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Disciplina: Materiais de Construção I

Assunto: Concreto I

Prof. Ederaldo Azevedo

Aula 4

e-mail: [email protected]

Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP

Curso: Arquitetura e Urbanismo

MATERIAS DE CONSTRUÇÃO

III. CONCRETO

1. Introdução:

1.1. Principio do Concreto

O Concreto é uma reconstrução da pedra natural. Tudo

o que reaproximar o concreto da pedra natural é bom

para o concreto.

As pedras(agr. graúdo) e areia (agr. Miúdo) que são

inertes são usados umas para ocupar os espaços

deixados pelas outras e o cimento ligará tudo.




III. CONCRETO

1. Introdução:


A pedra foi o primeiro material utilizado pelo homem para

fins estruturais. As principais limitações eram:

dificuldade de corte;

dificuldade de locomoção;

dificuldade de assentamento;

baixa resistência à tração.

O cimento dos romanos (cinza vulcânica + cal) permitia a

moldagem e soldagem de peças formando blocos

maiores de pedra.




III. CONCRETO

1. Introdução:


Posteriormente, tentou-se armar as pedras nas regiões

de tração.

Finalmente, com o surgimento do cimento portland, se

tornou possível o concreto, um material pétreo moldável

e que permite a inclusão de barras de aço para absorver

esforços de tração.

A partir da década de 20, foi possível utilizar o concreto

em grandes estruturas com segurança e economia.




III. CONCRETO

1. Introdução:


Assim as principais informações necessárias que o

profissional deve ter sobre o concreto são:

resistência;

durabilidade;

deformação.




III. CONCRETO

1.2. Conceito:

Concreto é uma mistura em proporções pré-fixadas de

um aglomerante hidráulico (cimento) com água e

agregados(areia, seixo), de maneira que venha a formar

uma massa compacta, de consistência plástica , e que

endurece com o tempo.

Dentre vários fatores a resistência do concreto depende

principalmente de três:

resistência do agregado;

resistência da pasta;

resistência da ligação agregado/pasta.




III. CONCRETO

1.2. Conceito:

Associando os materiais entre si resulta:

PASTA: cimento + água;

ARGAMASSA: pasta + agregado miúdo;

CONCRETO: argamassa + agregado graúdo.




III. CONCRETO

1.2. Conceito:

Existem ainda concretos especiais:

MICROCONCRETO: concreto em que o agregado

graúdo tem dimensões reduzidas.

CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO (CAD):

concreto cuja resistência à compressão supera os 40

Mpa. Para se obter é preciso incorporar microsílica e

aditivos químicos.

Obs: existe ainda um outro componente aplicado ao

concreto que é opcional = ADITIVO




III. CONCRETO

Fig. 1 – Lançamento de concreto com adensamento através do uso de vibrador de imersão.




III. CONCRETO

1.3. Princípios da Tecnologia do Concreto :

A tecnologia do concreto consiste em se determinar as

propriedades que necessitam para o concreto

endurecido.

O estudo do concreto deve compreender:

concreto endurecido;

concreto fresco;

materiais;

dosagem do concreto;

produção do concreto;

qualidade do concreto;

Custo.




III. CONCRETO

2. Concreto Endurecido:

2.1. Resistência

2.1.1. Tipo de Cimento

Do tipo de cimento depende a resistência da pasta e,

portanto, também a resistência do concreto.

Dessa forma, a influencia do cimento se manifesta tanto

no valor da resistência, quanto na evolução da

resistência com o tempo.



III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.1. Tipo de CimentoCIMENTO TIPO CLASSES NORMA ABNT RESISTENCIA MÍNIMAS

P/ ARGAMASSAS aos 28

DIAS (Mpa)

Cimento Portland

Comum1 250; 320; 400 NBR-5732

CP-250= 25MPa;

CP-320= 32MPa;

CP-400=40MPa.

Cimento Portland Alta

Resistência Inicial2 310 NBR-5733 CP-310= 31 MPa

Cimento Portland de

Alto Forno3 250; 320 NBR-5735

CP-250= 25MPa;

CP-320= 32MPa.

Cimento Portland

Pozolânico4

250; 320 EB-758 CP-250= 25MPa;

CP-320= 32MPa.

Cimento Portland

Moderada Resistên.

Sulfatos

5

250; 320

NBR-5737

CP-250= 25MPa;

CP-320= 32MPa.

Cimento Portland de

alta Resistên. Sulfatos 6 200NBR-5737 CP-200= 20MPa;




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.2. Relação Água/Cimento

A água é necessária ao concreto para:

Hidratar o cimento(o cimento hidratado vira cola);

Dar fluidez, plasticidade, trabalhabilidade.

Quanto menor a relação água/cimento, menor será a

porosidade da pasta formada e, portanto, maior será a

aderência pasta/agregado, que também tem influência na

resistência do concreto.




