a

distribuição da armadura no seu interior impõem que a consistência do concreto

seja adequada.

de 177

Fixada a resistência, mediante o estabelecimento de determinado valor para

a relação água/cimento, resta assegurar à mistura uma consistência compatível

com a natureza da obra.

O processo de determinação de consistência mais utilizado no Brasil,

devido à simplicidade e facilidade com que é executado na obra, é o ensaio de

abatimento conhecido como Slump Test. Na elaboração do ensaio, o cone deve

ser molhado internamente e colocado sobre uma chapa metálica, também

molhada. Uma vez assentado firmemente sobre a chapa, enche-se o cone com

concreto em três camadas de igual altura. Cada uma dessas camadas é “socada”

com 25 golpes, com uma barra de ferro de 5/8” (16 mm). Terminada a

operação, retira-se o cone verticalmente e mede-se o abatimento da amostra

conforme ilustrado abaixo:

Figura 02 – Etapas do Slump -Test

Segundo a ABNT NBR 6118:2007, Projeto de estruturas de concreto -

Procedimento, a consistência do concreto deve estar de acordo com as dimensões da

peça a ser concretada, com a distribuição da armadura no seu interior e com os

processos de lançamento e adensamento utilizados.

3.1.2 - PLASTICIDADE (trecho extraído de “Materiais de Construção – Araújo, Rodrigues & Freitas”, www.ufrrj.br, em 31/03/2010.)

Plasticidade é a propriedade do concreto fresco identificada pela facilidade

com que este é moldado sem se romper. Depende fundamentalmente da

consistência e do grau de coesão entre os componentes do concreto.

Quando não há coesão os elementos se separam, isto é, ocorre a

segregação.

Segregação é a separação dos grãos do agregado da pasta de cimento.

Pode ocorrer durante o transporte, durante o lançamento em consequência de

movimentos bruscos, durante o adensamento, por vibração excessiva, ou pela

ação da gravidade, quando os grãos graúdos mais pesados do que os demais,

tendem a assentar no fundo das formas.

de 177

À medida que as paredes das formas vão-se aproximando e a armadura se

torna mais densa, maior deve ser o grau de plasticidade da mistura, a fim de

evitar o perigo de que apareçam vazios na peça depois de concretada. Neste

caso seria altamente desfavorável obter a consistência desejada aumentando-se

simplesmente a quantidade de água, pois essa prática diminuiria significativamente

a resistência do concreto, a qual para ser compensada exigiria o emprego de

mais cimento.

Quanto às dimensões dos agregados, observa-se que os miúdos exercem

influência preponderante sobre a plasticidade do concreto, por possuírem elevada

área específica. Dessa forma, qualquer alteração do seu teor na mistura

provocará modificações significativas no consumo de água e, consequentemente,

no de cimento. Como o cimento é o material de custo mais elevado na mistura,

qualquer alteração no consumo de areia incide diretamente no custo do

concreto.

A forma e a textura superficial das partículas da areia têm grande

influência na plasticidade do concreto. Esta será prejudicada na medida em que

mais angulosas, rugosas ou alongadas forem as partículas de areia. As areias

mais finas requerem mais água, por terem maiores áreas específicas. Por sua vez,

pelo fato de serem mais finas, o teor de areia requerido pelo concreto de igual

plasticidade será menor, compensando dessa maneira o efeito negativo da finura

da areia.

As areias muito grossas, quando utilizadas em concretos cuja dimensão

máxima do agregado é pequena (9,5 mm), resultam em misturas muito ásperas e

pouco coesivas, devido ao fenômeno de interferência entre partículas.

Quantidades excessivas de areia aumentam demasiadamente a coesão da

mistura e dificultam o lançamento e adensamento do concreto nas formas, além

de também aumentarem o consumo de cimento e, consequentemente, o custo

final do concreto produzido. Quanto maior for o consumo de areia, maior será o

consumo de cimento, pelo fato de que a pasta é o agente lubrificante entre as

partículas de areia.

Em relação ao agregado graúdo, como se observou antes, grãos

arredondados e de textura superficial lisa, como os seixos rolados, favorecem a

plasticidade do concreto, exigindo menos água de amassamento, embora a

ligação pasta-agregado no estado endurecido seja prejudicada.

Cumpre, porém, ressaltar que agregados provenientes de britagem, e que,

portanto possuem forma cúbica e textura superficial rugosa, apresentam maior

área específica e requerem, por esta razão, maior quantidade de água de

amassamento. As arestas vivas destes grãos provocam, ainda, maior atrito entre

eles, aumentando, em consequência, o consumo de água e cimento da mistura.

Agregadas com maiores dimensões máximas características requerem menor

teor de areia para determinada plasticidade e, portanto, menor consumo de água.

Por conseguinte, pode-se explicar a diminuição da área específica do agregado

graúdo, que requer menos pasta para cobrir seus grãos e manter sua capacidade

lubrificante entre as partículas do agregado graúdo. Isso leva a crer na vantagem

de 177

da adoção da maior dimensão máxima característica, que possibilitaria maior

economia de cimento, embora para dmáx. > 38 mm a perda de resistência do

concreto devido à menor área de aderência entre a pasta e o agregado

inviabilizasse essa vantagem.

Misturas contendo quantidades excessivas de agregados graúdos resultam

em massas de concreto fresco com baixa coesão e mobilidade, exigindo grande

esforço no seu lançamento e adensamento.

3.1.3 - PODER DE RETENÇÃO DE ÁGUA

Basicamente o poder de retenção de água do concreto é o inverso da

exsudação. A quantidade de água do concreto deve ser suficiente para a

hidratação do cimento e também alcançar a trabalhabilidade desejada.

3.1.4 - TRABALHABILIDADE (texto extraído da Associação Brasileira de Cimento Portland, www.abcp.org.br, 31/03/2010)

É a propriedade que se verifica na capacidade de ser misturado,

transportado e aplicado sem perder a homogeneidade, ou seja, o concreto

mantém suas características estáveis desde a mistura até a aplicação (DAFICO,

1987).

A trabalhabilidade envolve de dois componentes principais: a consistência,

que descreve a facilidade de mobilidade, e a coesão, que descreve a resistência

à exsudação ou à segregação da mistura. A trabalhabilidade não é, como a

consistência, uma propriedade inerente ao próprio concreto, envolve também as

considerações relativas ao tipo de obra e métodos de execução.

Assim, um concreto conveniente para estruturas de grandes dimensões e

pouco armado pode não ser para estruturas delgadas e muito armadas. Em outro

caso o concreto pode ser adequado para adensamento com vibrador, mas,

dificilmente estará bem moldado com adensamento manual. Fica clara a

importância da trabalhabilidade em tecnologia do concreto. É uma das

propriedades básicas que devem ser atendidas (MEHTA & MONTEIRO, 1994). Em

uma obra em que as dimensões das peças, tipo de armaduras e processo de

execução está condizente com o diâmetro máximo do agregado, a

trabalhabilidade dependerá da consistência do concreto. Assim pode-se ter uma

série de misturas trabalháveis, mas de consistências diferentes: concreto seco,

plástico ou fluido. A natureza da obra e o adensamento requerido indicarão o

grau de consistência mais conveniente.

Devido à natureza composta da trabalhabilidade, nenhum único método

pode ser considerado como medidor dessa propriedade. O ensaio universalmente

usado para medir a consistência do concreto é denominado ensaio de

abatimento do tronco de cone. Existem outros métodos para avaliação da

consistência do concreto, dentre eles estão: ensaios de penetração e ensaios de

escorregamento.

de 177

3.1.5 - SEGREGAÇÃO E EXSUDAÇÃO

Segregação da mistura é a perda de sua homogeneidade. É a separação

de seus constituintes, impedindo a obtenção de um concreto uniforme e

convenientemente compactado. É na diferença dos tamanhos de grãos do

agregado e na massa específica dos constituintes que se encontram as causas

primárias da segregação (BAUER, 1994), mas ela pode ser controlada pela

escolha conveniente da granulometria dos agregados e com cuidados no

transporte, lançamento e adensamento do concreto. Existem duas formas de

segregação do concreto; na primeira, os grãos maiores do agregado tendem a

separar-se dos demais, quer quando se depositam no fundo das fôrmas, quer

quando se deslocam mais rapidamente, no caso de transporte em calhas. Na

segunda forma de segregação, comum nas misturas muito plásticas, manifesta-se

a nítida separação da pasta.

Quando são utilizados alguns tipos de granulometria em concretos pobres

e secos, a primeira forma de segregação pode ocorrer. A adição de água poderá

melhorar a coesão, mas quando a mistura se torna muito úmida, ocorre a

segunda forma de segregação (NEVILLE, 1963). A vibração excessiva do concreto

pode levar à segregação dos materiais.

A exsudação é o fenômeno cuja manifestação externa é o aparecimento de

água na superfície do concreto, após o lançamento e adensamento, porém antes

de ocorrer a pega. A água é o componente mais leve do concreto, assim a

exsudação é uma forma de segregação, pois os sólidos em suspensão tendem a

se sedimentar sob a ação da força da gravidade. A exsudação resulta da

incapacidade dos materiais reterem toda a água da mistura em estado disperso,

enquanto os sólidos mais pesados estiverem assentando. A compactação total do

concreto é essencial para que o mesmo possa atingir o potencial máximo de

resistência, isso não irá ocorrer após a segregação, portanto é importante reduzir

a tendência de ocorrência desse fenômeno. A exsudação apresenta-se sob várias

formas. Inicialmente, somente parte da água de exsudação sob à superfície; uma

grande parte dessa água fica retida embaixo dos agregados maiores e nas barras

horizontais da armadura, quando existirem. Se a perda de água pela exsudação

fosse uniforme em todo o concreto e aparecesse na superfície e fosse retirada, a

qualidade do concreto melhoraria com a redução da relação água/cimento. Na

prática, entretanto isso não acontece. Normalmente as cavidades provocadas pela

água exsudada sob os agregados graúdos e armaduras são grandes e

numerosas, deixando a parte superior do elemento estrutural mais fraca que a

inferior.

São causas de segregação e exsudação: consistência inadequada,

composição inadequada dos agregados (quantidade excessiva de agregados

graúdos com densidade muito alta), quantidade insuficiente de finos (areia e

cimento) e métodos impróprios de lançamento e adensamento.

A segregação em misturas muito secas pode às vezes ser reduzida com um

pequeno acréscimo de água. Entretanto, na maioria dos casos, é necessária uma

observação mais rigorosa na granulometria dos agregados. O aumento do

de 177

consumo de cimento, o uso de adições minerais e de ar incorporado são

medidas empregadas para combater a tendência à exsudação das misturas de

concreto.

3.1.5 - PERDA DE ABATIMENTO

A perda de abatimento é a perda de fluidez do concreto fresco com o

passar do tempo ou enrijecimento incomum do mesmo, ao ponto de provocar

efeitos indesejáveis. Ela se dá quando a água livre da mistura de concreto é

consumida pelas reações de hidratação ou por evaporação. Os problemas

causados pela perda de abatimento podem ser superados produzindo-se um

concreto com abatimento inicial maior que o necessário para a concretagem

(fazendo uma compensação prévia da perda) ou promovendo-se o

reamassamento do concreto, mediante o acréscimo de água (respeitada a relação

água/cimento estabelecida) ou de aditivo.

3.1.6. MUDANÇAS INICIAIS DE VOLUME

A redução de volume nas peças de concreto, caracterizada pelo

assentamento do mesmo, algumas horas após o lançamento, e pelo aparecimento

de fissuras horizontais é conhecida como retração plástica. A retração plástica

pode ser causada pela sedimentação, pela rápida perda de água, por exsudação,

absorção ou evaporação e deformações das formas. A prevenção da retração

plástica pode se dar tomando-se medidas de combate aos agentes externos da

mesma, quais sejam:

· Umedecimento das fôrmas dos elementos a serem concretados;

· Redução da incidência de ventos e da insolação;

· Proteção do concreto com sacos ou camada de areia molhados,

compostos de cura ou água.

As fissuras podem se dar também por obstrução ao assentamento do

concreto e são muito comuns em lajes. Em qualquer hipótese, se o concreto

ainda estiver em estado plástico, pode-se proceder a revibração para a

eliminação das mesmas.

3.1.7 - FATORES INTERNOS QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE

Para o estudo dos fatores que afetam a trabalhabilidade, é mais apropriado

estudar os fatores que afetam a consistência e a coesão da mistura. Pode-se

controlar a consistência e/ou coesão da mistura pela quantidade de água, o teor

de cimento, a granulometria e forma dos agregados (além de outras

características físicas), aditivos e ainda outros fatores que afetam a perda de

abatimento:

de 177

3.1.7.1 - Consumo de água

Conforme a norma ACI 211.1, citada por MEHTA E MONTEIRO (1994), para

uma dada dimensão máxima do agregado graúdo, a consistência do concreto é

função direta da quantidade de água na mistura, isto é, dentro de certos limites

é independente de outros fatores, tais como: granulometria e teor de cimento.

Misturas de concretos muito fluidos tendem a segregar e exsudar, afetando

desfavoravelmente o acabamento. Misturas muito secas podem ser difíceis de

lançar e adensar, e o agregado graúdo pode segregar no ato do lançamento.

3.1.7.2 - Consumo de cimento

Concretos com consumo de cimento muito baixo tendem a produzir

misturas ásperas e de acabamento precário. Por outro lado, concretos com

proporção de cimento muito alta, apresentam excelente coesão, mas tendem a

ser viscosos.

3.1.7.3 - Características dos agregados

Dados experimentais já comprovaram que o tamanho do agregado graúdo

influencia na quantidade de água necessária para uma determinada consistência.

Areias muito finas ou angulosas necessitarão de maior quantidade de água para

uma dada consistência. Areias com essas características produzirão misturas

ásperas e pouco trabalháveis com quantidades de água adequadas para areias

mais grossas ou de grãos arredondados.

3.1.8 - FATORES EXTERNOS QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE

Além destes fatores (item anterior) que são internos, ao concreto, existem

outros fatores externos que podem influenciar a trabalhabilidade, a saber:

· Tipos de mistura (manual ou mecânica);

· Transporte e lançamento;

· Adensamento;

· Dimensões e armadura da peça executada;

· Acabamento;

· Ventilação;

· Insolação;

· Temperatura ambiente;

· Ritmo e velocidade de concretagem;

· Qualidade das formas etc.

3.1.9 - EFEITO DO TEMPO E DA TEMPERATURA SOBRE A TRABALHABILIDADE Extraído do Livro Propriedades do concreto, de Adam M. Neville.

O concreto fresco enrijece com o tempo. Isso não deve ser confundido

com a pega do cimento. Esse fato ocorre simplesmente por que parte da água

da mistura é absorvida pelo agregado, se não estiver saturado, parte é perdida

por evaporação, particularmente se o concreto for exposto ao sol, e parte é

de 177

removida pelas reações iniciais. Depois de cerca de uma hora após o início da

mistura, o fator de adensamento diminui de cerca de 0,1.

O valor exato da perda de trabalhabilidade depende de vários fatores.

Primeiro, quando maior a trabalhabilidade inicial, maior a perda de

trabalhabilidade. Segundo, a velocidade de perda de abatimento é maior nas

misturas mais ricas. Além disso, essa velocidade depende das propriedades do

cimento usado: é maior com altos teores de álcalis e quando o teor de sulfatos

é muito baixo.

A variação da trabalhabilidade com o tempo depende também da condição

de umidade do agregado (para um dado teor total de água); a perda é maior

com agregado seco devido à absorção de água pelo agregado, como,

naturalmente, seria de esperar. Os aditivos redutores de água, embora retardem o

enrijecimento inicial do concreto, muitas vezes resultam um certo aumento da

velocidade de perda de abatimento.

A trabalhabilidade de uma mistura também é influenciada pela temperatura

ambiente, embora, a rigor, deve haver preocupação com a temperatura do próprio

concreto. Em ensaios realizados em laboratório pôde-se concluir que, em dias

quentes, o teor de água da mistura deve ser aumentado para que se mantenha

a trabalhabilidade inicial. A perda de abatimento de misturas rijas é menos

influenciada pela temperatura porque elas são menos influenciadas por variações

no teor de água.

Como a trabalhabilidade diminui com o tempo, é importante medir,

digamos, o abatimento, após o decurso de tempo predeterminado após o início

da mistura. É interessante medir o abatimento imediatamente após a descarga da

betoneira, par efeito de controle da dosagem. Também é interessante determinar

o abatimento no momento do lançamento do concreto nas fôrmas, com a

finalidade de assegurar a trabalhabilidade adequada aos meios de adensamento

utilizados.

3.2 - ADITIVOS Trecho extraído de “concreto, estrutura, propriedades e materiais”, de P Kumar Metha e Paulo Monteiro.

O entendimento de que as propriedades do concreto, tanto no estado

fresco como no endurecido, podem ser modificadas pela adição de certos

materiais à misturas de concreto, é responsável pelo enorme crescimento da

indústria de aditivos durante os últimos 40 anos. Centenas de produtos estão

sendo comercializados hoje e em alguns países não é incomum o fato de que 70

a 80 % de todo o concreto produzido contenha um ou mais aditivos; assim, é

absolutamente importante que os engenheiros civis estejam familiarizados com os

aditivos comumente empregados, juntamente com suas aplicações e limitações

características.

O ar incorporado melhora a consistência do concreto, pois aumenta o

volume de pasta. Também aumenta a coesão da mistura, com a redução da

exsudação e da segregação. Em concretos-massa, que possuem uma quantidade

menor de cimento, a incorporação de ar produz uma boa melhoria na

de 177

consistência e coesão. Aditivos pozolânicos tendem a aumentar a coesão do

concreto. Aditivos redutores de água aumentam o abatimento.

3.2.1 – DEFINIÇÃO E IMPORTÂNCIA

Trecho extraído de “concreto, estrutura, propriedades e materiais”, de P Kumar Metha e Paulo Monteiro.

ADITIVO definido como um material, além da água, agregados, cimentos

hidráulicos e fibras, empregado como um constituinte do concreto ou argamassa

e adicionado na betoneira imediatamente antes ou durante a mistura. O meio

técnico lista 20 finalidades importantes para as quais os aditivos são

empregados, por exemplo, para aumentar a plasticidade do concreto sem

aumentar o teor de água, reduzir a exsudação e a segregação, retardar ou

acelerar o tempo de pega, acelerar a velocidade de desenvolvimento da

resistência nas primeiras idades, retardar a taxa de evolução de calor, e

aumentar a durabilidade em condições específicas de exposição. A compreensão

de que propriedades importantes do concreto, tanto no estado fresco quanto no

endurecido, podem ser modificadas com vantagem pela aplicação de aditivos,

deram um impulso à indústria de aditivos que dentro dos 20 anos após o início

do desenvolvimento da indústria nos anos 40, aproximadamente 275 produtos

diferentes foram comercializados na Inglaterra e 340 na Alemanha. Atualmente, a

maior parte do concreto produzido em alguns países contém um ou mais

aditivos.

