aula 1 - a origem do concreto (rev-01) (1)

CENTRO UNIVERSITRIO UDF

1Materiais Const. Civil II - Prof.: Eider Azevedo

Tpico(s) da aula:

- A origem do concreto.



Material plstico, que moldado de maneira a adquirir aforma desejada antes que desenvolva um processo deendurecimento, adquirindo resistncia suficiente parasuportar sozinho os esforos que o solicitam.

CONCRETO = CIMENTO + AREIA + PEDRA + GUA

O concreto moderno utilizado atualmente para aconstruo dos mais diversos tipos de estrutura fruto dotrabalho de inmeros homens, que durante milhares deanos observaram a natureza e se esmeraram poraperfeioar materiais, tcnicas, teorias e formasestruturais.

At o final do sculo XIX os sistemas construtivos usuaiseram as estruturas em madeira e em alvenaria. Como amadeira, embora abundante na poca, apresentasse osproblemas de durabilidade e combusto (muitas cidadessofreram sinistros de grandes propores) a alvenaria depedras ou de tijolos foi o sistema estrutural empregadonas obras mais importantes.

Desde as primeiras experincias com a alvenaria de pedras, as antigas civilizaesbuscaram um material que unisse e desse coeso a essas pedras.

Inicialmente usaram a argamassa de barro (os assrios e babilnios usaram aargila como material ligante) e posteriormente, uma argamassa mais resistente edurvel, a argamassa de cal.

nesse contexto que se inicia a histria da cal, do cimento e do concreto.

SEQUNCIA HISTRICA

A histria do concreto no comeou no sculo passado, mas com a prpriacivilizao humana, pois a partir do momento em que o homem existe sobre aterra, ele tem a necessidade bsica de morar e morar melhor a cada dia.

12.000 a.C. Israel

Reaes entre calcrio e argila xistosa durante combusto espontnea formaramum depsito natural de compsitos de cimento. Estes depsitos foramcaracterizados por gelogos israelenses na dcada de 70. Este o cimento natural,o primeiro cimento que os homens utilizaram.


8.000 a 4.000 a.C. Europa

somente no final do neoltico e incio da idade do bronze que surgem asprimeiras construes de pedra, principalmente entre os povos do Mediterrneo eos da costa atlntica.

Principais tipos de formaes:

- Dolmers: corredores que possibilitavam acesso as tumbas;

- Menires: pedras gigantes cravadas verticalmente, isoladas ou emfileiras;

- Cromlech: meniers dispostos em crculos


Pela escassez de outros materiais de construo em certas regies (pedra,madeira) os povos que as habitavam desenvolveram a fabricao de tijolos debarro e a construo sobre solos com pouca capacidade de suporte. Estes povos jsabiam da natureza frgil dos tijolos, como podemos observar pela forma de suasconstrues, como por vestgios do uso de esteiras de fibras vegetais para reforarcertas estruturas, combatendo os esforos de trao que tendem a desmoronar omacio.

A idia de combinar materiais frgeis e dcteis lanada.

Guimares (1997) observa vrios indcios de que o homem conheceu a calprovavelmente nos primrdios da Idade da pedra (perodo Paleoltico).Malinowski, R.G, apud Guimares (1997) refere-se a misturas de cal e pozolanasencontradas em stios arqueolgicos neolticos (8 mil a 10 mil anos a.C.).

A mais antiga aplicao da cal como aglomerante foi encontrada na Srvia, ex-Iugoslvia, nas runas de uma casa datada de 5600 a.C., com o piso feito de umacal vermelha, areia, e pedregulho, mas o produto comea a aparecer comfreqncia nas construes a partir da civilizao egpcia.


3.000 a.C. a 2.500 a.C. Egito

Uso de barro misturado com palha para fabricao de tijolos (secos ao arlivre) e de argamassas de gipsita e de cal na construo das pirmides.