3.2.2 - ESPECIFICAÇÕES E CLASSIFICAÇÕES

Trecho extraído de “concreto, estrutura, propriedades e materiais”, de P Kumar Metha e Paulo Monteiro.

Os aditivos variam amplamente quanto à composição química e muitos

desempenham mais de uma função; consequentemente é difícil classificá-los de

acordo com as suas funções. As substâncias empregadas como aditivos podem

ser divididas, de modo amplo, em dois tipos. Algumas substâncias começam a

agir instantaneamente sobre o sistema água-cimento, por modificação da tensão

superficial da água e por absorção à superfície das partículas de cimento: outras

se dissociam em seus íons constituintes e afetam as reações químicas entre os

compostos do cimento e da água, de alguns minutos até algumas horas após a

adição. São também empregados como aditivos materiais insolúveis finamente

moídos, tanto de fontes naturais ou como subprodutos de algumas indústrias. O

efeito físico da presença destes aditivos sobre o comportamento reológico do

concreto fresco torna-se imediatamente visível, mas leva de alguns dias a alguns

meses para que os efeitos químicos se manifestem.

Os sais solúveis e os polímeros, agentes tensoativos ou outros, são

adicionados ao concreto em quantidades muito pequenas, principalmente com o

propósito de incorporar ar, tornar o concreto fresco plástico, ou controlar o

tempo de pega. Com o uso de aditivos plastificantes é possível aumentar a

de 177

fluidez sem aumentar o teor de água, ou reduzir o teor de água mantendo um a

mesma consistência do concreto fresco.

3.2.3 - PRINCIPAIS TIPOS E FUNÇÕES Texto extraído da Revista Técne n. 81 Dezembro de 2003 – Editora Pini.

A ABNT NBR 11.768 – Aditivos para concreto de cimento Portland considera

apenas os mais usuais na construção brasileira (ver tabela 01 abaixo). Ainda

assim resta uma gama enorme de produtos importantes (ver tabela 02 abaixo),

além de outros como redutor de ar incorporado, promotor de viscosidade,

redutor de expansão álcali-agregado, gerador de gás, facilitador de bombeamento,

promotor de adesão, fungicida, inseticida e bactericida.

Tabela 01 – Aditivos normalizados. Fontes: ABESC, IPT, CARINE HARTMANN E

FABRICANTES.

Aditivo – Acelerador de pega (A).

- Efeito: Pega mais rápida e resistência inicial mais elevada.

- Usos: Pré-moldados, reparos rápidos e concretos projetado.

- Dosagem: até 3 % da massa de cimento (formiato de sódio).

- Vantagens: Ganho de resistência em baixas temperaturas e redução do tempo

de desforma.

- Desvantagens: Possível fissuração devido ao calor de hidratação, risco de

corrosão de

armaduras (cloretos) e, em alguns casos, redução da resistência a idades

elevadas.

- Principais fabricantes: MBT, Otto Baumgart, Wolf Hacker, mactra, Sika.

Aditivo – Incorporador de ar (IAR)

- Efeito: Incorpora pequenas bolhas de ar no concreto

- Usos: Concreto submetido a grandes variações de temperatura (gelo e degelo

ou em câmara

frigorífica) e concreto massa, pois diminui o atrito entre os agregados.

- Dosagem: Menos de 0,1 % da massa de cimento.

- Vantagens: Aumenta a durabilidade ao congelamento do concreto sem elevar o

consumo de

cimento e o calor de hidratação, reduz o teor de água e a permeabilidade

do concreto,

bom desempenho em concretos de baixo consumo de cimento.

- Desvantagens: Necessita de controle cuidadoso da porcentagem de ar

incorporado e do tempo

de mistura, retarda a pega, reduz a resistência mecânica, para determinada

relação

água/aglomerante o aumento da trabalhabilidade pode ser muito pequeno.

- Principais fabricantes: MBT, Otto Baumgart, Wolf Hacker, Fosroc, Sika.

de 177

Aditivo – Plastificante (P).

- Efeito: Aumenta o índice de consistência e possibilita redução de, no mínimo, 6

% da água de amassamento, ou reduz a água de amassamento para uma

determinada consistência.

- Usos: concreto e graute.

- Dosagem: entre 0,25 % e 1,5 % da massa de cimento.

- Vantagens: Maior trabalhabilidade para determinada resistência, maior resistência

para

Determinada trabalhabilidade e menor consumo de cimento para determinada

resistência e

trabalhabilidade.

- Desvantagens: Retardamento do início de pega para dosagens elevadas do

aditivo, riscos de segregação e enrijecimento prematuro em determinadas

condições.

- Principais fabricantes: MBT, Otto Baumgart, Wolf Hacker, mactra, Sika, Fosroc e

Denver Global.

Aditivo – Retardador de pega (R).

- Efeito: Aumenta o tempo de início e fim de pega.

- Usos: Concretagem de grandes volumes ou em locais distantes da concreteira.

- Dosagem: Os que forem à base de sulfoaluminato de cálcio podem ser

colocados até 15 %

da massa de cimento.

- Vantagens: Mantém a trabalhabilidade a temperaturas elevadas, aumenta a

resistência a idades

elevadas, retarda a elevação do calor de hidratação e amplia os tempos de

aplicação.

- Desvantagens: Pode promover exsudação e aumentar a retração plástica do

concreto.

- Principais fabricantes: MBT, Otto Baumgart, Wolf Hacker, mactra, Sika, Fosroc e

Denver Global.

Aditivo – Superplastificante (SP)

- Efeito: Elevado aumento do índice de consistência, possibilita redução de, no

mínimo, 12% da

água de amassamento.


- Dosagem: Até 1,5% da massa de cimento.

- Vantagens: Age tanto como eficiente redutor de água como fluidificante na

produção de

concreto auto-adensáveis.

- Desvantagens: Riscos de segregação de mistura, duração limitada do efeito

fluidificante pode

de 177

levar à perda de consistência, o efeito nem sempre dura muito tempo,

incorporação de ar.

- Principais fabricantes: MBT, Fosroc, Wolf Hacker, Sika.

Aditivo – Plastificante e Acelerador (PA).

- Efeito: Combinado de Plastificante e Acelerador de pega.

- Usos: Combinado de Plastificante e Acelerador de pega.

- Dosagem: consultar fabricante.

- Vantagens: Reduz a água e permite ganho mais rápido de resistência.

- Desvantagens: Riscos de corrosão de armadura (cloretos).

- Principais fabricantes: Otto Baumgart, Wolf Hacker.

Aditivo – Plastificante e retardador (PR).

- Efeito: Combinado de plastificante e retardador.

- Usos: Combinado de plastificante e retardador.


- Vantagens: Em climas quentes diminui a perda de consistência.

- Desvantagens: Aumento da exsudação e retração plástica, pode provocar

segregação.

- Principais fabricantes: MBT, Otto Baumgart, Wolf Hacker, Fosroc e Sika.

Aditivo – Superplastificantes aceleradores (SPA).

- Efeito: Combinado de Superplastificantes e aceleradores.

- Usos: Combinado de superplastificantes e aceleradores.


- Vantagens: As mesmas de superplastificantes e aceleradores.

- Desvantagens: Diminuição da resistência a idades elevadas.

- Principais fabricantes: Otto Baumgart.

Aditivo – Superplastificantes retardadores (SPR).

- Efeito: Combinado de superplastificantes e retardadores.

- Usos: Combinado de superplastificantes e retardadores.


- Vantagens: Aumento da resistência a idades elevadas.

- Desvantagens: As mesmas de superplastificantes e retardadores.

- Principais fabricantes: Otto Baumgart.

Tabela 02 – Aditivos não normalizados. Fontes: IPT E FABRICANTES.

Aditivo – Expansor

- Efeito: Expande o concreto para compensar os efeitos da retração.

- Usos: Pisos, lajes e recuperação de estruturas.

- Dosagem: Até 10 % da massa de cimento (no caso dos que forem à base de

óxido de cálcio).

de 177

- Cuidados: Pode reduzir a resistência a ataques de sulfatos e exigir controle

tecnológico

especial. Uma superdosagem pode provocar fissuração.

- Principais fabricantes: MBTY, Wolf Hacker, Sika.

Aditivo – Hidrofugante.

- Efeito: Reduz a penetração de água por absorção capilar.


- Dosagem: de 0,5% a 10 % da massa de cimento.

- Cuidados: Pode retardar o início e o fim da pega..

- Principais fabricantes: MBT, Wolf Hacker, Sika, Otto Baumgart.

Aditivo – Impermeabilizante

- Efeito: Reduz a penetração de umidade sob pressão e de elementos agressivos.

- Usos: Argamassas de reparo, concreto de reservatórios e rejuntes.

- Dosagem: de 0,5% a 10 % da massa de cimento.

- Cuidados: Maior risco de retardamento da pega e de diminuição da eficiência

de plastificantes

e superplastificantes.

- Principais fabricantes: MBT, Wolf Hacker, Sika, Fosroc, Otto Baumgart, Mactra.

Aditivo – Inibidor de corrosão

- Efeito: Reduz a corrosão causada por cloretos.

- Usos: materiais de reparo, concreto submetido a cloretos.

- Dosagem: De 1% a 3 % da massa de cimento.

- Cuidados: Diminuição da resistência mecânica.

- Principais fabricantes: MBT, Otto Baumgart, Fosroc, Sika.

Aditivo – Redutor de retração

- Efeito: Reduz a retração do concreto.

- Usos: Pisos e lajes.

- Dosagem: Até 2 % da massa de cimento.

- Cuidados: Diminuição da eficiência de plastificantes, superplastificantes e

incorporadores de ar.

- Principais fabricantes: MBT, Fosroc, Denver Global, Wolf Hacker.

3.2.4 - CUIDADOS E CONCLUSÃO Texto extraído da Revista Técne n. 81 Dezembro de 2003 – Editora Pini.

Com tantos tipos e combinações possíveis, os cuidados na aplicação devem

ser apurados. Por isso, as concreteiras fazem testes de compatibilidade e

desempenho de cada aditivo com os diversos tipos de cimento. Mas essa

realidade não é compartilhada por toda a cadeia produtiva. A maioria das

empresas não tem condições técnicas e financeiras de arcar com ensaios. Nesse

caso, a saída é contar com as indicações dos fabricantes. Um aditivo é um

de 177

material muito técnico que não pode ser vendido sem uma análise cuidados do

que será necessário fazer.

A importância de se especificar o aditivo é que, se mal-empregado, o

produto pode trazer malefícios ao concreto. Desses problemas, um dos mais

graves é o uso incorreto de aceleradores de pega com altas taxas de cloreto,

material agressivo às armaduras. Por isso, a norma brasileira proíbe que haja

mais de 0,15 % de cloreto em relação à massa total de cimento. No caso de

concreto protendido, esse índice baixa para 0,05%.

Figura 03 – Medição do abatimento do concreto no Slump Test

Ensaiar a compatibilidade entre aditivos e cimentos permite conhecer de

forma mais segura o desempenho real do concreto aditivado.

4 - PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO

4.1 - INTRODUÇÃO Trecho extraído do livro de “Materiais para construção”, de L.A. Falcão Bauer.

O concreto, considerado como um sólido a partir da pega é um material

em perpétua evolução. É sensível às modificações das condições ambientais,

físicas, químicas, mecânicas, com reações geralmente lentas registradas de certo

modo nas suas características, que dependem de sua história. A idade e a

história do concreto condicionam em proporção importante as suas

características e propriedades.

Essas características e propriedades, em seu conjunto, qualificam o

concreto. Devem, entretanto, ser consideradas em ternos relativos, segundo a

qualidade exigida para um fim determinado de construção. Exemplificando, a

durabilidade de um concreto pode ser perfeitamente aceitável quando a estrutura

se encontra devidamente protegida da ação dos elementos e ser,

alternativamente, inteiramente inadequada se exposta diretamente à ação de

agentes desintegradores; a impermeabilidade é característica essencial dos

concretos utilizados em estruturas hidráulicas, não sendo elemento essencial da

qualidade dos concretos utilizados nas estruturas de edifícios, quando as

de 177

exigências fundamentais são deslocadas para as características mecânicas de

resistência e rigidez.

Podem ainda resultar num elevado preço os processos que conduzem ao

alcance do máximo de perfeição nas características que compõem a qualidade

desejada, quando se pode, alternativamente, resolver satisfatoriamente, atendendo

às condições de vida em serviço da estrutura, com material de qualidade inferior

e, em geral, custo mais baixo. Em outras palavras, a qualidade do concreto deve

ser subordinada à economia geral do projeto, atendendo não somente aos

aspectos do custo inicial, mas também ao entretenimento da estrutura durante

toda a sua vida em serviço.

O conhecimento das propriedades, de suas possibilidades e limitações e

dos fatores que as condicionam é o elemento que permite ao engenheiro

escolher o material adequado para trabalho em suas obras.

4.2 - RESISTÊNCIA Trecho extraído de Concreto: Estrutura, propriedades e materiais, de P. Kumar Metha e Paulo J.M. Monteiro.

A resistência do concreto é a propriedade mais valorizada pelos

engenheiros projetistas e de controle de qualidade. Só recentemente em nosso

país se iniciou uma conscientização quanto à necessidade de construir obras

duráveis. Os antigos projetistas e construtores imaginavam que as obras em

concreto tinham automaticamente durabilidade infinita. Nos sólidos existe uma

relação fundamental inversa entre porosidade (fração de volume de vazios) e

resistência. Consequentemente, em materiais de várias fases como o concreto, a

porosidade de cada componente ou fase de sua estrutura pode se tornar um

fator limitante da resistência. Os agregados naturais são geralmente densos e

resistentes; portanto, a porosidade da matriz, que é a pasta de cimento

endurecida, bem como a zona de transição entre a matriz e o agregado graúdo

é a que normalmente determinam a característica de resistência dos concretos

usuais.

Embora o fator água/cimento seja o mais importante na determinação de

ambas porosidades, da matriz e da zona de transição, e consequentemente da

resistência do concreto, fatores como adensamento, condições de cura (grau de

hidratação do cimento), dimensões e mineralogia do agregado, aditivos, geometria

e condições de umidade do corpo de prova, tipo de tensão, e velocidade de

carregamento podem também ter um efeito importante sobre a resistência.

de 177

4.2.1 - DEFINIÇÃO DE RESISTÊNCIA Trecho extraído de Concreto: Estrutura, propriedades e materiais, de P. Kumar Metha e Paulo J.M. Monteiro.

A RESISTÊNCIA de um material é definida como a capacidade deste resistir

à tensão sem ruptura. A ruptura é algumas vezes identificada com o

aparecimento de fissuras. De qualquer modo, deve ser lembrado que, ao contrário

da maioria dos materiais estruturais, o concreto contém microfissuras antes

mesmo de ser submetido a tensões externas. No concreto, portanto, a resistência

é relacionada com a tensão requerida para causar a fratura e é sinônimo do

grau de ruptura no qual a tensão aplicada alcança seu valor máximo. No ensaio

de tração, a fratura do corpo de prova normalmente significa ruptura; n

compressão, o corpo de prova é considerado rompido mesmo quando não há

sinal de fratura externa visível, porém a fissuração interna é muito avançada, tal

que o corpo de prova é incapaz de suportar uma carga maior sem fraturar-se.

4.2.2 - IMPORTÂNCIA DE RESISTÊNCIA

No projeto de estruturas de concreto, resistência é a propriedade

geralmente especificada. Isto porque, comparada com a maioria das propriedades,

a resistência é relativamente fácil de ser ensaiada. Contudo, muitas propriedades

do concreto, como o módulo de elasticidade, estanqueidade, impermeabilidade e

resistência às intempéries incluindo águas agressivas, são diretamente

relacionadas com a resistência e podem, portanto, deduzidas dos dados da

resistência. A resistência à compressão do concreto é muitas vezes maior do que

outros tipos de resistência, e a maioria das peças de concreto são projetadas

levando em conta a vantagem da alta resistência à compressão do material.

Embora na prática o concreto seja submetido simultaneamente a uma

combinação de compressão, cisalhamento e a esforços de tração em duas ou

mais direções, os ensaios de compressão uniaxial são de mais fácil execução no

laboratório. A resistência à compressão aos 28 dias, determinada através de um

ensaio padrão de compressão uniaxial, é aceita universalmente como um índice

geral da resistência do concreto.

4.2.2.1 - RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO Trecho extraído do livro: Propriedades do concreto, de Adam M. Neville

Na prática da engenharia, considera-se que a resistência de um concreto a

uma certa idade, curado em água a uma temperatura estabelecida, depende de

apenas dois fatores: a relação água/cimento e o grau de adensamento. A

influência dos vazios, neste ponto do estudo, serão considerados apenas

concretos plenamente adensados: para fins de cálculos de dosagem, admite-se

que o concreto contenha cerca de 1 % de vazios.

de 177

Quando o concreto está plenamente adensado, considera-se sua resistência

como inversamente proporcional à relação água/cimento. Esta relação foi

precedida pela denominada “lei”, mas na realidade uma regra, estabelecida por

Duff Abrams em 1919. Ele determinou que a resistência é igual a:

Fc = K1/K2^(a/c)

Onde (a/c) representa a relação água/cimento da mistura (inicialmente tomada

em volume), e K1 e K2 são constantes empíricas.

A regra de Abrams, embora estabelecida independentemente, é semelhante

a uma regra geral formulada por René Féret em 1896, no fato de que ambas

relacionam a resistência do concreto com os volumes de água e cimento. A regra

de Féret tinha a forma:

Fc = K * ((c/(c+a+v))^2

Onde fc é a resistência do concreto, c, a e v são as proporções volumétricas de

cimento, água e ar, respectivamente, e K uma constante.

Deve-se lembrado que a relação água/cimento determina a porosidade da

pasta de cimento endurecida em qualquer estágio da hidratação. Assim, tanto a

relação água/cimento como o grau de adensamento tem influência sobre o

volume de vazios do concreto, e é por isso que se inclui na expressão de Féret

o volume de ar no concreto.

De tempos em tempos, a regra da relação água/cimento tem sido criticada

como não sendo suficientemente fundamental. Não obstante, na prática, a relação

água/cimento é o principal fator simples da resistência do concreto adensado

plenamente. Talvez a melhor proposição da situação seja aquela de Gilkey:

“Para um dado cimento e agregados aceitáveis, a resistência que pode ser

obtida com uma mistura trabalhável, adequadamente lançada, de cimento,

agregados e água (em iguais condições de mistura, cura e ensaio) é influenciada

por:

a) relação entre cimento e a água de mistura

b) relação entre o cimento e o agregado

c) granulometria, textura superficial, forma, resistência e rigidez das partículas de

agregado

d) tamanho máximo do agregado.”

Pode se acrescentar que os fatores (b) e (d) são de menor importância do

que o fator (a), quando se usam os agregados comuns com tamanho máximo de

de 177

até 40mm. Além disso, esses fatores estão presentes porque a resistência do

concreto é resultado de:

1) resistência da argamassa;

2) aderência entre a argamassa e o agregado graúdo;

3) resistência das partículas de agregado graúdo, isto é, da capacidade de

resistir às tensões aplicadas.

A figura 04 mostra que a curva da resistência em função da relação água

cimento tem aproximadamente a forma de uma hipérbole. Isso se aplica a

concretos feitos com qualquer tipo dado de agregado e a qualquer idade. Uma

propriedade geométrica da hipérbole y=k/x é que um gráfico de y em função de

1/x é uma linha reta. Assim, a relação entre a resistência a relação

cimento/água, figura 05, é aproximadamente linear para valores de cimento/água

no intervalo entre cerca de 1,2 a 2,5.

Figura 04 - Relação entre resistência a 7 dias e relação água/cimento de concretos feitos com cimento

Portland de endurecimento rápido (ARI).

de 177

Figura 05 - Gráfico de resistência em função da relação cimento/água com os dados da figura anterior.

O fator água/cimento (x) é a relação entre o peso de água (Pag) e o peso

de cimento (Pc) empregado no traço de um cimento.

X = Pag/Pc

A resistência de um concreto depende fundamentalmente do fator

água/cimento, isto é, quanto menor for este fator, maior será a resistência do

concreto. Mas, evidentemente, deve-se ter um mínimo de água necessária para

reagir com todo o cimento e dar trabalhabilidade ao concreto. Conforme se

observou anteriormente, pode-se considerar a resistência do concreto como

sendo função principalmente da resistência da pasta de cimento endurecida, do

agregado e da ligação pasta/agregado.

Quando se trata de resistência à compressão, a resistência da pasta é o

principal fator. Por outro lado, é conhecida a influência da porosidade da pasta

sobre a resistência do concreto. Como porosidade depende do fator

água/cimento, assim como do tipo de cimento, pode-se dizer que para um

mesmo tipo de cimento a resistência da pasta depende unicamente do fator

água/cimento, este também um dos principais fatores determinantes da

resistência da ligação pasta/agregado.

A influência da idade na resistência mecânica do concreto está diretamente

associada à resistência da pasta, que por sua vez é determinada pelo tipo de

cimento.

Conforme também se observou nas aulas passadas sobre agregados, a

resistência do agregado deve ser igual ou superior à resistência do concreto que

se pretende fabricar. No que respeita à ligação pasta/agregado, esta depende,

de 177

basicamente, da forma, da textura superficial e da natureza química dos

agregados.

A forma e a textura, por exemplo, podem alterar significativamente a área

específica dos agregados, influindo diretamente na ligação pasta/agregado.

Partículas que tendem à forma cúbica apresentam maior área específica do que

as que se aproximam da forma arredondada. De igual modo, quando a textura

superficial é rugosa, a resistência mecânica do concreto aumenta

consideravelmente, sobretudo nos esforços de tração na flexão. O mesmo efeito

é obtido quando se reduz a dimensão máxima característica do agregado graúdo.

Com relação à reatividade potencial, alguns agregados naturais contendo

sílica hidratada e certas rochas carbonatadas, especialmente calcários dolomíticos

argilosos, desenvolvem reações químicas de interação com os álcalis do cimento

Portland. Em consequência, é possível produzir deteriorações por aumento de

volume em estruturas submetidas a condições de umidade permanente.

Finalmente, outro fator da maior relevância na resistência final do concreto

a esforços mecânicos é a cura - procedimento utilizado para favorecer a

hidratação do cimento que consiste no controle da temperatura e no movimento

da água de dentro para fora e de fora para dentro do concreto -, visto que as

condições de umidade e temperatura, principalmente nas primeiras idades, têm

importância muito grande para as propriedades do concreto endurecido.

4.3 - POROSIDADE DO CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND Extraído de “Porosidade do concreto” – Vicente C. Campiteli –Poli-USP

A porosidade nos concretos é causada pelos seguintes fatores: água da

mistura, porosidade dos agregados, alterações na zona de contato entre a pasta

e os agregados, fissuração e deficiência da produção dos concretos.

4.3.1 - ASCENÇÃO DA ÁGUA DA MISTURA

Os concretos normais, não aditivados, para serem adensados

convenientemente, necessitam mais água do que a necessária para a hidratação

completa do cimento.

Durante e após o adensamento, água sobe, em maior ou menor

quantidade, formando canalíticos de dimensões que variam de 10 μm à 100μm.

Essa água que sobe dentro do concreto, pode encontrar uma partícula de

agregado ou uma barra de armadura, espalhando-se neste local. Pode ocorrer

também que a água em excesso suba até a superfície, dando origem ao que se

chama exsudação, formando uma nata sobre a superfície do concreto. Se sobre a

de 177

água exsudada, for lançada outra camada de concreto, ela ficará parcialmente

retida entre essas duas camadas.

A água em excesso sob as partículas de agregados ou sob as barras da

armadura provocará o descolamento da pasta, criando vazios nessas regiões, e

também, pelo excesso de água, formará uma zona de acentuada porosidade. Da

mesma forma, o excesso de água na superfície do concreto ou presa entre duas

camadas, provocará o aumento da porosidade.

4.3.2 - POROSIDADE DOS AGREGADOS

Para os agregados comuns, o espaço de poros acessíveis (abertos) pode-se

constituir num volume de aproximadamente 0% a 20%, sendo em geral, de 0,5%

até 5%. A Tabela 03 apresenta alguns valores de porosidade de rochas comuns:

Tabela 03 – Porosidade de rochas

GRUPO POROSIRDADE (%)

Arenito 0,0% a 48%

Quartzito 1,9% a 15,1%

Calcário 0,0% a 37,6%

Granito 0,4% a 3,8%

Os poros dos agregados variam muito em tamanho, sendo que os maiores

podem ser vistos ao microscópio óptico ou a olho nu. Mas, mesmo nos poros

menores são, em geral, maiores do que os poros de gel da pasta de cimento

endurecida.

A água pode penetrar nos poros dos agregados, sendo que a quantidade e

a extensão dessa penetração dependem das dimensões, continuidade e volume

total dos poros. Já, a pasta de cimento, devido à viscosidade, não consegue

penetrar até uma profundidade grande, senão nos poros maiores.

A porosidade dos agregados é de grande importância para a qualidade dos

concretos, tanto que alguns países especificam a qualidade dos agregados para

concreto em função de sua porosidade, entre outras propriedades relevantes.

No caso de agregados leves, o volume de vazios varia de 30% a 60%. Nesse

caso, os vazios são relativamente grandes e interligados.

de 177

4.3.2.1 - ZONA DE CONTATO ENTRE A PASTA E O AGREGADO

Na zona de contato entre a pasta de cimento endurecida e os agregados

(interface) pode ocorrer excesso de porosidade por aumento de relação

água/cimento, por deficiência de aglomerantes ou por tensões provenientes de

cargas externas.

O aumento da relação água/cimento, caudado pela exsudação da água

durante ou após o adensamento a qual se espalha sob os agregados, provocará

o descolamento entre a pasta e os agregados e o aumento da porosidade da

pasta nesta região.

Em misturas pobres em aglomerantes ou devido à deficiência de

homogeneização da mistura pode ocorrer falta de envolvimento dos agregados

pela pasta, o que acarretará porosidade na interface.

Com relação ao carregamento externo, à medida que se processa o

carregamento, aumentando as deformações, o número e a extensão dos

descolamentos aumentam. Esses descolamentos dependem das propriedades do

agregado graúdo. A resistência de aderência entre a pasta e os agregados é

influenciada pelas características da superfície, pela forma e pelo tipo de

agregado, para uma dada pasta de cimento endurecida.

4.3.2.2 – QUANTIDADE DE POROS NO CONCRETO

Num concreto de boa qualidade, as primeiras idades, a porosidade é de

20% a 25% e, a uma idade madura, é de 10% a 15%. Mas, não é possível para

um concreto, ter um volume de vazios de menos de 10%.

Os concretos podem ser classificados de acordo com a porosidade,

conforme mostra a Tabela 04:

Tabela 04 - Classificação da qualidade do concreto em função da porosidade

Qualidade do concreto Porosidade (%)

Excelente 10 a 11

Boa 11 a 15

Satisfatória 16 a 18

Medíocre 19 a 22

Ruim e muito ruim Acima 22

de 177

4.3.2.3 – ABSORÇÃO DE ÁGUA

Absorção é um processo físico pelo qual o concreto retém água nos poros

e condutos capilares e é função dos poros que têm comunicação com o exterior.

A água tem acesso aos poros do concreto pela pressão ou pelo fenômeno de

capilaridade.

A capilaridade, que é característica dos materiais higroscópicos, se

desenvolve por sucção capilar, independente de pressão exterior e necessita

apenas contato com o foco de umidade. A

água absorvida por capilaridade permanece na rede capilar, podendo sofrer

evaporação através das extremidades externas dos vasos.

A absorção é uma maneira de se medir o volume dos poros abertos, isto

é, acessíveis a água. A partir do volume de água absorvida pode-se determinar a

porosidade, que é a relação entre o volume dos poros e o volume total do

corpo de prova. A porosidade determinada por absorção de água chama-se

porosidade aberta ou aparente.

A variação da absorção também é sensível com o consumo de cimento,

sendo que quanto maior o consumo, em concretos bem dosados, menor será a

absorção.

A absorção não pode ser usada como medida de qualidade de um

concreto, mas grande parte dos concretos de boa qualidade tem absorção bem

abaixo de 10%.

4.3.2.4 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

A porosidade do concreto é influenciada pelos seguintes fatores:

a) EXSUDAÇÃO: para evitar a exsudação, devem-se dosar concretos com mínimo

fator de água/cimento, compatível com a trabalhabilidade necessária, e aumentar

a quantidade de finos com diâmetro menor do que 0,15mm.

b) AGREGADOS: os agregados devem ter se possível, forma cúbica, textura áspera,

alguma atividade química não expansiva com a pasta (agregados calcários ou

altamente solicosos), pequeno teor de poros e ter poros de pequeno tamanho.

c) INTERFACE PASTA-AGREGADOS: a zona de contato entre a pasta e os

agregados será melhorada se, além de atender as recomendações do item b,

adicionarem-se materiais pozolânicos, tais como cinzas volantes ou microssílicas.

de 177

d) PASTA: a pasta que compõe o concreto terá porosidade mínima nas seguintes

condições:

- ter baixo fator água/cimento ( abaixo de 0,55 l/kg.)

- quanto maior a idade, para uma dada temperatura.

- quanto mais cuidadosa e prolongada for a cura.

e) ADIÇÕES: o uso de adições, tais como escória granulada de alto forno, cinzas

volantes, microssílicas, cinzas de cascas de arroz e outras de eficiência

comprovada, provocam a diminuição do tamanho dos poros, se forem

convenientemente dosadas.

f) ADITIVOS: uso de aditivos redutores de água ou superplastificantes, que

possibilitem redução do fator a/c, mantendo trabalhabilidade adequada.

Todas essas recomendações serão úteis por ocasião da dosagem do

concreto, quando o tecnologista deverá compatibilizar os materiais existentes na

região com as condições da obra.

Além das recomendações anteriores, um concreto bem dosado, com

materiais de boa qualidade, terá boa porosidade se as operações de mistura,

transporte, adensamento e cura forem cuidadosamente atendidas. Além disso, as

fôrmas utilizadas deverão ser estanques, não absorventes (impermeáveis ou

saturadas com água antes do lançamento) e também deverão ser indeformáveis.

O conhecimento das causas que levam um concreto a ser pouco poroso

ou impermeável possibilita ao construtor ou ao tecnologista tomar providências

antes ou durante o andamento de uma borá, para se evitar problemas

patológicos futuros.

4.4 - RESISTÊNCIA MECÂNICA DO CONCRETO Apontamentos extraídos do livro: “Manual de dosagem e controle do concreto” – Paulo Helene/ Paulo

Terzian – Ed. Pini, e Normas Brasileiras.

No que respeita à resistência mecânica do concreto endurecido, ou seja, a

sua capacidade de resistir às diversas condições de carregamento a que possa

estar sujeito quando em serviço, destaca-se a resistência à compressão, à tração,

à flexão e ao cisalhamento.

O processo de endurecimento dos concretos à base de cimento Portland é

muito longo, podendo levar mais de dois anos para completar-se. Com a idade o

concreto endurecido vai aumentando a resistência a esforços mecânicos. Aos 28

dias de idade já adquiriu cerca de 75 a 90% de sua resistência total. É na

de 177

resistência mecânica apresentada pelo concreto endurecido 28 dias após a sua

execução que se baseia o cálculo dos elementos de concreto.

Conforme a NBR 6118 chamamos de:

fc - Resistência à compressão do concreto

fcd - Resistência à compressão do concreto de cálculo

fcj - Resistência à compressão do concreto aos j dias

fck - Resistência à compressão do concreto característica

fcm - Resistência à compressão do concreto média

fct - Resistência do concreto à tração direta

fct,f - Resistência do concreto à tração na flexão

fct,sp - Resistência do concreto à tração indireta

4.4.1 - Resistência à compressão

A resistência à compressão simples, denominada fc, é a característica

mecânica mais importante.

Um fator relevante na determinação e controle da resistência à compressão

do concreto é a existência de certa correlação entre essa resistência e a

resistência à tração do concreto. A resistência à tração na flexão equivale,

aproximadamente, à quinta parte da resistência à compressão do concreto; a

resistência à tração simples é igual à décima parte da resistência à compressão

do concreto, assim expressas:

ft = fc/10 e

ft'= fc/5

Chamamos de fck a resistência característica do concreto à compressão,

que é a resistência adotada para fins de cálculo, onde se admite a probabilidade

da ocorrência de apenas 5% de resistência à compressão menor do que ela.

Para estimá-la em um lote de concreto, são moldados e preparados corpos

de prova segundo a NBR 5738 – Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos

ou prismáticos de concreto, os quais são ensaiados de acordo com a NBR 5739

– Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos.

O corpo de prova padrão brasileiro é o cilíndrico, com 15 cm de diâmetro

e 30 cm de altura, e a idade de referência é 28 dias.

Após ensaio de um número muito grande de corpos de prova, pode ser

feito um gráfico com os valores obtidos de fc versus a quantidade de corpos de

de 177

prova relativos a determinado valor de fc, também denominada densidade de

frequência. A curva encontrada denomina-se Curva Estatística de Gauss ou Curva

de Distribuição Normal para a resistência do concreto à compressão (Figura 6).

Figura 6 – Curva de Gauss para a resistência do concreto à compressão

Na curva de Gauss encontram-se dois valores de fundamental importância:

resistência média do concreto à compressão, fcm, e resistência característica do

concreto à compressão, fck.

O valor fcm é a média aritmética dos valores de fc para o conjunto de

corpos de prova ensaiados, e é utilizado na determinação da resistência

característica, fck, por meio da fórmula:

fck = fcm –t sd

fck = fcm -1,65sd

O desvio padrão sd corresponde à distância entre a abscissa de fcm e a

do ponto de inflexão da curva (ponto em que ela muda de concavidade). O valor

t = 1,65 corresponde ao quantil2 de 5 %, ou seja, apenas 5 % dos corpos de

prova possuem fc ˂ fck, ou, ainda, 95 % dos corpos de prova possuem fc ≥ fck.

2 Quantis são pontos estabelecidos em intervalos regulares a partir da função distribuição acumulada (FDA), de uma

variável aleatória. Os quantis dividem os dados ordenados em q subconjuntos de dados de dimensão essencialmente

igual. Dessa forma dão origem a q-Quantis; os quantis são estabelecidos a partir de pontos de corte que determinam as

fronteiras entre os subconjuntos consecutivos

de 177

Figura 07 - Curva de Gauss da distribuição normal de frequência

Portanto, pode-se definir fck como sendo o valor da resistência que tem 5

% de probabilidade de não ser alcançado, em ensaios de corpos de prova de

um determinado lote de concreto.

A NBR 8953:2009: Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa

específica, por grupos de resistência e consistência, define as classes de

resistência em função de fck. Concreto classe C30, por exemplo, corresponde a

um concreto com fck = 30 MPa.

Nas obras, devido ao pequeno número de corpos de prova ensaiados,

calcula-se fck,est, valor estimado da resistência característica do concreto à

compressão.

de 177

5. DOSAGEM DE CONCRETO PELO MÉTODO ABCP Apontamentos extraídos do livro: “Manual de dosagem e controle do concreto” – Paulo Helene/ Paulo

Terzian – Ed. Pini, e Normas Brasileiras e site www.abcp.org.br

5.1 - Introdução

Dosar um concreto consiste em determinar a proporção mais adequada e

econômica, com que cada material entra na composição da mistura, objetivando

as propriedades já identificadas para o concreto fresco e endurecido. Dosar é,

portanto, procurar o traço que atende as condições específicas de um projeto,

utilizando corretamente os materiais disponíveis.

Traço é a maneira de exprimir a proporção dos componentes de uma

mistura. Genericamente, um traço 1:m:x significa que para uma parte de

aglomerante deve-se ter m partes de agregados, que pode ser somente miúdo,

como no caso das argamassas, ou miúdo e graúdo, como nos concretos e x

partes de água.

O traço pode ser medido em peso ou em volume. Geralmente quando não

está expressa de forma clara a unidade, supõe-se que esta medida seja em peso.

Se o traço for em volume deve ser indicado. Frequentemente adota-se uma

indicação mista: o cimento em peso e os agregados em volume.

Exemplos de traços para concreto para 1 kg de cimento.

1:a:p

onde:

a = peso de agregado miúdo para 1 kg de cimento

p = peso de agregado graúdo para 1 kg de cimento

ou

1:a”:p” em volume

onde:

a” = volume de agregado miúdo

p” = volume de agregado graúdo

A dosagem pode ser não experimental ou experimental.

Na dosagem não experimental o engenheiro baseia-se na sua experiência

profissional ou em tabelas confeccionadas com base em outras obras realizadas.

Na dosagem experimental o engenheiro baseia-se nas características dos

materiais, nas solicitações mecânicas a que estará sujeito o concreto e nas

implicações inerentes a cada obra. Assim sendo, é levado em conta as cargas

de 177

que vão atuar na estrutura, as dimensões da peça, os processos construtivos

bem como as condições do meio em que vai ser implantada a construção.

A NBR 6118/2007 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento,

antiga NB 1, só permite a dosagem não experimental, para obras de pequeno

vulto, às quais deverão respeitar as seguintes condições:

• quantidade mínima de cimento por m³

de concreto de 300 kg;

• proporção de agregado miúdo no volume total do agregado entre 30 a

50%, fixada de maneira a se obter um concreto de trabalhabilidade

adequada ao seu emprego; e

• quantidade de água no volume total de concreto entre 7 a 10%, mínima

compatível com a trabalhabilidade necessária.