CAL

GIPSITA

ARGAMASSA

800 a.C. Grcia: Creta e Cyprus

Uso de argamassas de cal mais resistentes que as argamassas romanas.Construo de muros e paredes de baixo custo compostas por tijolos debarro (secos ao sol) ou pedras, assentados diretamente uns sobre osoutros ou com argila e reforados com madeira apareceram cedo naGrcia e foram comuns mesmo na era clssica para edificaes modestas.Nas construes monumentais gregas, ao invs de argamassa, grampos outarugos de ferro foram geralmente usados para manter juntos os blocos depedra.


500 a.C. Atenas

Apesar do cimento e da argamassa no terem sido usados na Grcia, tanto para aconstruo de paredes ou fundaes, o cimento hidrulico j era conhecido desdeo comeo do sculo V a.C. e foi comumente utilizado para revestir fontesatenienses deste perodo.

437 a.C. Atenas

Uma surpreendente tcnica usando ferro para aumentar a confiabilidade daspeas estruturais de pedra encontrada no Propylaea em Atenas, construdoentre 437 e 432 a.C. pelo arquiteto Mnesikles. A cobertura de mrmore suportada por uma srie de vigas que se apoiam sobre arquitraves cnicas. Asvigas que coincidem com colunas que sustentam as arquitraves, transmitem seucarregamento diretamente aos pilares, por compresso. Entretanto, as vigasposicionadas na metade do vo das arquitraves produzem uma f lexo significantee originam consequentemente esforos de trao nas arquitraves. Para reduziresta f lexo, transferindo a carga do meio do vo para um ponto mais prximo dascolunas, barras de ferro foram embutidas na face superior das arquitraves.


300 a.C. a 476 d.C Imprio Romano

O concreto foi usado na construo dos muros de uma cidade romana no sculoIV a.C. situada a 64km de Roma e no sculo II a.C. este novo material comeou aser usado em edificaes em Roma. A pozolana de Pozzuoli, Itlia, localidadeprxima ao Monte Vesvio foi utilizada em argamassas empregadas para construira Via pia, os banhos romanos, o Coliseu e o Pantheon em Roma e aquedutos,como Pont du Gard no sul da Frana. Os romanos usaram a cal como materialcimentceo. Plnio relata uma argamassa com proporo 1:4 de cal e areia.Vitruvius reporta uma argamassa com proporo 1:2 de cal e pozolana. Gorduraanimal, leite e sangue foram usados como aditivos para incorporar ar mistura.

Arquitetura romana, comeando no ltimo perodo republicano, diferenciou-sedos precedentes gregos pelo uso de novos materiais e novas formas. Tijolos(cozidos) e concreto foram utilizados na criao de edifcios pblicos comespaosos abobadados internos. Para dar sustentao a estes experimentosarquitetnicos, construtores romanos similarmente introduziram novas soluestcnicas.


Diferentemente da prtica moderna, que emprega frmas metlicas ou demadeira temporrias para suportar o concreto fresco at que eleendurea, os romanos freqentemente empregaram na construo de seusmuros e pilares frmas de pedras ou tijolos, classificadas de acordo com opadro do revestimento usado. Os trs principais tipos foram opusincertum, um revestimento irregular de pequenos paraleleppedos, opusreticulatum, pedras quadradas assentadas diagonalmente e opustestaceum, revestimento de tijolos.


A mais importante inovao nas fundaes romanas foram as plataformas deconcreto. A capacidade hidrulica do cimento pozolnico (ou mais corretamentecal pozolnica) utilizado pelos romanos permitiu que as fundaes pudessem serlanadas mesmo sob a gua, como por exemplo em Ostia, a cidade porturia deRoma.

A fundao do Coliseu consiste de um anel com 12m de profundidade, construdocom concreto ciclpico. Similarmente, o Pantheon se assenta sobre um anel deconcreto com 4,5m de profundidade e 7m de largura.

A expresso mxima do desenvolvimento da cpula durante o Imprio Romano encontrada no Pantheon de Roma, construdo entre 118 e 128. Sua cpula de 43mde dimetro apoia-se num cilindro composto por um ncleo concretopozolnico revestido com tijolos e mrmore com 6m de espessura nas nervuras.


O principal uso dos arcos se deu na construo de aquedutos, pontes ecomo estruturas de alvio, desviando a carga de aberturas nas paredes dealvenaria.