Para o caso de grandes obras, a dosagem experimental é a única aceitável,

isto porque, os materiais constituintes e o produto resultante são ensaiados em

laboratórios.

Uma dosagem experimental, de modo geral, é orientada pelo seguinte

roteiro:

• caracterização precisa dos materiais;

• estudo das dimensões das peças a concretar;

• cálculo da tensão de dosagem (resistência de dosagem);

• determinação do fator água/cimento;

• estabelecimento do traço inicial; e

• estabelecimento do traço final.

Existe, atualmente, um grande número de métodos de dosagem de concreto

adotados no Brasil. Essa variedade, entretanto, não deve ser considerada

contraditória, pois muitos deles consideram condições específicas de aplicação.

5.2 – DEFINIÇÕES DA NORMA NBR 6118 NECESSÁRIOS PARA DOSAGEM DE

CONCRETO

5.2.1 - MODO DE PREPARO E DESVIO PADRÃO

Todo produtor, ao oferecer uma certa quantidade de concreto, corre o

risco de vê-la rejeitada, mesmo que esta esteja absolutamente de acordo com o

especificado. Esse risco será tanto menor quanto mais acima da resistência

exigida esteja a média ou o valor característico de sua produção.

de 177

Para efeitos de fixação da resistência média de dosagem, fcmj,d, ou seja, a

resistência média com a qual se pretende assegurar o fckj especificado no projeto

estrutural, A NBR 6118 recomenda as seguintes considerações:

a) (Item 5.6.3.1 da norma) O Cálculo da resistência de dosagem do concreto

depende, entre outras variáveis, das condições de preparo do concreto, definidas

a seguir:

- CONDIÇÃO A: (aplicável às classes C10 até C80).

O cimento e os agregados são medidos em massa, a água de

amassamento é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida

em função da umidade dos agregados;

- CONDIÇÃO B: (aplicável às classes C10 a C25)

O cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em

volume mediante dispositivo dosador e os agregados medidos em massa

combinada com volume, de acordo com o exposto em 5.4 da referida norma3.

- aplicável às classes C10 até C20: o cimento é medido em massa, á água

de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e os

agregados medidos em volume. A umidade do agregado miúdo é

determinada pelo menos três vezes durante o serviço do mesmo turno de

concretagem. O volume de agregado miúdo é corrigido através da curva de

inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado.

- CONDIÇÃO C: (aplicável apenas aos concretos de classe C10 e C15).

O cimento é medido em massa, os agregados são medidos em volume, a

água de amassamento é medida em volume e a sua quantidade é corrigida em

função da estimativa da umidade dos agregados e da determinação da

consistência do concreto, conforme disposto na ABNT NM 67 ou outro método

normalizado.

b) (Item 5.6.3.2 da norma) Concreto com desvio-padrão (sd) conhecido.

3 Item 5.4 da BNR 12.655:2006: A base de medida do concreto para o estabelecimento da sua composição, da sua

requisição comercial ou fixação do seu volume é o metro cúbico de concreto no estado fresco adensado.

A medida volumétrica dos agregados somente é permitida para os concretos preparados no próprio canteiro de obras,

cumpridas as demais prescrições desta Norma.

Os materiais para concreto de classe C25 e superiores, de acordo com a ABNT NBR 8953:2002 ( Concreto para fins

estruturais – Classificação por grupos de resistência – Classificação), devem ser medidos em massa, ou em massa

combinada com volume. Por massa combinada com volume, entende-se que o cimento seja sempre medido em massa e

que o canteiro deva dispor de meios que permitam a confiável e prática conversão de massa para volume de

agregados, levando em conta a umidade da areia.

Sílica ativa e metacaulim (O Metacaulim é constituído basicamente por compostos à base de sílica (SiO2) e alumina

(Al2O3) na fase amorfa, que combinam com o hidróxido de cálcio – Ca(OH)2 – presente na pasta de cimento. O

Metacaulim HP se posiciona entre as partículas de cimento, preenchendo os vazios (ação de micro-filler) e reagindo

quimicamente com o hidróxido de cálcio, ou seja, o efeito pozolânico. A sua vantagem é uma maior resistência

mecânica, Considerando-se os mesmos consumos de aglomerantes, a resistência à compressão de um concreto pode

aumentar em até 70% com o uso de Metacaulim HP associado a um aditivo superplastificante, sua resistência à tração

pode ser acrescida em até 30% e conferindo maior resistência à abrasão.) devem ser sempre medidos em massa.

Para concreto proporcionado em massa, deve ser atendido o disposto na NBR 7212:1984 – Execução de concreto

dosado em central – Especificação, no que diz respeito aos equipamentos e à medida dos materiais.

de 177

Quando o concreto for elaborado com os mesmos materiais, meidante

equipamentos similares e sob condições equivalentes, o valor numérico do desvio-

padrão, sd, deve ser fixado com no mínimo 20 resultados consecutivos obtidos no

intervalo de 30 dias, em período imediante anterior. Em nenhum caso o valor de

sd adotado pode ser menor que 2 Mpa.

c) Item 5.6.3.3 Concreto com desvio-padrão desconhecido

No início da obra, ou em qualquer outra circustância em que não se

conheça o valor do desvio-padrão sd, deve-se adotar o cálculo da resistência de

dosagem o valor apresentado na tabel 6, de acordo com a condição de

preparo, item 5.6.3.1, que deve ser mantida permanentemente durante a

construção.

5.2.2 - DURABILIDADE E IMPERMEABILIDADE

A durabilidade pode ser definida como sendo a capacidade que o concreto

possui de resistir à ação do tempo, aos ataques químicos, à abrasão ou a

qualquer outra ação de deterioração. A durabilidade depende, entretanto, do tipo

de ataque, físico ou químico, que o concreto, depois de endurecido, será

submetido, devendo ser analisado criteriosamente antes da escolha dos materiais

e da dosagem.

No que diz respeito a abrasão ou a erosão, a durabilidade está

diretamente ligada a resistência do concreto.

A impermeabilidade do concreto está relacionada com a durabilidade. Um

concreto impermeável impede o acesso de agentes agressivos.

Vários são os fatores que podem influir na durabilidade e na impermeabilidade

dos concretos, entre eles:

• porosidade da pasta - a impermeabilidade está diretamente relacionada com a

porosidade da pasta. Quanto menos porosa mais impermeável será a pasta e,

consequentemente, o concreto.

A porosidade depende de dois fatores principais: da relação água/cimento e

do grau de hidratação da pasta.

de 177

A relação água/cimento, neste caso, define a estrutura da pasta. Quanto

menor essa relação, mais próximos uns dos outros, estarão os grãos de cimento

e menor, portanto, será a porosidade da pasta.

Como os produtos da hidratação ocupam um volume maior do que o cimento

na pasta, a porosidade diminui à medida que a hidratação evolui.

Pode-se concluir, dessa forma, que a impermeabilidade do concreto aumenta,

também, com a redução da relação água/cimento e com a evolução da

hidratação, ou seja, com a idade do concreto.

• agressão química - principalmente de sulfatos, que reagindo com o hidróxido de

cálcio livre e o aluminato de cálcio hidratado presentes no cimento, aumentam

o volume dos sólidos causando expansão que, por sua vez, provocam

fissuração, que poderão resultar na total deterioração da peça endurecida.

Esses efeitos podem ser atenuados se a relação água/cimento não ultrapassar

0,40 para peças delgadas, com menos de 2,5 cm de

recobrimento de armadura, e 0,45 para outras estruturas. No caso de se

utilizar cimentos resistentes a sulfatos, o fator água/cimento deverá ser de

0,45 e 0,50, respectivamente, conforme recomenda o ACI - American Concrete

Institute.

5.2.3 - AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE (item 6.4 da NBR 6118:2003)

1 - 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.

2 - Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser

classificada de acordo com o apresentado na tabela 6.1 e pode ser avaliada,

simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas

partes.

3 - O responsável pelo projeto estrutural, de posse de dados relativos ao

ambiente em que será construída a estrutura, pode considerar classificação mais

agressiva que a estabelecida na tabela 6.1.

de 177

de 177

CURVA DE ABRAMS DO CIMENTO

5.2.4 - CRITÉRIOS DE PROJETO QUE VISAM A DURABILIDADE (numeração de item

conf. Norma)

7.1 - SIMBOLOGIA ESPECÍFICA DESTA SEÇÃO

De forma a simplificar a compreensão e, portanto, a aplicação dos

conceitos estabelecidos nesta seção, os símbolos mais utilizados, ou que

poderiam gerar dúvidas, encontram-se a seguir definidos.

A simbologia apresentada nesta seção segue a mesma orientação

estabelecida na seção 4. Dessa forma, os símbolos subscritos têm o mesmo

significado apresentado em 4.3.

cmin - Cobrimento mínimo

cnom - Cobrimento nominal (cobrimento mínimo acrescido da tolerância de

execução)

UR - Umidade relativa do ar

Δc - Tolerância de execução para o cobrimento

de 177

7.2 DRENAGEM

7.2.1 Deve ser evitada a presença ou acumulação de água proveniente de chuva

ou decorrente de água de limpeza e lavagem, sobre as superfícies das estruturas

de concreto.

7.2.2 As superfícies expostas que necessitem ser horizontais, tais como

coberturas, pátios, garagens, estacionamentos e outras, devem ser

convenientemente drenadas, com disposição de ralos e condutores.

7.2.3 Todas as juntas de movimento ou de dilatação, em superfícies sujeitas à

ação de água, devem ser convenientemente seladas, de forma a torná-las

estanques à passagem (percolação) de água.

7.2.4 Todos os topos de platibandas e paredes devem ser protegidos por chapins.

Todos os beirais devem ter pingadeiras e os encontros a diferentes níveis devem

ser protegidos por rufos.

7.3 FORMAS ARQUITETÔNICAS E ESTRUTURAIS

7.3.1 Disposições arquitetônicas ou construtivas que possam reduzir a durabilidade

da estrutura devem ser evitadas.

7.3.2 Deve ser previsto em projeto o acesso para inspeção e manutenção de

partes da estrutura com vida útil inferior ao todo, tais como aparelhos de apoio,

caixões, insertos, impermeabilizações e outros.

7.4 - QUALIDADES DO CONCRETO DE COBRIMENTO

7.4.1 Atendidas as demais condições estabelecidas nesta seção, a durabilidade

das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da

espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura.

7.4.2 Ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente

ao tipo e nível de agressividade previsto em projeto devem estabelecer os

parâmetros mínimos a serem atendidos. Na falta destes 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 7.1.

7.4.3 Os requisitos das tabelas 7.1 e 7.2 são válidos para concretos executados

com cimento Portland que atenda, conforme seu tipo e classe, às especificações

das ABNT NBR 5732, ABNT NBR 5733, ABNT NBR 5735, ABNT NBR 5736, ABNT

NBR 5737, ABNT NBR 11578, ABNT NBR 12989 ou ABNT NBR 13116, com

consumos mínimos de cimento por metro cúbico de concreto de acordo com a

ABNT NBR 12655.

de 177

7.4.4 Não é permitido o uso de aditivos contendo cloreto na sua composição em

estruturas de concreto armado ou protendido.

7.4.5 A proteção das armaduras ativas externas deve ser garantida pela bainha,

completada por graute, calda de cimento Portland sem adições, ou graxa

especialmente formulada para esse fim.

7.4.6 Atenção especial deve ser dedicada à proteção contra a corrosão das

ancoragens das armaduras ativas.

7.4.7 Para o cobrimento deve ser observado o prescrito em 7.4.7.1 a 7.4.7.7.

7.4.7.1 Para atender aos requisitos estabelecidos nesta Norma, o cobrimento

mínimo da armadura é o menor valor que deve ser respeitado ao longo de todo

o elemento considerado e que se constitui num critério de aceitação.

7.4.7.2 Para garantir o cobrimento mínimo (cmin) o projeto e a execução devem

considerar o cobrimento nominal (cnom), que é o cobrimento mínimo acrescido

da tolerância de execução (Δc). Assim, as dimensões das armaduras e os

espaçadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na tabela

7.2, para Δc = 10 mm.

7.4.7.3 Nas obras correntes o valor de Δc deve ser maior ou igual a 10 mm.

7.4.7.4 Quando houver um adequado controle de qualidade e rígidos limites de

tolerância da variabilidade das medidas durante a execução pode ser adotado o

valor Δc = 5 mm, mas a exigência de controle rigoroso deve ser explicitada nos

desenhos de projeto. Permite-se, então, a redução dos cobrimentos nominais

prescritos na tabela 7.2 em 5 mm.

7.4.7.5 Os cobrimentos nominais e mínimos estão sempre referidos à superfície da

armadura externa, em geral à face externa do estribo. O cobrimento nominal de

uma determinada barra deve sempre ser:

7.4.7.6 A dimensão máxima característica do agregado graúdo utilizado no

concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento, ou seja:

Lembrando que:

Classificação de acordo com suas dimensões nominais:

de 177

- brita 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 4,8 - 9,5 mm

- brita 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 9,5 - 19 mm

- brita 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 19 - 25 mm

- brita 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . 25 - 50 mm

- brita 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 50 - 76 mm

- brita 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 - 100 mm

7.4.7.7 No caso de elementos estruturais pré-fabricados, os valores relativos ao

cobrimento das armaduras (tabela 7.2) devem seguir o disposto na ABNT NBR

9062.

5.3 - MÉTODO DE DOSAGEM ABCP

Este método de dosagem foi criado na década de 80 pela ABCP

(Associação Brasileira de Cimento Portland) por meio de experimentos. A idéia é

utilizar o método a fim de que se obtenha um traço-base, molde-se corpos de

prova e, com os resultados dos ensaios, sejam feitos os devidos ajustes nas

dosagens.

O método exige o conhecimento das seguintes informações:

- Tipo, massa específica e nível de resistência aos 28 dias do cimento (ex.: CP II

32 - 32MPa aos 28 dias);

- Análise granulométrica e massa específica dos agregados;

- Dimensão máxima característica do agregado graúdo;

- Consistência desejada do concreto fresco;

- Resistência de dosagem do concreto (fcj).

5.3.1 - Etapas do método:

1) Fixar a relação água/cimento (utilizando-se, para isso, o gráfico de resistência

normal - requer o conhecimento do tipo de cimento utilizado e a resistência de

dosagem requerida);

de 177

de 177

2) Determinar o consumo aproximado de água do concreto, (Ca) utilizando os

quadros abaixo, necessitando da dimensão máxima característica do agregado

graúdo e da consistência desejada;

Item 7.4.7.6 da Norma: A dimensão máxima característica do agregado graúdo

utilizado no concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do

cobrimento, ou seja:

Lembrando que:

Classificação de acordo com suas dimensões nominais:

- brita 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 4,8 - 9,5 mm

- brita 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 9,5 - 19 mm

- brita 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 19 - 25 mm

- brita 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . 25 - 50 mm

- brita 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 50 - 76 mm

- brita 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 - 100 mm

de 177

OBS: Para concreto bombeável o abatimento deve estar entre 70 a 100 mm,

dependendo do comprimento da tubulação e altura de lançamento.

3) Determinar o consumo de cimento (Cc)

O consumo de cimento (Cc) é a relação entre o consumo de água (Ca) e a

relação água cimento:

Cc = Ca / (a/c) (kg/m³)

4) Determinar o consumo de agregados graúdo (Cb)

Depende do conhecimento da dimensão máxima característica do agregado

graúdo e do módulo de finura do agregado miúdo.

de 177

O consumo é o produto entre o volume compactado (Vc - obtido pelo

quadro acima), a massa unitária do agregado e a proporção do mesmo (quadro

abaixo);

5) Consumo de agregado miúdo (Cm)

Obtém-se o volume de agregado (Vm) por meio de fórmula:

Vm = 1 – (Cc/Үc + Cb/Үb + Ca/Үa)

Onde:

Vm = volume da areia

Cc = consumo de cimento

Cb = consumo de brita

Ca = consumo de água

de 177

Үc = massa específica do cimento

Үb = massa específica da brita

Үa = massa específica da água

Cm = Үm x Vm

Onde:

Cm = Consumo de areia

Үm = massa específica da areia

Vm = Volume da areia

6) Apresentação do traço

Obtém se o traço dividindo-se todas as massas obtidas pela massa de

cimento.

Cimento: areia: brita: a/c

7) Tabelas práticas

de 177

5.3.2 – Exercício prático de dosagem de concreto pelo método ABCP

1) DADOS DA DOSAGEM DO CONCRETO

a) DADOS DO CIMENTO

a.1 – cimento CP II E-32

a.2 – Ү = 3.100 kg/m³

b) AREIA

b.1 – MF = 2,60 Inch. 30 % c/ 6 % de umidade

b.2 – Ү = 2.650 kg/m³

δ= 1.470 kg/m³ (solta).

C) BRITA

c.1 – Ү = 2.700 kg/m³

δ = 1.500 kg/m³ (compactada)

δ = 1.430 kg/m³ (b1 solta)

δ = 1.400 kg/m³ (b2 solta)

Dmax = 25 mm

c.2 – PROPORÇÃO DAS BRITA

B1 = 80 %

B2 = 20 %

D) CONCRETO

d.1 – fck = 25,00 Mpa

- Abatimento = 90 ± 10 mm

- Na obra o cimento é medido em massa, a água de amassamento é

medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados medidos em

massa. Ambiente urbano.

SOLUÇÃO – CÁLCULO DO TRAÇO

1ª Etapa – DETERMINAR RELAÇÃO A/C

Pela tabela acima o Desvio padrão = 5,5 Mpa.

Para o cálculo da resistência de dosagem:

fcd = fck + 1,65 sd

fcd = 25,0 + 1,65 x 5,5

fcd = 34,00 Mpa.

de 177

Portanto Fator A/C = 0,475

de 177

Tendo encontrados os dois valores, considerar o menor valor.

0,475 < 0,60.

Fator A/C = 0,475

2ª Etapa – DETERMINAR CONSUMO DOS MATERIAIS

2.1 – CONSUMO DE ÁGUA

- Abatimento = 90 mm

Dmáx do agregado = 25 mm

2.2 – CONSUMO DE CIMENTO

Cc = Ca / (a/c) (kg/m³) massa da água = 200 l = 200 kg

Cc = 200/0,475 = 421 kg/m³

2.3 – CONSUMO DE AGREGADO GRÁUDO

Depende do conhecimento da dimensão máxima característica do agregado

graúdo e do módulo de finura do agregado miúdo.

Dados do agregado miúdo (areia) = Módulo de Finura (MF) = 2,60

Dados do agregado graúdo = 25 mm

Se não fosse dado o Módulo de Finura (MF) do agregado miúdo, utilizaria a

tabela:

de 177

Como o exercício foi dado o MF do agregado utiliza-se a tabela:

Esta tabela fornece o volume de Agregado graúdo por m³ de concreto.

Temos que passar o volume deste agregado para massa.

Vb = 0, 715 m³.

Dado do exercício δbrita = 1.500 kg/m³ (compactada).

Cb = Vb x δbrita

Cb = 0,715 x 1.500 = 1.072 kg/m³.

Como o exercício pediu uma composição de Brita nº 01 e Brita nº 2 teremos:

Cb1 = 1.072 x 0,80 .... Cb1= 858 kg/ m³

Cb2 = 1.072 x 0,20 .... Cb2= 214 kg/ m³

2.4 – CONSUMO DE AGREGADO MÍUDO

Obtém-se o volume de agregado (Vm) por meio de fórmula:

Vm = 1 – (Cc/Үc + Cb/Үb + Ca/Үa) Onde:

Vm = volume da areia

Cc = consumo de cimento

Cb = consumo de brita

Ca = consumo de água

Үc = massa específica do cimento

Үb = massa específica da brita

Үa = massa específica da água

Cm = Үm x Vm

Onde:

de 177

Cm = Consumo de areia

Үm = massa específica da areia

Vm = Volume da areia

Vm = 1- (421/3.100+ 1.072/2700 + 200/1000)

Vm = 1 – (0,732)

Vm = 0,268 m³.

Cm = Үm x Vm

Careia = 0,268 x 2.650

Careia = 710 kg/m³.

3ª Etapa – APRESENTAÇÃO DO TRAÇO

Cim: areia> brita 1: brita 2: a/c

421: 710: 858: 214: 200

421/421: 710/421:858/421:214/421: 200/421

1: 1,686:2,038:0,508:0,475

5.3.3 - Inchamento e umidade da Areia

A absorção de água de determinados agregados causa um aumento em

seus volumes, denominado inchamento. Dependendo da umidade presente no

agregado, podem-se obter diferentes massas para um mesmo volume de

dosagem. Ao absorver umidade, em um primeiro momento, ocorre uma repulsão

dos grãos devido à umidade superficial. Depois de saturada, os grãos da areia

tornam a se aproximar, formando uma película de água.

O agregado graúdo não tem inchamento, pois a água não é capaz de

separar os grãos.

No ensaio da determinação do coeficiente de Inchamento da areia, deve-se

primeiramente, secar a amostra em estufa entre 105ºC e 110ºC até atingir massa

constante e depois resfriá-la a temperatura ambiente em um encerado de lona.

Adiciona-se água sucessivamente até obter 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 7%, 9%

e 12% de teor de umidade. Coleta-se uma amostra úmida do agregado a cada

de 177

adição e homogeneização e a coloca em uma cápsula para a determinação e

calculo do teor de umidade.(figura 08)

O coeficiente de inchamento é dado pela equação

Onde,

Vh = Volume do agregado úmido, em dm³;

Vo = Volume do agregado seco em estufa, em dm³;

= massa unitária do agregado seco em estufa, em Kg/dm³

= massa do agregado úmido, em Kg/dm³;

h = teor de umidade do agregado, em %;

5.3.3.1 - Determinação da umidade crítica na Curva de Inchamento

1) Traçar a curva de Inchamento do agregado;

2) Traçar uma reta tangente à curva paralela ao eixo das umidades (h%);

3) Traçar a corda que une a origem de coordenadas ao ponto de tangencia da

reta traçada;

4) Traçar nova tangente a curva paralela a esta nova corda;

5) A abscissa correspondente ao ponto de intersecção das duas tangentes é a

umidade crítica;

6) A ordenada que corresponde ao ponto de intersecção das duas tangentes é o

inchamento Crítico (I=Vh/Vo). (figura 09).

Figura 08 - Inchamento da areia. Todas as três

amostras possuem mesma massa de areia seca. O

volume aparente úmido muda significadamente ao

se acrescentar 3% e 6% de água.

de 177

Figura 09 - Curva de Inchamento

O Coeficiente de Inchamento é determinado pela média aritmética entre os

coeficientes de inchamento máximo e crítico.

5.3.4 - VOLTANDO AO EXERCÍCIO

A dosagem pode ser feita em volume, o cimento é medido em sacos

inteiros e a água em recipientes graduados. Desta forma obtemos boa precisão

nas medidas desses materiais.

Para medir os agregados após a sua transformação em volumes

correspondentes a um saco de cimento, o usual é providenciar padiolas.

O volume da caixa deve corresponder ao volume do agregado.

Considerando-se que as padiolas são transportadas por dois homens, não

convém que a massa total ultrapasse 60 kg.

Medidas usuais são largura = 35 cm e comprimento = 45 cm. (figura 10)

Figura 10 – Medidas de uma padiola padrão

de 177

Materiais 1,0 m³ Unit (kg) 1 saco (kg) Volume (l) Areia Um. 6 % e Inc. 30 % Padiolas (cm)

(1) (2) (3) (4) (5)

Cimento 421 1 50 50 kg 50 kg 1 saco de cimento

Areia 710 1,686 84 57 74 2 x (45 x 35 x 24)

Brita 1 858 2,038 102 71 71 2 x (45 x 35 x 23)

Brita 2 214 0,508 25 18 18 1 x (45 x 35 x 11)

Água 200 0,475 24 24 19 19 litros

- Memória de cálculo:

- Cálculo da coluna (3), como o saco de cimento pesa 50 kg, multiplica-se a

coluna (2) por 50

- Cálculo da Coluna (4) para a areia - Transformar os 84 kg de areia em

medida de volume:

84 kg / 1470 kg/m³ = 0,057 m³ = 57 l

- Cálculo da Coluna (4) para os agregados graúdos - Brita 1 e Brita 2... Idem

areia:

para a brita 1 = 102/1430 kg/m³ = 0,071 m³ = 71 l

para a brita 2 = 25/1400 kg/m³ = 0,018 m³ = 18 l

- Cálculo da Coluna (4) para a água = 1 litro de água pesa 1 kg, portanto

24 kg = 24 l

- Cálculo da coluna (5) para a areia: mutiplica-se o Volume (coluna (4) pela

porcentagem de

inchamento: 57 l x 1,30 = 74 l

- Para o agregado graúdo não há inchamento, portanto repete-se os valores

- Como existe uma quantidade de água na areia (umidade) deve-se

descontar este valor:

Temos 84 kg de areia com umidade de 6%, portanto temos 5 kg ou

5 lts de água.

- Inicialmente eram necessários 24 litros de água, subtraindo a % da

umidade = 24 - 5 = 19 l

- Para as padiolas de areia, brita 1 e brita 2, define-se uma altura para

cada brita, lembrando-se

que usualmente a padiola não deve ultrapassar 60 kg. (padiola +

material).

de 177

6. ESTABILIDADE DIMENSIONAL.

6.1 - HISTÓRICO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO Extraído de www.tqs.com.br, em 06/09/2010.

Quando, em 1660, Robert Hooke4 escreveu a lei fundamental da

elasticidade sob a forma de anagrama (letras agrupadas em ordem alfabética): Ut

tensio sic vis, (tensio = extensão, deslocamento, vis = força) ele apenas afirmava

que existia uma proporcionalidade entre deslocamentos e forças. Não existia, em

sua época, o conceito de tensão, que somente surgiria 150 anos depois com

Cauchy. Por causa da “falta de sintonia” de Hooke com Isaac Newton (1643-

1727) o assunto ficou esquecido na Inglaterra por mais de 100 anos. Somente

em 1802, cerca de 75 anos após a morte de Newton (e 100 anos depois de

Hooke) é que o físico inglês Thomas Young retomou os estudos de Hooke e

avançou um pouco mais, chegando à noção de “módulo de elasticidade”.

Entretanto, a conhecida falta de didática de Young tornou o assunto

extremamente obscuro, a ponto de as maiores sumidades da época não

conseguirem desvendar o que significava a definição:

“O módulo de elasticidade de uma substância é uma coluna (seu comprimento (l)

feita dessa mesma substância, capaz de produzir uma pressão (p) em sua base,

que está para o peso (?) causador de um certo encurtamento por compressão

(?), como o comprimento (l) da substância está para a diminuição (?) desse

comprimento.”

A interpretação física imediata dessa definição, com o conceito atual de

tensão, é que o módulo de elasticidade corresponde à tensão que, aplicada à

coluna, seria capaz de duplicar seu comprimento (no caso de tração) ou reduzir

seu comprimento a zero (no caso de compressão). Young, porém, não disse isso,

nem tinha condições de assim se pronunciar.

4 LOVE, A.E.H. - A treatise on the mathematical theory of elasticity, Dover Publications, New York, 1944.

de 177

Para Young o “módulo de elasticidade era um comprimento (que

provavelmente teria sido imaginado como representativo do peso da coluna feita

da mesma substância e com a mesma seção transversal da coluna estudada).

O comprimento seria, na realidade, o volume para uma seção transversal

de área unitária. Como era feita do mesmo material da coluna em estudo, seu

peso específico multiplicado pelo comprimento e pela área unitária da seção

transversal daria por resultado o peso por unidade de área causador da pressão

(p) sobre a base da coluna. Portanto, o comprimento a que Young se referia era,

na realidade, o produto do comprimento pelo peso específico. Esse produto é o

mesmo módulo que conhecemos atualmente.

Naquela data, Cauchy ainda não havia formulado o conceito de tensão e,

portanto, se Young tivesse falado em “peso”, o conceito ficaria deturpado com

um módulo de elasticidade que dependeria da seção transversal. Implicitamente,

Young estaria raciocinando com seções transversais unitárias, mas sua falta de

didática não permitiu que ele esclarecesse esse ponto. Somente os privilegiados

poderiam perceber na época o alcance de suas palavras. Tanto é assim que

Love, o maior teórico da elasticidade de todos os tempos, assim se pronunciou:

“A introdução de um conceito físico definido associado com o coeficiente de

elasticidade, como se descesse do céu claro diretamente sobre os leitores das

memórias matemáticas, marca época na história da ciência”.

Até hoje, os ingleses denominam o módulo de elasticidade de módulo de

Young.

6.2 - INTRODUÇÃO Extraído do site www.portaldoconcreto.com.br , em 11 de setembro de 2010.

Durante muito tempo os cálculos estruturais foram efetuados com base na

resistência característica do concreto à compressão (fck), principal propriedade

mecânica do concreto.

A necessidade de se construir estruturas cada vez mais altas, esbeltas,

duráveis e com maior rapidez, fez com que houvesse um desenvolvimento das

técnicas de construção e dos materiais utilizados nas obras, mediante isto,

tornou-se imprescindível também, uma revisão das normas brasileiras para a

execução destas estruturas (NBR 6118/2003).

Dentro destas revisões nota-se o objetivo claro de deixar o projeto

estrutural mais próximo do comportamento real da estrutura, tornando necessário,

portanto, um conhecimento profundo de outras características do concreto, como

a deformação, a fluência, a retração e outros parâmetros que demonstrem a

resposta do concreto ao estado limite de trabalho.

No aspecto da deformação, podemos dizer que os materiais submetidos a

esforços, podem apresentam um tipo de comportamento plástico, elástico ou até

uma mistura dos dois (elasto-plástico).

de 177

A deformação elástica é aquela em que o material deformado retorna ao

seu formato original, após a retirada da carga que o deformou, enquanto que na

deformação plástica, não há retorno. No entanto, a maioria dos materiais passa

por um comportamento elástico, antes de atingir uma deformação plástica

(irreversível).

O módulo de elasticidade do concreto é, portanto, um dos parâmetros

utilizados nos cálculos estruturais, que relaciona a tensão aplicada à deformação

instantânea obtida, conforme a NBR 8522 (Concreto - Determinação do Módulo

de Deformação Estática e Diagrama Tensão x Deformação - Método de Ensaio).

O módulo permite ter uma melhor noção do comportamento da estrutura

com relação à desfôrma ou a outras características desejadas do concreto.

6.3 - TIPOS DE DEFORMAÇÃO E SUA IMPORTÂNCIA Extraído do livro “Concreto – Estrutura, propriedades e materiais” de P. Kumar Metha e

Paulo J.M.

Monteiro. Capítulo 4.

As deformações no concreto, que frequentemente levam a fissuração,

ocorrem como um resultado da resposta do material à carga externa e ao meio

ambiente. Quando o concreto recém-endurecido (seja carregado ou sem carga) é

exposto à temperatura e à umidade do ambiente, ele geralmente sofre contração

térmica (deformação de contração associada ao resfriamento) e retração por

secagem (deformação de retração associada com a perda de umidade). Qual das

duas deformações de retração será dominante sob uma dada condição

dependem, entre outros fatores, do tamanho da peça, características dos

materiais constituintes do concreto e dosagem da mistura. Geralmente, em peças

espessas a retração por secagem é um fator menos importante do que a

contração térmica.

Deve-se observar que os elementos estruturais de concreto

endurecido estão sempre restringidos, normalmente por atrito na base, elementos

nos extremos, armadura ou mesmo por deformações diferenciais entre o interior

e o exterior do concreto. Quando a deformação por retração em um material

elástico é totalmente restringida, ela resulta em tensão elástica de tração: a

magnitude da tensão induzida s é determinada pelo produto da deformação ε e

do módulo de deformação do material ( s=E.ε).

O módulo de deformação do concreto também depende das características

dos materiais constituintes do mesmo e dosagens da mistura, mas não

necessariamente no mesmo grau ou da mesma maneira que as deformações por

retração. Espera-se que o material fissure quando uma combinação do módulo de

deformação e da deformação por retração induz um nível de tensão que atinge a

sua resistência de tração (figura 11, curva a). Dada a baixa resistência à tração

do concreto, isto acontece na prática, mas, felizmente, não exatamente conforme

de 177

previsto pelos valores calculados teoricamente para as tensões elásticas de

tração induzidas.

Figura 11 – Influência da retração e da fluência na fissuração do concreto

OBS: Sob condições de restrição no concreto, a interação entre as tensões elásticas de tração

induzidas pelas deformações de retração e o alívio de tensão devido ao comportamento

viscoelástico está no âmago das deformações e fissuração da maioria das estruturas.

Para compreender a razão pela qual um elemento de concreto pode não

fissurar ou pode fissurar apenas após certo tempo de exposição ao ambiente,

devemos considerar como o concreto respondera a tensões constantes ou

deformações constantes. O fenômeno do aumento gradual na deformação ao

longo do tempo, sob certo nível de tensão constante, é chamado de fluência. O

fenômeno de diminuição de diminuição gradual da tensão ao longo do tempo,

sob certo nível de deformação constante, é chamado de relaxação. Ambas as

manifestações são típicas de materiais viscoelásticos. Quando um elemento de

concreto é restringido, a viscoelastidade do concreto se manifestará através de

um decréscimo progressivo da tensão ao longo do tempo (figura 11, curva b

(gráfico acima)). Assim, sob as condições de restrição presentes no concreto, a

interação entre as tensões elásticas de tração induzidas pelas

deformações por retração e o alívio de tensão devido ao comportamento

viscoelástico estão no âmago das deformações e fissuração na maioria das

estruturas.

6.4 - COMPORTAMENTO ELÁSTICO Extraído do livro “Concreto – Estrutura, propriedades e materiais” de P. Kumar Metha e Paulo J.M.

Monteiro.

Capítulo 4.

de 177

As características elásticas de um material são uma medida de sua rigidez.

Apesar do comportamento não linear do concreto, é necessária uma estimativa

do módulo de deformação (a relação entre a tensão aplicada e a deformação

instantânea dentro de um limite proporcional adotado) para determinar as

tensões induzidas pelas deformações associadas aos afeitos ambientais. Ela

também é necessária para calcular as tensões de projeto sob carga em

elementos simples, e momentos e deformações em estruturas complicadas.

6.4.1 - NÃO LINEARIDADE DA RELAÇÃO TENSÃO-DEFORMAÇÃO.

A partir de curvas típicas σ –ε para agregado, pasta endurecida e concreto

carregado em compressão uniaxial (figura 12), torna-se imediatamente aparente

que em relação ao agregado e à pasta de cimento, o concreto não é realmente

um material elástico. Nem a deformação sob carga instantânea de um corpo de

prova de concreto é, na verdade, diretamente proporcional à tensão aplicada,

nem é esta totalmente recuperada após o descarregamento. A causa da não

linearidade da relação tensão-deformação foi explicada a partir de estudos sobre

o processo de micro-fissuração progressiva do concreto sob carga por

pesquisadores, incluindo os da Cornell University5. A figura 33 é baseada no seu

trabalho e uma revisão do tema por Glucklich6.

Do ponto de vista da relação entre o nível de tensão (expressa como

percentagem da carga última) e a microfissuração no concreto, a figura 3 mostra

quatro estágios do comportamento do concreto. Hoje em dia é bem conhecido

que mesmo antes da aplicação de carga externa, já existem microfissuras na

zona de transição ente a matriz e o agregado graúdo no concreto. O número e

a abertura destas fissuras em uma peça de concreto dependeriam, entre outros

fatores, das características de exsudação, resistência da zona de transição e da

história de cura do concreto.

5 T.C Hsu, F. O. Slate, G.M. Sturman, and G. winter, Proceedings of a Conference on Struture of Concrete, Cement and

Concrete Association, 1968. 6 J. Glucklich, Procceedings of a conference on the Struturre of Concrete, Cement and Concrete Association, 1968.

de 177

Figura 12 – Comportamentos típicos tensão-deformação de pasta de cimento, agregado e

concreto.

OBS: As propriedades de materiais compostos complexos não necessitam ser

iguais à soma das propriedades de seus componentes. Assim, a pasta de cimento

hidratada e os agregados apresentam propriedades elásticas lineares, ao passo

que o concreto não apresenta.

Figura 13 – Representação esquemática do comportamento tensão-deformação do concreto sob

compressão simples

de 177

A evolução da microfissuração interna do concreto passa por vários

estágios, que dependem do nível da tensão aplicada.

Podemos notar na figura 13 acima que o concreto, constituído pelos

mesmos materiais, apresenta um diagrama curvo desde o início do carregamento.

Isto pode eventualmente explicar-se pelo fluxo de fluidos nos poros do concreto.

Inicialmente é o agregado, mais rígido, que absorve quase todo o carregamento.

À medida que o agregado se deforma, ele vai transferindo uma parte de seu

carregamento para a pasta de cimento, que começa a se destacar do agregado.

A deformação do concreto será sempre intermediária entre as deformações do

agregado e da pasta. Sendo no início mais próximo da deformação do agregado,

tendendo, depois, para a deformação da pasta.

Sob condições normais de cura (quando um elemento de concreto é

submetido a efeitos de secagem ou contração térmica), devido às diferenças nos

seus módulos de deformação, deformações diferenciais surgirão entre a matriz e

o agregado graúdo, causando fissuras na zona de transição. Abaixo de cerca de

30 por centro da carga última, as fissuras da zona de transição permanecem

estáveis, portanto, a curva ε-s permanece linear (estágio 1 da figura 13).