As cidades e fortificaes do vasto Imprio Romano eram ligadas por umnotvel sistema de estradas, muitas das quais resistem at hoje. O leitodas estradas romanas representa uma obra de mestre em termos dedimensionamento de fundaes, sobrepondo camadas de resistnciacrescente a uma camada drenante de areia. O pavimento era escolhidoconforme o trfego da estrada, podendo ser de concreto ouparaleleppedos.


Aps 2000 anos, muitos trechos das estradas romanas, principalmente asque foram construdas com o uso do caementum romano (pedra spera,dura) continuam transitveis. s pedras ligadas por esse caementum osromanos deram o nome de concretus ou concretum (composto,solidificado, compacto) que foi o concreto romano.

Evidentemente esse concreto desenvolvido pelos romanos pouco tem aver com os concretos simples ou armado atuais, pois sua grandeutilizao foi como argamassa de assentamento nas alvenarias de pedras,mas nas estradas e em algumas obras de coberturas o tamanho dessaspedras foi sensivelmente reduzido tornando-as muito semelhantes argamassa de concreto atual.


O desenvolvimento tecnolgico desses materiais durante o Imprio Romano foinotvel. Desenvolveram o concreto com o uso de agregados leves como o usado nacobertura do Pantheon, e o concreto reforado com barras metlicas. Os romanosusaram esse cimento na construo de suas pontes, estradas, docas, drenospluviais e aquedutos. Os romanos edificaram aquedutos que levavam gua limpaat as cidades e tambm desenvolveram complexos sistemas de esgoto para darvazo gua servida e aos dejetos das casas.

Mas esse conhecimento romano perdeu-se durante a Idade Mdia e somente foiresgatado em meados do sculo XVIII.

Idade Mdia

A Idade Mdia no trouxe inovaes expressivas no emprego de argamassas econcretos. Pelo contrrio, a qualidade dos materiais cimentceos em geral decai,perdendo-se o uso da cal pozolnica (adio). H evidncias de que no vale doRio Reno, tarras, uma rocha vulcnica era adicionada mistura. P de tijolos debarro tambm foram utilizados para aumentar a resistncia das argamassas.Inovaes expressivas s comeam a ocorrer no sculo XVIII no tocante ao uso decimentos e argamassas.


O cimento Moderno

Em 1758 o engenheiro ingls John Smeaton, investigando materiais aglomerantespara a construo de um farol prximo a Plymouth, concluiu que o cimentohidrulico obtido de uma mistura de calcrio e argilas era muito superior aocalcrio puro.


Em suas experincias Smeaton descobriu que ocimento hidrulico dependia de umaconsidervel quantidade de argila existente narocha calcria (e que portanto era queimadajunto com a cal), embora argila adicionadaposteriormente cal no resultasse emqualidades hidrulicas. Sem conhecimentoalgum da complexa qumica dos cimentos,Smeaton havia determinado as caractersticasfundamentais do cimento hidrulico natural apartir de um dos primeiros estudos exaustivos deum material de construo. O tempo mostrouque as investigaes de Smeaton resultaram emum aglomerante de excelente qualidade, pois suaverso do farol durou mais de um sculo.

1796 Cimento Romano de James Parker, Inglaterra

James Parker patenteia um cimento hidrulico natural, obtido da calcinao dendulos de calcrio impuro contendo argila. Este cimento chamado Cimento deParker ou Romano.

1818 Louis Joseph Vicat, Frana

Desde os experimentos de Smeaton pouco havia sido feito para o desenvolvimentode uma teoria que explicasse o comportamento e as propriedadesfsicas do cimento at que Vicat publica Recherches exprimentales sur les chauxde construction, le bton et les mortiers, que rene seus estudos e conclusessobre seus ensaios realizados sobre cimentos.


1824 Cimento Portland de Joseph Aspdin, Inglaterra

Joseph Aspdin inventa o cimento Portland, queimando calcrio e argilafinamente modos e misturados a altas temperaturas at que o gs carbnico(CO2) fosse retirado. O material obtido era ento modo. Aspdin denomina estecimento como cimento Portland em meno s jazidas de excelente pedra paraconstruo existentes na ilha de Portland, Inglaterra.