Acima de 30 por cento da carga última (estágio 2 da figura 13), na medida

em que a tensão aumenta, as microfissuras da zona de transição começam a

aumentar em comprimento, largura e número. Assim, na medida em que a tensão

aumenta, a relação ε/s aumenta e a curva começa a se desviar sensivelmente de

uma linha reta. Entretanto, até cerca de 50 por cento da tensão última, pode-se

admitir que exista um sistema estável de microfissuras na zona de transição;

ainda neste estágio, a fissuração da matriz é desprezível. De 50 a 60 por cento

da carga última, começam a formar-se fissuras na matriz. Com aumento adicional

da tensão até cerca de 75 por cento da carga última (estágio 3 da figura 13),

não só o sistema de fissuras na zona de transição tornar-se-á instável, mas

também a proliferação e propagação de fissuras na matriz aumentará, fazendo

com que a curva ε/σ incline-se consideravelmente em direção à horizontal. De 75

a 80 por centro da carga última, a taxa de liberação de energia de deformação

parece atingir o nível crítico necessário para o crescimento espontâneo das

fissuras sob tensão constante e o material irá deformar até o colapso.

Em resumo, acima de 75 por cento da carga última (estágio 4 da figura

13), com o aumento da tensão, desenvolvem-se deformações muito grandes,

indicando que o sistema de fissuras está se tornando contínuo devido à rápida

propagação de fissuras tanto na matriz como na zona de transição.

de 177

6.5 - TIPOS DE MÓDULOS DE DEFORMAÇÃO Extraído da Norma NBR 8522:2004 – Concreto – Determinação dos módulos estáticos de elasticidade

e de

deformação e da curva tensão-deformação

O módulo de deformação estático N para um material sob tração ou

compressão é dado pela declividade da curva ε-σ para concreto sob

carregamento uniaxial. Uma vez que a curva para o concreto é não linear, três

métodos para calcular o módulo são utilizados7. A NBR 8522 determina como se

calcula dos seguintes módulos:

Módulo de deformação secante (Ecs): Propriedade do concreto cujo valor

numérico é o coeficiente angular da reta secante ao diagrama tensão-deformação

específica, passando pelos seus pontos A e B correspondentes (Figura 14),

respectivamente, à tensão de 0,5 Mpa e à tensão considerada no ensaio.

Módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente Inicial (Eci)8:

Módulo de elasticidade ou módulo de deformação tangente à origem ou inicial,

que é considerado equivalente ao módulo de deformação secante ou cordal entre

0,5 Mpa e 30% fc (tensão aplicada), para o carregamento estabelecido no

método de ensaio que a NBR 8522 preconiza (figura 15).

Figura 14 – Representação esquemática do módulo de deformação secante (Ecs) –NBR 8522

7 No Brasil, o módulo de deformação estático é determinado segundo a norma ABNT: Concreto – Determinação do

Módulo de Deformação Estática e Diagrama de Tensão-Deformação – NBR 8522:2003. 8 O módulo de elasticidade pode ser considerado como um módulo de deformação, quando se trabalha com o material

no regime elástico

de 177

Figura 5 – Representação esquemática do módulo de deformação tangente inicial (Eci) – NBR 8522

6.6 - DETERMINAÇÃO DOS MÓDULOS ESTÁTICOS DE ELASTICIDADE E DE

DEFORMAÇÃO E DA CURVA TENSÃO-DEFORMAÇÃO, SEGUNDO A NBR 8522:2003.

a. - Documentos básicos

a.1 – NBR 8522

b. - Equipamentos

b.1 - Máquina de ensaio à compressão

b.2 - Compressômetro

b.3 - Cronômetro com precisão de 0,01s*

b.4 - Capeador para corpos de prova cilíndricos de concreto.

* Utilizado apenas para ajuste de velocidade.

c. - Corpos de prova

Corpos de prova moldados e colocados em condições de cura

especificadas e testados na idade desejada. Os topos dos corpos de prova

devem estar perpendiculares ao eixo e planos.

d. - Determinação da resistência à compressão

A resistência à compressão do concreto deve ser determinada em dois

corpos-de-prova similares, preferivelmente do mesmo tamanho e forma dos que

de 177

serão utilizados para determinar o módulo de elasticidade, provenientes da

mesma betonada, preparados e curados sob as mesmas condições e de acordo

com o que estabelece a NBR 5738, devendo ser ensaiados à compressão de

acordo com o que define a NBR 5739.

A partir do valor médio da resistência à compressão obtida ou estimada, fc,

determinam-se os níveis de carregamento a serem aplicados conforme a NBR

8522, item 7.3.2 e 7.2.3. Quando a determinação do módulo de elasticidade é

realizada em testemunhos extraídos de estruturas de concreto, o ensaio de

resistência à compressão deve ser realizado em testemunhos do mesmo elemento

estrutural.

e. – Escolha do plano de carga

O plano de carga deve ser escolhido de acordo com a tabela 5.

Fonte: NBR 8522:2004

e.1 - Item 7.3.2 da Norma: Determinação do módulo de elasticidade.

Aplicação da carga e leitura das deformações

Posicionado o corpo-de-prova, aplicar o carregamento e aumentar a

deformação específica à velocidade de (10 ± 2)x10-6 s-1, em caso de prensa com

controle de deformação, ou aumentar a tensão de forma regular à velocidade de

(0,25 ± 0,05) MPa/s, até que seja alcançada uma tensão de aproximadamente

30% da resistência à compressão do concreto (σb).

Este nível de tensão deve ser mantido por 60 s. Em seguida, reduzir a

carga à mesma velocidade do processo de carregamento até o nível da tensão

básica (σa). Devem ser realizados mais dois ciclos de pré-carga adicionais,

obedecendo às mesmas velocidades de carga e descarga e mantendo as tensões

extremas (σa e σb) constantes, alternadamente, durante períodos de 60 s cada.

Depois do último ciclo de pré-carga e do período de 60 s sob a tensão σa,

registrar as deformações específicas lidas, ea, tomadas em no máximo 30s.

de 177

Carregar novamente o corpo-de-prova com a tensão σb à velocidade

especificada e registrar as deformações lidas, εb, tomadas em no máximo 30 s,

após uma espera de 60 s, como mostra a figura 6.

Quando todas as leituras de deformação tiverem sido efetuadas, aumentar

a carga no corpo-de-prova à velocidade especificada até que se produza a

ruptura. Se a resistência efetiva (fcef) à compressão do corpo-de-prova diferir de fc

em mais de 20%, os resultados do corpo-de-prova devem ser descartados.

Figura 6 – Representação esquemática do carregamento para determinação do módulo de

elasticidade. NBR 8522:2004

Cálculo

O módulo de elasticidade, Eci, em gigapascals, é dado pela fórmula:

Os resultados devem ser arredondados para a primeira casa decimal e

expressos em gigapascals.

e.2 – Item 7.3.3 da Norma - Determinação dos módulos de deformação secantes

e traçado do diagrama tensão-deformação. (Obs: numeração a seguir acompanha a sequência da norma).

7.3.3.1 Determinação do módulo de deformação secante a uma tensão indicada

(σn)

de 177

7.3.3.1.1 Ensaio

Uma vez ajustado o corpo-de-prova à máquina de ensaio (ver 7.3.1) e, se

necessário, feita a compatibilização de deformação das bases de medida (anexo

A), aplicar um carregamento crescente à velocidade especificada em 7.3.2, com

pausas de 60 s nas tensões de 0,5 MPa e σn, para leitura das respectivas

deformações em no máximo 30 s.

Prosseguir o carregamento à velocidade especificada para obter a

resistência efetiva (fcef). Essa resistência não deve diferir de fc em mais de 20%

para o ensaio ser válido (ver figura 7).

Figura 7 – Representação esquemática do carregamento para a determinação do módulo de

elasticidade

7.3.3.1.2 Cálculo

O módulo de deformação secante, εcs, a uma tensão indicada σn, em gigapascals,

é dado pela fórmula:

Os resultados devem ser arredondados para a primeira casa decimal, expressos em gigapascals.

de 177

O módulo de deformação secante a uma tensão indicada σn pode também ser obtido diretamente

do diagrama tensão-deformação definido no item 7.3.3.2. da Norma.

7.3.3.2 Traçado do diagrama tensão-deformação

7.3.3.2.1 Ensaio

Uma vez ajustado o corpo-de-prova à máquina de ensaio (ver 7.3.1) deve

ser feita a compatibilização das bases de medida (anexo A da Norma 8522).

Aplicar um carregamento crescente à velocidade especificada em 7.3.2, com

pausas de 60 s nas tensões indicadas, para as leituras de deformação seguintes:

As deformações devem ser lidas em no máximo 30 s após as pausas de

60 s, a cada etapa de carregamento, conforme a figura 7. Se a resistência

efetiva (fcef) à compressão do corpo-de-prova diferir de fc em mais de 20%, esse

resultado deve ser descartado.

7.3.3.2.2 Traçado do diagrama

Traçar o diagrama tensão-deformação específica, representando os resultados

médios das deformações medidas no eixo das abscissas e as tensões

correspondentes no eixo das ordenadas.

de 177

Figura 8 - Representação esquemática do carregamento para o traçado do diagrama tensão-

deformação

e.3 - Item 8 da Norma - Relatório do ensaio

O relatório do ensaio deve conter as informações definidas em 8.1 e 8.2.

8.1 Dados obrigatórios

Devem constar obrigatoriamente no relatório do ensaio os seguintes dados:

a) identificação do corpo-de-prova ou testemunho;

b) data de preparação do concreto ou de obtenção do testemunho (se for o

caso);

c) condições de cura e armazenamento;

d) idade do corpo-de-prova ou do testemunho no momento do ensaio, ou data

do ensaio, caso a idade do testemunho não seja conhecida;

e) condições do corpo-de-prova ou testemunho no momento de seu recebimento

para ensaio e seu tratamento superficial;

f) tipo e dimensões do corpo-de-prova ou testemunho;

g) data do ensaio;

h) tipo e número de instrumentos de medição utilizados;

i) resistência à compressão de acordo com 7.1;

j) resistência à compressão do corpo-de-prova ensaiado para determinar o

módulo estático de elasticidade ou deformação;

k) módulo estático de elasticidade ou deformação, conforme solicitado;

l) observações consideradas de interesse (tipo de capeamento dos corpos-de-

prova, presença de materiais estranhos, anomalias na ruptura, natureza dos

agregados etc).

8.2 Dados opcionais

de 177

Opcionalmente podem constar no relatório do ensaio:

a) características especificadas no projeto (fck, εci, εcs , idade etc.);

b) localização na estrutura;

c) informações quanto aos materiais componentes do concreto.

e.4 - Item 8.2.8 DA NBR 6118:2003 - Módulo de elasticidade

O módulo de elasticidade deve ser obtido segundo ensaio descrito na

ABNT NBR 8522, sendo considerado nesta Norma o módulo de deformação

tangente inicial cordal a 30% fc, ou outra tensão especificada projeto. Quando

não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto

usado na idade de 28 d pode-se estimar o valor do módulo de elasticidade

usando a expressão:

Quando for o caso este módulo de elasticidade deve ser especificado em

projeto e controlado pela obra.

6.7 - COEFICIENTE DE POISSON Extraído do livro “Concreto – Estrutura, propriedades e materiais” de P. Kumar Metha e Paulo J.M. Monteiro.

Capítulo 4.

Para um material sujeito à carga axial simples, a razão entre a deformação

lateral e a deformação axial dentro do intervalo elástico é chamada COEFICIENTE

DE POISSON. O Coeficiente de Poisson geralmente não é necessário para a

maioria dos cálculos em projeto de concreto. Entretanto, ele é necessário para a

de 177

análise estrutural de túneis, barragens em arco e outras estruturas estaticamente

indeterminadas.

6.8 - FATORES QUE AFETAM O MÓDULO DE DEFORMAÇÃO Extraído do livro “Concreto – Estrutura, propriedades e materiais” de P. Kumar Metha e Paulo J.M. Monteiro.

Capítulo 4.

Em materiais homogêneos existe uma relação direta entre massa específica

e módulo de deformação. Em materiais heterogêneos, multifásicos como o

concreto, a fração volumétrica, a massa específica e o módulo de deformação

dos principais constituintes e as características da zona de transição determinam

o comportamento elástico do compósito. Uma vez que a massa específica é

inversamente proporcional à porosidade, obviamente que os fatores que afetam a

porosidade do agregado, da matriz da pasta de cimento e da zona de transição

serão importantes. Para o concreto, a relação direta entre resistência e módulo

de deformação provém do fato de que ambos são afetados pela porosidade das

fases constituintes, embora não no mesmo grau.

6.8.1 - AGREGADO

Entre as características do agregado graúdo que afetam o módulo de

deformação do concreto, a porosidade parece ser a mais importante. Isto

acontece porque a porosidade do agregado determina a sua rigidez, que por

sua vez controla a capacidade do agregado em restringir deformações da matriz.

Agregados densos têm um módulo de deformação alto em uma mistura de

concreto, maior será o módulo de deformação do concreto. Uma vez que em

concretos de baixa ou média resistência, a resistência do concreto não é afetada

pela porosidade do agregado, isto mostra que todas as variáveis podem não

controlar a resistência e o módulo de deformação da mesma forma.

Outras propriedades do agregado também influenciam o módulo de

deformação do concreto. Por exemplo, a dimensão máxima, a forma, a textura

superficial, a granulometria e a composição mineralógica podem influenciar a

microfissuração na zona de transição e assim afetar a forma da curva tensão-

deformação.

6.8.2 - MATRIZ DA PASTA DE CIMENTO

O módulo de deformação da matriz da pasta de cimento é determinado

pela sua porosidade. Os fatores que controlam a porosidade da pasta de

cimento, tais como relação água/cimento, conteúdo de ar, adições minerais e

grau de hidratação do cimento, são listados na figura 9. Valores na faixa de 7 a

28 GPa para o módulo de deformação de pastas endurecidas de cimento

de 177

Portland com várias porosidades têm sido relatadas. Deve-se observar que estes

valores são similares aos módulos de deformação para agregados leves.

6.8.3 - ZONA DE TRANSIÇÃO

Em geral, espaços vazios, microfissuras e cristais orientados de hidróxido

de cálcio são relativamente mais comuns na zona de transição do que na matriz

da pasta de cimento; portanto, eles desempenham um papel muito importante na

determinação das relações tensão-deformação no concreto. Os fatores que

controlam a porosidade da zona de transição são listados na figura 16.

PARÂMETROS DA

AMOSTRA -

dimensões,

geometria e estado

de umidade

RESISTÊNCIA DAS

FASES

COMPONENTES

PARÂMETROS DE

CARREGAMENTO,

tipo de tensão e

velocidade de

aplicação de tensão

POROSIDADE DA

MATRIZ, fator A/C,

aditivos minerais,

grau de hidratação

(tempo de cura e

temperatura e

umidade) conteúdo de

ar, ar preso, ar

incorporado.

POROSIDADE DO

AGREGADO

INTERAÇÃO DOS FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTÊNCIA DO

CONCRETO

POROSIDADE DA ZONA DE TRANSIÇÃO -( fator

A/C, Aditivos minerais), Características de

execução (distribuição granulométrica do

agregado e tamanho máximo e geometria),

Grau de comapctação e hidratação, Interação

Química entre agregado e a pasta de cimento

Figura 16 – Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto.

Tem sido relatado que a resistência e o módulo de deformação do

concreto não são influenciados no mesmo grau pelo tempo de cura. Com

dosagens diferentes de concreto de várias resistências encontrou-se que, em

idades mais avançadas (3 meses a 1 ano), o módulo de deformação aumentou a

uma taxa mais alta do que a resistência à compressão.

É possível que o efeito benéfico da melhoria na densidade da zona de

transição, como um resultado da interação química lenta entre a pasta de

cimento alcalina e o agregado seja mais pronunciada para a relação tensão-

deformação do que para a resistência do concreto à compressão. (figura 17).

de 177

Figura 17: Fatores que afetam o módulo de deformação do concreto.

6.9 - DEFORMAÇÃO LENTA, VARIÁVEL CONCRETA - A FLUÊNCIA, FENÔMENO

PRÓPRIO DO MATERIAL, PODE SER MINIMIZADA COM PROJETO E EXECUÇÃO

ADEQUADOS. Por Simone Sayegh, Revista Téchne – www.revistatechne.com.br

Diversos pesquisadores têm-se empenhado em conhecer as propriedades do

concreto, dentre elas a fluência. Trata-se de uma propriedade comum a diversos

materiais. O fenômeno caracteriza-se pelo aumento gradual da deformação do

material quando sujeito a uma tensão constante ao longo do tempo. No caso do

concreto, pode-se concluir que, exatamente por aliviar as concentrações de

tensões, a fluência possibilita que o concreto seja utilizado como material

estrutural. "Essa propriedade é extremamente importante e benéfica, sob esse

ponto de vista", explica a engenheira Inês Bataggin, superintendente da ABNT

(Associação Brasileira de Normas Técnicas) e pesquisadora da ABCP (Associação

Brasileira de Cimento Portland).

Como o próprio nome sugere, a deformação lenta do concreto ocorre ao

longo de muitos anos. Estudos realizados pelo ACI (American Concrete Institute)

demonstram que as deformações em corpos-de-prova de concreto são verificadas

mesmo após 30 anos. Esses registros sugerem a tendência assintótica a um valor

constante de deformação, se não houver modificações no carregamento ao longo

do tempo. "No entanto, como o incremento de deformação após algum tempo

passa a ser muito pequeno, esse conhecimento serve apenas a pesquisas

acadêmicas", conclui.

de 177

Justamente por aliviar concentrações de tensões,

o concreto tem ótimas propriedades estruturais,

mas as deformações devem ser previstas a

longo prazo

Algumas das causas básicas do fenômeno já foram determinadas, mas

ainda há muitos pontos de relação a serem mensurados. De acordo com Inês, a

perda da água intracristalina, sob pressão constante, parece ser uma das

relações de grande importância na determinação do grau de fluência no

concreto, o que pode sugerir que elevadas relações água/cimento sejam

indesejáveis no que se refere ao controle do fenômeno. Assim como a fluência é

sensivelmente influenciada pela disponibilidade de água do composto, diversas

outras propriedades como módulo de elasticidade e resistência à compressão

também geram variações nas deformações. A fluência é diretamente proporcional

à relação água/cimento e inversamente proporcional aos valores de módulo de

elasticidade e resistência à compressão. É importante que o concreto continue a

apresentar ganhos de resistência após a aplicação de carga na estrutura, já que

o peso próprio constitui um primeiro carregamento. Sabe-se ainda que a fluência

diminui com o aumento das dimensões do elemento estrutural, portanto

estruturas mais esbeltas requerem mais atenção.

É importante ressaltar que a variação volumétrica resultante da reação

exotérmica de hidratação do cimento não interfere na fluência. É um fenômeno

de comportamento não-linear do concreto quando submetido a uma tensão que

ultrapassa a fase elástica. Quando a retirada da carga atuante dá lugar à volta

de uma parte da deformação, o material está na fase elástica, enquanto que a

de 177

parte correspondente à deformação além do limite elástico é irreversível. Do

ponto de vista desse comportamento, o concreto é um material visco-elástico que

tem sua deformação diferida ao longo do tempo.

Além de decisões de projeto, na hora de executar a estrutura é

indispensável considerar a maturidade do concreto no momento de aplicação das

cargas e a magnitude desses carregamentos. Segundo experimentos, a fluência

dos concretos carregados a baixas idades é maior do que a verificada em

concretos carregados a idades maiores. "Esse comportamento é devido ao maior

grau de hidratação dos concretos com maior idade, que apresentam estrutura

interna mais compacta e menos água disponível", explica Inês. "Cerca de uma

quarta parte da fluência ocorre nas duas primeiras semanas de carregamento",

conclui.

De acordo com o engenheiro José Zamarion, do Ibracon (Instituto Brasileiro

do Concreto), a idade fictícia do concreto no instante de aplicação da carga,

tempo zero e no instante considerado (tempo t), leva em conta o histórico de

desenvolvimento da resistência do concreto. Zamarion ressalta que as condições

para estimativa (cálculo) do coeficiente de fluência pressupõem uma tensão de

0,4 x tensão de ruptura por ocasião do carregamento e são válidas após a idade

de três dias.

O edifício Mandarim, em São Paulo, foi

uma das primeiras estruturas monitoradas

nas primeiras idades de carregamento

6.9.1 - CONTROLE DE PROJETO

No Brasil, a NBR 6118 estabelece como deve ser realizado o projeto de

estruturas de concreto. A versão publicada em 2003 prevê as análises globais e

localizada das deformações, de maneira que a estrutura seja verificada como um

todo e em partes, e estabelece limites de deformabilidade. A consideração da

fluência no cálculo estrutural é obrigatória por essa norma e pode ser obtida por

uma análise simplificada ou complexa. A norma técnica nacional correlaciona o

de 177

valor da fluência do concreto aos valores de módulo de elasticidade, dimensões

do elemento estrutural, umidade e outros, em função do conhecimento já

adquirido nas pesquisas realizadas. Apesar do conhecimento de importantes

variáveis que determinam o fenômeno, a fluência ainda é uma propriedade difícil

de ser medida empiricamente. A norma brasileira de ensaios, a NBR 8224,

determina modelos de ensaios de longa duração, cerca de 400 dias, mas poucos

laboratórios dispõem do equipamento necessário à sua execução. O tempo de

duração do ensaio e seu alto custo tornam restritivo seu uso corrente, sendo

pouco solicitado pelo meio técnico. "A não ser no caso da construção de

barragens, onde essa propriedade é fundamental para o sucesso do

empreendimento", explica Inês Battagin. No Brasil, assim como em grande parte

dos países, a fluência ainda é determinada por estimativas teóricas a partir de

dados mais facilmente obtidos. "Não apenas a previsão da fluência, mas muitas

outras especificações e premissas exigidas em norma devem ser explicitadas nos

documentos que acompanham o projeto estrutural", conclui.

Para Zamarion, a deformabilidade da estrutura pode ser controlada com o

uso de concretos com resistência e módulo de elasticidade corretos, e o seu

lançamento pode ser realizado com a escolha adequada dos elementos

enrijecedores. Para se obter uma maior trabalhabilidade do concreto, ou maiores

valores de abatimento (Slump), podem ser utilizados aditivos plastificantes ou

superplastificantes na mistura, no lugar do aumento da relação água/cimento.

Esse é o procedimento usual para se obter concretos de elevada resistência à

compressão e de fácil aplicação em estruturas com alta densidade de armadura

(espaços reduzidos), pois um aumento na relação água/cimento fatalmente

provoca uma expressiva queda na resistência. Os concretos atuais com

abatimentos entre 16 e 20 cm, conseguidos com uso de superfluidificantes, e os

chamados auto-adensáveis, com aditivos químicos, conferem resistência mais alta

e módulo de elasticidade adequado, desde que o agregado graúdo apresente

modo de elasticidade compatível. "Esses concretos devem apresentar boa coesão

em estado plástico e dispensam o adensamento, além de superarem os concretos

convencionais do ponto de vista da fluência", explica. Já concretos mais

argamassados, como é o caso do bombeável, tendem a apresentar menores

de 177

valores de módulo de elasticidade do que os convencionais, e consequentemente

maiores valores de fluência. Esse tipo de concreto, indicado para aplicação em

locais de difícil acesso, deve ser utilizado com o conhecimento prévio de suas

características físicas, obtidas por ensaio e consideradas em projeto.

De acordo com o engenheiro Francisco Graziano, do escritório de

engenharia Pasqua e Graziano, a indeterminação real da fluência, também

condicionada a fatores de origem climática como umidade do ar e temperatura

ambiente, requer dispositivos estruturais de compensação. Nos casos em que o

conhecimento da deformação de uma viga é indispensável para garantir seu bom

desempenho em serviço, como em vigas fletidas de grandes vãos, e existem

dúvidas sobre a variabilidade da grandeza referente ao deslocamento, lança-se

mão de alterações do sistema estrutural por meio do uso de sistemas

protendidos. "A protensão forma uma contra curvatura mecânica que pode

neutralizar o efeito deletério da fluência", explica.

de 177

Graziano também alerta para uma confusão comum entre engenheiros:

considerar como fluência a deformabilidade de uma peça resultante de um

estado de fissuração. "Esse fenômeno pode ser responsável pela amplificação de

até duas vezes na deslocabilidade da peça, resultando em deslocamentos

extremamente inesperados", explica. Isso se deve ao fato de a fissuração reduzir

de forma dramática a rigidez da seção transversal da peça à quase metade da

grandeza apresentada antes da ocorrência. A fissuração depende da qualidade do

concreto utilizado, da quantidade de armadura da peça, da grandeza das cargas

aplicadas, das condições de cura, da desenforma e reescoramento.

Com as medições efetuadas, os projetistas

do edifício Mandarim puderam determinar o

melhor momento para execução das

alvenarias internas sem o risco de

ocorrência de patologias devidas a

deformações.

6.9.2 - CONTROLE DA EXECUÇÃO

Todos os especialistas concordam que para minimizar os efeitos da fluência

as soluções construtivas devem contemplar o comportamento sistêmico do

edifício, de maneira a prever o bom funcionamento conjunto dos componentes.

"As mudanças nos sistemas executivos levaram ao aparecimento de problemas na

interface estrutura-vedações e na deformação das estruturas, com deslocamentos

além do esperado", explica Zamarion. Sistemas com comportamento similar são

especialmente indicados para uso conjunto, como revestimentos de argamassa em

alvenaria de blocos de concreto, onde se verifica não apenas a aderência física

do revestimento (ranhuras e reentrâncias preenchidas), mas também a aderência

química por similaridade do material. Além disso, as vedações devem ser capazes

de absorver as deformações da estrutura sem gerar tensões internas.

Com relação à estrutura, o cuidado com o concreto nas primeiras idades é

determinante para sua vida útil. A manutenção da relação tensão-resistência

de 177

dentro de limites aceitáveis exige escoramento adequado e a não-colocação de

materiais de construção sobre a estrutura recém-concretada, ou seja, o

adiamento do início de execução das vedações. Em todos os casos, recomenda-

se um plano de escoramento onde se considere, para cada etapa, o binômio

"resistência à compressão-módulo de elasticidade" como base para a definição

das escoras que devem permanecer em sua posição original até que possam ser

removidas, sem prejuízo para o elemento estrutural e para o concreto. "Nesse

sentido, encontra-se em desenvolvimento um projeto de norma que trata

especificamente de fôrmas e escoramentos para estruturas de concreto, visando

estabelecer com maior propriedade as exigências a respeito do tema", explica

Inês.

De acordo com a pesquisadora, os principais fatores que elevam as

deformações por fluência no momento da execução estão relacionados ao

processo de secagem do elemento estrutural, por falta de cura ou cura

insuficiente. A cura, especialmente nas primeiras idades, propicia aumentos da

resistência e do módulo de elasticidade do concreto. No entanto, contra isso

pode pesar o aumento da temperatura, acentua a secagem, e a elevada relação

tensão-resistência no instante de aplicação da carga, que acima de 0,4 produz

microfissuras no concreto que aumentam significativamente a fluência. Apesar de

normalizado há mais de duas décadas, o ensaio de módulo de elasticidade era

pouco utilizado. Com a revisão da NBR 8522, em 2003, o ensaio ficou mais fácil

e confiável (menor variabilidade de resultados), sendo aconselhável sua

determinação antes do início da obra, para os materiais que se pretende utilizar,

de maneira a assegurar os valores adotados em projeto. "O acompanhamento

desse parâmetro no decorrer da obra é necessário apenas se houver troca de

materiais, especialmente do agregado graúdo, ou expressiva modificação no traço

do concreto", conclui.

de 177

O escoramento e o

reescoramento residual

são etapas decisivas para

o controle das

deformações, até que o

concreto atinja as

resistências desejadas e

flexões admissíveis

Com mais lajes

executadas em intervalos

curtos e o fato de as

estruturas serem mais

delgadas provocaram há

alguns anos patologias em

uma série de obras

6.10 - PROPRIEDADES TÉRMICAS DO CONCRETO Extraído do livro “Concreto – Estrutura, propriedades e materiais” de P. Kumar Metha e Paulo J.M. Monteiro.

Capítulo 4.

Em geral, os sólidos expandem no aquecimento e contraem no

resfriamento. A deformação associada à mudança na temperatura dependerá do

coeficiente de dilatação térmica do material e da magnitude da queda ou

aumento de temperatura. Exceto quando sob condições climáticas extremas, as

estruturas comuns de concreto sofrem pouco ou nenhum dano pelas mudanças

na temperatura ambiente. Entretanto, em estruturas de grande porte, a

combinação do calor produzido pela hidratação do cimento com as condições

relativamente pobres de dissipação de calor resultam em um grande aumento na

temperatura do concreto

dentro de poucos dias após o lançamento. Subsequentemente, o resfriamento à

temperatura ambiente frequentemente faz com que o concreto fissure. Uma vez

que a principal preocupação no projeto e construção de estruturas de concreto

massa é que a mesma, após concluída, permaneça monolítica, livre de fissuras,

todo o esforço para controlar o aumento de temperatura é feito através da

seleção de materiais adequados, dosagens, condições de cura e práticas de

construção.

Para materiais com baixa resistência à tração, como o concreto, a

deformação de contração por resfriamento é mais importante do que a expansão

devida ao calor gerado pela hidratação do cimento. Isto porque, dependendo do

módulo de deformação, do grau de restrição e da relaxação da tensão devida à

fluência, as tensões de tração resultantes podem ser grandes o suficiente para

causar fissuração.

O coeficiente de dilatação térmica (α)9 é definido como a variação na

unidade de comprimento por grau de temperatura.

9 NBR 12.815: 1993 – Concreto endurecido – Determinação do coeficiente de dilatação térmica Linear. ABNT.

de 177

A seleção de um agregado com baixo coeficiente de dilatação térmica,

quando economicamente viável e tecnologicamente aceitável, pode, sob certas

condições, tornar-se um fator crítico para a prevenção de fissuras em concreto-

massa. Isto se deve ao fato de que a deformação por contração térmica é

determinada tanto pela magnitude da queda de temperatura quanto pelo

coeficiente linear de dilatação térmica do concreto; este último, por sua vez, é

controlado principalmente pelo coeficiente linear de dilatação térmica do

agregado, que é o principal constituinte do concreto.

Os valores relatados dos coeficientes lineares de dilatação térmica para

pastas saturadas de cimento Portland com diferentes relações água/cimento, para

argamassas de traço 1:6 (cimento/areia natural de sílica) e para misturas de

concreto com diferentes tipos de agregado são aproximadamente 18, 12 e 6-12 x

10-6 °C-1, respectivamente.

de 177

7. DURABILIDADE E VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE

CONCRETO

“Durabilidade e Vida Útil das Estruturas de Concreto” por Paulo Helene, Jairo José de Oliveira Andrade,

Marcelo Henrique Farias de Medeiros. (PhD Engenharia & Consultoria, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Paraná, respectivamente).

Extraído de:

http://www.usp.br/fau/cursos/graduacao/arq_urbanismo/disciplinas/aut0139/Textos_Tecnicos/Durabilidade_e_V

ida_Util_das Estruturas.pdf , em 24/01/2014.

7.1 IMPORTÂNCIA DO TEMA

Em função dos crescentes problemas de degradação precoce observados

nas estruturas, das novas necessidades competitivas e das exigências de

sustentabilidade no setor da Construção Civil, observa-se, nas últimas duas

décadas, uma tendência mundial no sentido de privilegiar os aspectos de projeto

voltados à durabilidade e à extensão da vida útil das estruturas de concreto

armado e protendido (CLIFTON, 1993).

Vários documentos internacionais como o CEB-FIP Model Code 90, fib

Model Code 2010, fib (CEB-FIP) Model Code 2006 for Service Life Design, ACI

201.1R-08, ACI 365.1R 00, a norma européia EN-206, a ABNT NBR 12655:2006,

artigos de especialistas no tema tais como Helene (1983), Andrade & Gonzalez

(1988), Rostam (1993), e documentos clássicos como a norma CETESB L1 007,

entre outras, nos últimos 20 anos, têm contribuído para introduzir e consolidar

novos conceitos em defesa da durabilidade e do aumento da vida útil das

estruturas de concreto.

Segundo o fib Model Code for Service Life Design (2006), a questão da

vida útil deve ser tratada sob, pelo menos, três aspectos:

• Métodos de Introdução ou Verificação da Vida Útil no Projeto;

• Procedimentos de Execução e Controle de Qualidade;

• Procedimentos de Uso, Operação e Manutenção.

Ainda, segundo o mesmo documento, para a introdução da durabilidade e

seu controle no projeto e construção das estruturas de concreto, ou seja, para

verificação da vida útil no projeto, há, pelo menos, quatro métodos ou

estratégias, a saber:

1. Método probabilista completo (confiabilidade – ISO 2394:1998);

de 177

2. Método dos coeficientes parciais de segurança (semiprobabilista – ISSO

22111:2007 e ABNT NBR 8681:2003).

3. Método “por atributos” ou exigências prescritivas;

4. Método indireto de proteção da estrutura.

Evidentemente essa visão é a que o meio técnico pode ter hoje como

consequência da enorme evolução havida nos últimos anos nesse campo. No

início das construções em concreto, no princípio do século XX e até a década de

80, comandava apenas o bom senso e a experiência do profissional, sendo a

durabilidade claramente subjetiva, assegurada exclusivamente através de

exigências prescritivas.

O estudo da durabilidade das estruturas de concreto armado e protendido

tem evoluído graças ao maior conhecimento dos mecanismos de transporte de

líquidos e de gases agressivos nos meios porosos, como o concreto, que

possibilitaram associar o tempo aos modelos matemáticos que expressam

quantitativamente esses mecanismos.

Consequentemente, passou a ser viável a avaliação da vida útil expressa

em número de anos e não mais em critérios apenas qualitativos de adequação

da estrutura a certo grau de exposição.

O princípio básico, no entanto, não se alterou. Há necessidade, por um

lado, de conhecer, avaliar e classificar o grau de agressividade do ambiente e,

por outro, de conhecer o concreto e a geometria da estrutura, estabelecendo

então a correspondência entre ambos, ou seja, entre a agressividade do meio

versus a durabilidade da estrutura de concreto (HELENE, 1983).

A resistência da estrutura de concreto à ação do meio ambiente e ao uso

dependerá, no entanto, da resistência do concreto, da resistência da armadura, e

da resistência da própria estrutura. Qualquer um que se deteriore, comprometerá

a estrutura como um todo.

Portanto, hoje é conveniente e indispensável uma separação nítida entre os

ambientes preponderantemente agressivos à armadura dos ambientes

preponderantemente agressivos ao concreto, assim como identificar projetos de

arquitetura e detalhes estruturais que aumentem a “resistência” da estrutura ao

meio ambiente.

Pode-se afirmar que o conhecimento da durabilidade e dos métodos de previsão

da vida útil das estruturas de concreto são fundamentais para:

de 177

• auxiliar na previsão do comportamento do concreto em longo prazo - o

conceito de vida útil é introduzido no projeto estrutural de forma análoga ao de

introdução da segurança;

• prevenir manifestações patológicas precoces nas estruturas- esse conhecimento

é fundamental para reduzir riscos de fissuras, corrosão, expansões e outros

problemas nas estruturas;

• contribuir para a economia, sustentabilidade e durabilidade das estruturas

sempre lembrando que fazer uma boa engenharia significa manejar bem custos,

técnica, recursos humanos e respeito ao meio ambiente.

Vários trabalhos têm demonstrado a importância econômica da

consideração da durabilidade a partir de pesquisas que demonstram os

significativos gastos com manutenção e reparo de estruturas em países

desenvolvidos (UEDA & TAKEWAKA, 2007), conforme apresentado no Quadro 1.

7.2 DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA

Durabilidade é uma das necessidades do usuário tal como definido no

conceito de desempenho formulado pela ISO 6241:1984 Performance standards in

building: - Principles for their preparation and factors to be considered, e pela

ASTM E 632, ainda no início da década de 80, o que demonstra que é um

conceito incorporado há mais de 35 anos no âmbito das edificações, tardiamente

incorporado às normas de estruturas de concreto no Brasil pela ABNT NBR

6118:2003.

Segundo esse conceito, Durabilidade é o resultado da interação entre a

estrutura de concreto, o ambiente e as condições de uso, de operação e de

de 177

manutenção. Portanto não é uma propriedade inerente ou intrínseca à estrutura,

à armadura ou ao concreto. Uma mesma estrutura pode ter diferentes

comportamentos, ou seja, diferentes funções de durabilidade no tempo, segundo

suas diversas partes, até dependente da forma de utilizá-la.

Para a ABNT NBR 6118:2007, item 5.1.2.3, Durabilidade “consiste na

capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em

conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos

de elaboração do projeto”. No item 6.1 prescreve que “as estruturas de concreto

devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais

previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em

projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o

período correspondente à sua vida útil”.

Segundo a ISO 13823:2008 entende-se por vida útil “o período efetivo de

tempo durante o qual uma estrutura ou qualquer de seus componentes

satisfazem os requisitos de desempenho do projeto, sem ações imprevistas de

manutenção ou reparo”. Observe-se que essa definição engloba o conceito de

desempenho formulado na década de 80 pela ISO 6241 já citada e que só

recentemente, em 2010, foi introduzido na normalização brasileira através da

ABNT NBR 15575:2010.