Em 1825 Aspdin estabeleceu uma fbrica de cimento em um subrbio de Leeds.Os fornos utilizados para queimar o material cru foram construdos em alvenariacom a forma de uma garrafa, com aproximadamente 12m de altura e 5,6m dedimetro prximo base


1850 a 1900 Alemanha

Na segunda metade do sculo XIX, a Alemanha foi o principal centro dedesenvolvimento de mtodos e testes para o cimento.

A melhoria da qualidade do cimento decorreu principalmente de avanos noprojeto dos fornos que aumentaram a uniformidade do clnquer e da introduoem 1871 de anlises qumicas sistemticas de toda matria-prima utilizada. Umamaior proporo de calcrio e fornos capazes de suportar temperaturas mais altasresultaram num clnquer mais duro.

1872 Isaac Johnson, Inglaterra

Isaac Johnson obtm a patente para um forno a ser utilizado no processo midode fabricao do cimento, aonde os ingredientes eram misturados com gua,secos e ento queimados. Este forno consistia em uma cmara deaproximadamente 30m construda ao lado de um forno comum (em forma degarrafa). O topo do forno era fechado e a chamin era localizada no lado opostoda cmara horizontal. Nesta cmara era colocada uma quantidade suficiente damistura lquida para carregar o forno, quando seca. Enquanto uma carga eraqueimada, a carga subsequente secava na cmara com o calor proveniente daexausto do forno.


Entretanto, a operao deste tipo de forno rapidamente se tornou muito onerosa(necessidade de muita mo-de-obra e alto consumo de carvo) e caiu em desuso,cedendo espao para fornos utilizados no processo de via seca como os fornosverticais contnuos e posteriormente os fornos rotativos.


1890 a 1900

Descoberta de que a adio de gipsita durante a moagem do clnquer age comoagente retardador de pega do concreto. Fornos de cuba vertical so trocados porfornos rotativos e moinhos de bolas so adotados para moer o cimento.

1900 a 1910

Anlises bsicas do cimento so normalizadas.

Anos 20 Introduo do Concreto Pr-Misturado

A qualidade da mistura do concreto passa a ser muito melhor controlada aps aintroduo do concreto preparado em usina.

1930

Agentes incorporadores de ar so introduzidos para aumentar a resistncia doconcreto aos danos devidos ao efeito congelamento / descongelamento .

Dcada de 70

Introduo do concreto reforado com fibras e de concretos de alta resistncia.


Dcada de 80

Superplastificantes so introduzidos nas misturas.

Presente e Futuro do Concreto

O concreto evoluiu muito desde o tempo de Roma. A engenharia usa concretoatualmente em campos muito diversos, em muitos casos sob ambientesextremamente agressivos. Para se adaptar aos novos e desafiadores usos o homemcriou uma infinidade de tipos de concretos, utilizando uma enorme gama decimentos, agregados, adies, aditivos e formas de aplicao (armado,protendido, projetado,...). Encontramos concreto na fundao de plataformaspetrolferas instaladas nos oceanos ou enterrado a centenas de metros abaixo daterra em fundaes, tneis e minas, ou a 452m acima do solo em arranha-cus.

O grande desafio da tecnologia de concreto atualmente parece ser aumentar adurabilidade das estruturas, recuperar estruturas danificadas e em entender ocomplexo mecanismo qumico e mecnico dos cimentos e concretos. Para isto,uma nova gerao de concretos est sendo desenvolvida, mtodos tradicionais deexecuo e clculo de concreto esto sendo revistos, teorias no-lineares e damecnica do fraturamento esto sendo desenvolvidas.


Alguns Concretos Especiais:

- Concreto de Alto Desempenho- Concreto de Alta Resistncia- Concreto Leve;- Concreto Pesado;- Concreto com adio de fibras;


Alguns Concretos Especiais:

- Concreto Projetado;- Concreto Auto Adensvel;- Concreto Polmero;

aula 1 - a origem do concreto (rev-01) (1)

Documents