Para a ABNT NBR 6118:2007 item 6.2, vida útil de projeto é 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, conforme itens 7.8 e 25.4, bem como de execução dos reparos

necessários decorrentes de danos acidentais”.

O item 7.8 da ABNT NBR 6118:2007 entende que o conjunto de projetos

relativos a uma obra deve orientar-se sob uma estratégia explícita que facilite

procedimentos de inspeção e manutenção preventiva da obra e que deve ser

produzido um Manual de Manutenção da estrutura conforme item 25.4:

dependendo do porte da construção e da agressividade do meio e de posse das

informações dos projetos, dos materiais e produtos utilizados e da execução da

obra, esse Manual deve ser produzido por profissional habilitado, devidamente

contratado pelo Proprietário da obra.

Esse Manual deve explicitar de forma clara e sucinta, os requisitos básicos

para a utilização e a manutenção preventiva, necessárias para garantir a vida útil

prevista para a estrutura conforme indicado na ABNT NBR 5674:1999.

O item 3.4 da ABNT NBR 5674 define Manual de Operação, Uso e

Manutenção como o documento que reúne apropriadamente todas as informações

de 177

necessárias para orientar essas atividades. Deve ser elaborado em conformidade

com a ABNT NBR 14037:1998 Manual de operação, uso e manutenção das

edificações. Conteúdo e recomendações para elaboração e apresentação.

Resumindo pode-se afirmar que vida útil deve sempre ser analisada de um

ponto de vista amplo que envolve o projeto, a execução, os materiais, o uso,

operação e a manutenção sob um enfoque de desempenho, qualidade e

sustentabilidade.

Por outro lado, apesar das várias definições de vida útil, uma aplicação

prática ainda esbarra em deficiências graves da normalização nacional atualmente

em vigor. Como definido anteriormente, vida útil é um conceito quantitativo

associado a um período de tempo, não definido nas normas brasileiras, salvo

recentemente na ABNT NBR 15575:2010 que para edificações de até 5 andares,

especifica 40 anos, mas que só entrará em vigor em 2012.

A definição de vida útil também depende da explicitação dos requisitos de

desempenho ou estados limites de utilização ou de serviço (ELS no Brasil e SLS

no exterior) que não estão na ABNT NBR 6118:2007, pois esta se refere

quantitativamente apenas a fissuras de flexão indicadas por wk e flechas máximas

em vãos de vigas e lajes. Não há limites explícitos para fissuras de corrosão,

expansões por reações álcali-agregados, lixiviação tipo eflorescências, fungos,

manchas, despassivação, carbonatação, perfil de cloretos e outras formas de

deterioração das estruturas de concreto.

Portanto a aplicação prática dos conceitos de durabilidade e de vida útil

(introduzidos há mais de 35 anos na construção civil) ainda fica sujeita ao

subjetivismo de cada um dos intervenientes.

No exterior há países mais adiantados, por exemplo, o ACI 365.1R-00, além

de especificar o modelo (função matemática) de previsão da vida útil, define a

vida útil de projeto como correspondente ao período de tempo em anos entre a

data da estrutura concretada e a data da despassivação da armadura (por

carbonatação ou por cloretos) somado de mais 6 anos (corresponde à letra

A+mais 6 anos, da Figura 1).

Também a BS 7543:2003 Guide to durability of buildings and building

elements, products and components, há mais de 30 anos define claramente os

períodos de vida útil para diversas obras, especificando mínimo de 60 anos para

edifícios e 120 anos para pontes, estádios, barragens e metrôs.

No Brasil há uma proposta de definição clara de vida útil de projeto desde

o início da década de 90 (Helene, 1993), limitada aos fenômenos de corrosão

das armaduras, que pode ser esquematizado conforme mostrado nas Figuras 1 e

de 177

2. Essa proposta foi realizada tomando por base o modelo proposto por Tuutti

(1982) em sua tese de doutorado. Para os demais fenômenos de deterioração

ainda não há propostas brasileiras nem internacionais.

Em nível internacional o fib Model Code 2006 for Service Life Design

considera apenas os fenômenos da corrosão das armaduras, aplicável no Brasil,

e os mecanismos de danificação devidos ao gelo e desgelo, sem utilidade no

Brasil. Já o fib Draft Model Code 2010 também apresenta modelos de vida útil

para os fenômenos de ação de águas ácidas e lixiviação.

Figura 1 – Evolução esquemática da deterioração de estruturas de concreto por

corrosão de armaduras (HELENE,1986).

de 177

Figura 2 – Conceituação de vida útil das estruturas de concreto tomando por

referência o fenômeno de corrosão de armaduras (HELENE, 1997).

Interpretando a Figura 2, temos as definições especificadas a seguir:

• Vida útil de projeto:

Período de tempo que vai até a despassivação da armadura, normalmente

denominado de período de iniciação. Corresponde ao período de tempo

necessário para que a frente de carbonatação ou a frente de cloretos atinja a

armadura. O fato da região carbonatada ou de certo nível de cloretos atingir a

armadura e teoricamente despassivá-la, não significa que necessariamente a partir

desse momento haverá corrosão importante, apesar de que em geral ela ocorre.

Esse período de tempo, no entanto, é o período que deve ser adotado no

projeto da

estrutura, a favor da segurança;

• Vida útil de serviço:

Período de tempo que vai até o momento em que aparecem manchas na

superfície do concreto, ou ocorrem fissuras no concreto de cobrimento, ou ainda

de 177

quando há o destacamento do concreto de cobrimento. É muito variável de um

caso para outro, pois depende das exigências associadas ao uso da estrutura10.

Enquanto em certas situações é inadmissível que uma estrutura de concreto

apresente

manchas de corrosão ou fissuras, em outros casos somente o início da queda de

pedaços de concreto, colocando em risco a integridade de pessoas e bens, pode

definir o momento a partir do qual se deve considerar terminada a vida útil de

serviço;

• Vida útil última ou total:

Período de tempo que vai até a ruptura ou colapso parcial ou total da

estrutura. Corresponde ao período de tempo no qual há uma redução significativa

da seção resistente da armadura ou uma perda importante da aderência

armadura / concreto, podendo acarretar o colapso parcial ou total da estrutura;

• Vida útil residual:

Corresponde ao período de tempo em que a estrutura ainda será capaz de

desempenhar suas funções, contado nesse caso a partir de uma data qualquer,

correspondente a uma vistoria. Essa vistoria e diagnóstico podem ser efetuados a

qualquer instante da vida em uso da estrutura. O prazo final, nesse caso, tanto

pode ser o limite de projeto, o limite das condições

de serviço, quanto o limite de ruptura, dando origem a três possíveis vidas úteis

residuais; uma mais curta, contada até a despassivação da armadura, outra até o

aparecimento de manchas, fissuras ou destacamento do concreto e outra longa

contada até a perda significativa da capacidade resistente do componente

estrutural ou seu eventual colapso.

Nos métodos de introdução da segurança no projeto das estruturas de

concreto, há vários anos utilizam-se os seguintes termos e critérios de verificação

da segurança e estabilidade estrutural:

• estado limite último ou de ruptura (ELU ou ULS);

• estado limite de utilização ou de serviço (ELS ou SLS).

10 O estado limite de utilização ou de serviço corresponde às condições “adequadas” de funcionamento da

estrutura do ponto de vista de compatibilidade com outras partes da construção e do ponto de vista do

conforto psicológico. Basicamente são cálculos simplificados de deformações máximas em peças fletidas por

ação de cargas características (não majoradas) e de abertura máxima característica de fissuras (cujo valor

em torno de 0,3 ou 0,4 mm corresponde ao limite de desconforto humano), assim como limitações de

tensões de trabalho. Em outras palavras, corresponde exigir da estrutura uma rigidez e integridade mínimas

que permita assentar paredes e pisos sem que estes fissurem por deformações exageradas da estrutura.

de 177

A questão da durabilidade, no entanto, nunca foi contemplada

objetivamente nas normas, nem a questão da estética, nem a de conforto

psicológico. Para essas exigências humanas, é necessário estabelecer novos

requisitos e novos critérios de dimensionamento. Serão outros critérios para

“estados limites” últimos ou de serviço, que devem ser estabelecidos a partir do

conhecimento dos fenômenos e dos mecanismos de envelhecimento e de suas

consequências.

Esse “conhecimento” deve derivar, de preferência, da observação histórica de

estruturas com problemas patológicos de uma determinada natureza, deve

considerar o custo e os problemas de uma intervenção corretiva e deve adaptar-

se aos mesmos princípios básicos que norteiam o projeto estrutural clássico.

Em outras palavras devem ser estabelecidos de tal forma que tenham uma

probabilidade muito pequena de serem atingidos durante o período de tempo

considerado.

Na definição da vida útil, o importante é construir uma sistemática

abrangente que permita:

• deixar bem claro o critério de julgamento;

• fixar uma condição de alta probabilidade de sucesso, pois o “engenheiro” vai

ter de passar a projetar e garantir aquilo que projetou e construiu e não poderá

frustar-se frequentemente;

• estimular a inspeção e a observação periódicas das estruturas com recálculos

de vida residual e de vida útil efetivas e comprovação das hipóteses inicialmente

adotadas na fase de projeto;

• revalorizar o papel da técnica na decisão da durabilidade. Evitar manter a

situação atual na qual a “perda da vida útil” se faz com base a observação

visual, em que todos, inclusive e principalmente os “leigos”, percebem que a vida

útil de uma estrutura terminou, pois esta se mostra visivelmente alterada,

fissurada, manchada, deformada e até “desmanchando-se”.

Reconhecer que o término da vida útil de projeto de uma estrutura não é

um procedimento visual para qualquer um, mas deve ser um procedimento

especializado empreendido por um engenheiro profissional através do uso de

equipamentos, de técnicas e de critérios modernos.

Uma evolução das ideias de definição da vida útil foi apresentada pela

ISSO 13823:2008 através do conceito de estado limite de durabilidade (ELD). Tal

de 177

conceito refere-se aos valores mínimos aceitáveis para o desempenho, ou os

máximos aceitáveis para a degradação, que uma estrutura deve apresentar para

fins de estimativa da vida útil de projeto, que está associado a um critério de

desempenho.

Segundo a ISO 13823:2008, o valor do índice de confiabilidade (β),

associado a um estado limite de durabilidade, encontra-se na faixa de 0,8 a 1,6,

e deveria estar associado a uma probabilidade de falha de 5% a 20%.

6.3 CONCEITO SISTÊMICO DE DURABILIDADE E VIDA ÚTIL

A questão da vida útil das estruturas de concreto deve ser enfocada de

forma holística, sistêmica e abrangente, envolvendo equipes multidisciplinares.

Deve também ser considerada como resultante de ações coordenadas e

realizadas em todas as etapas do processo construtivo: concepção; planejamento;

projeto; materiais e componentes; execução propriamente dita e principalmente

durante a etapa de uso da estrutura.

A palavra holística vem do grego holos e significa que o perfeito

entendimento de um fenômeno ou processo não pode ser deduzido a partir da

soma de cada uma das partes constituintes dos mesmos, e sim através de uma

visão global, que leve em consideração a interação existente entre as partes que

contribuem para o funcionamento do todo (ANDRADE, 1997).

Isso ocorre porque é comum existir um efeito de sinergia entre as partes

de um sistema. Por exemplo, uma estrutura de concreto armado submetida a

uma ocorrência da reação álcali-agregado vai expandir-se e fissurar, abrindo

caminho para o ingresso mais rápido de cloretos que irão causar corrosão de

armaduras.

Outro indicador de sinergia entre processos de degradação é o fato de

que os principais agentes agressivos à armadura, o gás carbônico e o íon cloreto

não são agressivos ao concreto, ou seja, não o atacam deleteriamente. Por outro

lado, os agentes agressivos ao concreto como as chuvas ácidas podem danificar

o concreto de cobrimento e facilitar a ação nefasta do gás carbônico e dos

cloretos sobre as armaduras.

Uma relação que aborda a interação que existe entre tais temas foi

apresentada por Andrade et al. (2009) e complementada por Possan (2010), cuja

representação esquemática da evolução dos conceitos relativos ao projeto

estrutural está apresentada na Figura 3.

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Figura 3 – Evolução conceitual do projeto das estruturas de concreto em que

R=resistência; D=durabilidade; DES=desempenho; VU=vida útil; CCV=custos do ciclo

de vida; SUS=sustentabilidade (POSSAN, 2010).

No início do desenvolvimento e da difusão do concreto armado, nas

primeiras décadas de 1900, as estruturas eram projetadas utilizando bom senso e

experiência profissional, em que a principal característica controlada era a

resistência média à compressão e que, durante muito tempo, foi tida como fonte

única e segura das especificações de projeto.

Com o passar dos anos se enfatizou a durabilidade dessas estruturas e

dos seus materiais constituintes, aliando esse conceito ao desempenho das

mesmas, ou seja, ao comportamento em uso.

Ainda faltava inserir nos projetos a variável tempo, surgindo então os

estudos de vida útil. Atualmente, fatores como competitividade, custos e

preservação do meio ambiente estão novamente impondo mudanças na maneira

de conceber-se estruturas, exigindo que essas sejam projetadas de forma

holística, pensando no seu ciclo de vida e nos custos associados.

de 177

A partir dos conceitos e procedimentos de análise dos custos durante o

ciclo de vida das estruturas, vários estudos podem ser conduzidos viabilizando o

projeto para a sustentabilidade.

Para estruturas de concreto armado que necessitam vida útil elevada, a redução

da durabilidade provoca o aumento do consumo de matérias-primas, produção de

poluentes, gastos energéticos e custos adicionais com reparos, renovação e

manutenção das construções. Nestes casos, aumentar a vida útil, de maneira

geral, mostra-se uma boa solução em longo prazo para a preservação de

recursos naturais, redução de impactos, economia de energia e prolongamento

do potencial de extração das reservas naturais.

Para auxiliar o entendimento da visão holística da durabilidade, Barbudo &

Castro- Borges (2001) propuseram um diagrama de fluxo, abrangente e sistêmico,

que leva em conta as variáveis envolvidas.

Existem níveis de desempenho mínimos aceitáveis e a estrutura vai

perdendo sua capacidade inicial ao longo do tempo de utilização. Isso vem do

fato incontestável de que nada é eterno e toda construção tem um tempo de

vida útil que é finito. A Figura 4 ilustra essa questão e também destaca a

necessidade de manutenção periódica.

Figura 4 – Variação do desempenho de uma estrutura de concreto armado ao

longo do tempo.

Concluindo, pode-se dizer que existe uma relação íntima entre desempenho,

qualidade, durabilidade, vida útil e sustentabilidade cuja discussão mais

aprofundada pode ser encontrada no fib Draft Model Code 2010 e no capítulo 50

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deste livro. Focando na durabilidade, ser sustentável é projetar as estruturas com

qualidade, resistência e vida útil compatível com as suas necessidades de

utilização, respeitando o meio ambiente.

Tomando por base a bibliografia e conceitos citados, fica claro que gerir o

problema da durabilidade das estruturas de concreto implica em bem responder

as questões gerais mencionadas a seguir:

• Qual a definição de vida útil?

• Quais são os mecanismos de envelhecimento das estruturas de concreto

armado e protendido?

• Como classificar o meio ambiente quanto à sua agressividade à armadura e ao

concreto?

• Como classificar o concreto quanto à sua resistência aos diferentes meios

agressivos?

• Qual a correspondência entre a agressividade do meio e a resistência à

deterioração da estrutura de concreto?

• Quais são os métodos de previsão da vida útil?

• Quais devem ser os critérios de projeto arquitetônico e estrutural?

• Como deve ser a dosagem e a produção do concreto?

• Quais os procedimentos adequados de execução e controle da estrutura?

• Quais os procedimentos, limitações e critérios para bem utilizar a estrutura?

• Quais os procedimentos e critérios para bem exercer a vistoria, o

monitoramento e a manutenção das estruturas?

Como pode ser observado, há uma interdependência entre os fatores que

influenciam na durabilidade de uma estrutura, podendo-se observar a existência

de três grandes grupos:

o primeiro referente ao processo de projeto, à produção e ao uso da estrutura;

o segundo referente às características do concreto e um terceiro relativo à

agressividade do ambiente.

de 177

6.4 MECANISMOS DE ENVELHECIMENTO E DETERIORAÇÃO

Os mecanismos mais importantes e frequentes de envelhecimento e de

deterioração das estruturas de concreto estão descritos nas ABNT NBR

6118:2007 e ABNT NBR 12655:2006 e listados a seguir.

Mecanismos preponderantes de deterioração relativos ao concreto:

• lixiviação (águas puras e ácidas);

• expansão (sulfatos, magnésio);

• expansão (reação álcali-agregado);

• reações deletérias (superficiais tipo eflorescências).

Mecanismos preponderantes de deterioração relativos à armadura:

• corrosão devida à carbonatação;

• corrosão por elevado teor de íon cloro (cloreto).

Mecanismos de deterioração da estrutura propriamente dita:

• ações mecânicas, movimentações de origem térmica, impactos, ações cíclicas

(fadiga), deformação lenta (fluência), relaxação, e outros considerados em

qualquer norma ou código regional, nacional ou internacional, mas que não

fazem parte de uma análise de vida útil e durabilidade tradicional.

No Quadro 2 está apresentada uma visão geral dos principais mecanismos

físico-químicos de deterioração das estruturas de concreto armado e protendido,

tratados em profundidade em outros capítulos deste livro.

Com relação a ambientes industriais, a Associação Brasileira de Cimento

Portland (ABCP, 1990) e a Portland Cement Association (PCA, 2007) disponibilizam

tabelas que descrevem os efeitos de diversas substâncias sobre o concreto.

De forma geral, ácidos orgânicos e minerais, óleos, substâncias

fermentadas, esgoto industrial podem atacar o concreto.

Numa estrutura de concreto armado e protendido, o aço é a parte mais

sensível ao ataque do meio ambiente e por essa razão as armaduras devem ficar

protegidas através de uma espessura de concreto de cobrimento.

Essa “pele” de pasta, argamassa e concreto sobre o aço também possui

características variáveis ao longo do tempo. Logo após a compactação e durante

o período de cura, ela é altamente alcalina com pH de aproximadamente 12,6. A

de 177

partir da interrupção da cura, inicia-se o processo de envelhecimento que poderá

culminar com a despassivação das armaduras.

Observa-se que o cobrimento das armaduras tem uma importância

fundamental no que se refere à vida útil das estruturas, assim como os

procedimentos executivos têm consequências

preponderantes na qualidade desta camada. Sendo assim, é imperativo que o

cobrimento seja projetado e executado adequadamente, a fim de garantir o

desempenho projetado para a

estrutura.

Quadro 2 – Principais mecanismos de deterioração das estruturas de concreto

armado.

apontamentos de aula materiais de … · o sistema foi evoluindo gradativamente e em 29 de novembro...

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