III. CONCRETO


2.1. Resistência


A relação entre a resistência e a relação água/cimento

(A/C), foi estudada por Abrams e pode ser representada

conforme a curva da fig. 2.

Ra/c =A/C onde: A= quantidade de água do traço(l)

C= a massa do cimento(kg).

Ex.: Em um traço de concreto(1 sc cimento de 50Kg) no

qual se adicionou 20 litros de água. Qual foi a relação

água/cimento ?

R=A/C R=20/50= Resp. R= 0,40



2.1. Resistência

2.1.2. Relação Água/CimentoCurva de Abrams

Concreto endurecido



Relação Água /Cimento Litros de Água por Saco de

Cimento de 50 Kg

Características do

concreto

0,35 17,5 litros Não é concreto pois com

esse teor não dá pra

hidratar todo o cimento

0,40 20 litros Concreto de consistência

seca.

Difícil trabalhabilidade mas

resulta um concreto bem

resistente.

0,55 27,5 litros MédiaTrabalhabilidade.

Boa resistência.

0,65 32,5 litros Boa trabalhabilidade.

Media Resistência.

0,75 37,5 litros Concreto quase fluído.

Baixíssima resistência.


2.1. Resistência





III. CONCRETO


2.1. Resistência


Obs.1:Para a reação química de hidratação do cimento,

seria suficiente uma relação água/cimento (a/c), em

massa, da ordem de a/c = 0,36.

Obs.2: Porém a relação a/c=0,36 exige trabalhabilidade do

concreto, muito maior.

Obs.3: Por isso a relação água/cimento ideal tem que ficar

entre 0,40 e 0,60.




III. CONCRETO


2.1. Resistência


Exercícios:

1) Qual a quantidade de água necessária para um traço de

concreto que se adota a relação água/cimento (Ra/c) de

0,60?

2) Qual foi a relação água/cimento (Ra/c) adotado em um

traço de concreto lançado em uma estrutura onde foi

empregado 25 litros de água?




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.3. Idade

A idade influi na resistência do concreto através da

evolução da hidratação do cimento.

A medida que o cimento é hidratado, os espaços

ocupados por um gel (cimento + água) vão sendo

substituídos por pasta hidratada (material sólido).

Os vazios remanescentes dependem da relação

água/cimento inicial.




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.3. Idade

Os valores relativos, aproximados, típicos de resistência

a diversas idades são mostrados a seguir:

Por exemplo: em um concreto que foi adotado o traço de

fck= 18 Mpa ou 180 kgf/cm² ele obtém a resistência

média aos três dias de 9 Mpa ou 90 Kgf/cm².

Idade (dias) 3 7 21 28

Resistência 50% 70% 92% 100%



2.1. Resistência

2.1.3. Idade




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.4. Temperatura ou maturidade

A temperatura tem influência sobre a resistência pelo

efeito sobre a velocidade das reações de hidratação.

Define-se Maturidade como o produto do tempo, em

hora ou dia, pela temperatura em ºC.

M=tempo (hora ou dia) x temperatura(°C)

M= hora ºC ou dia ºC(unidade de maturidade)




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.4. Temperatura ou maturidade

O uso da maturidade é muito importante para

determinação de prazos de cura, de desforma e de

carregamento.




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.5. Agregado/Cimento

A resistência do agregado é, em geral, maior do que a da

pasta;

Quanto maior a proporção de agregados maior será a

resistência do concreto. Mas há limites nessa proporção.




III. CONCRETO


2.1. Resistência

2.1.6. Tamanho Máximo do Agregado

Concreto com agregados maior tendem a ter resistência

menores mantendo-se constante as demais fatores.

A influencia do tamanho do agregado aumenta com a

redução da relação água/cimento.




2.1. Resistência

2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência

a) Ruptura por compressão diametral;




2.1. Resistência


b) Ruptura por compressão de corpos-de-prova

cilíndricos;




2.1. Resistência


c) Ruptura por tração na flexão de corpos-de-prova

prismáticos.;




2.1. Resistência


Existem ensaios na própria estrutura:

a) Esclerometria;

È um método não destrutivo que mede a dureza

superficial do concreto fornecendo elementos para

avaliação da qualidade do concreto endurecido.

Através desses elementos se determina a resistência do

concreto naquele momento.




2.1. Resistência


a) Esclerometria;

Fig. 2 – Aparelho esclerômetro de medir resistência do concreto “in loco”.




2.1. Resistência


b) Ultra-sonografia(ultra-som);

È um método não destrutivo que mede a velocidade de

propagação de uma onda ultra-sônica no interior de um

corpo.

Este dado pode ser então usado para estimar a

compacidade e homogeneidade do mesmo.

Através desses elementos se determina a resistência do

concreto naquele momento.




2.1. Resistência


b) Ultra-sonografia;

Fig. 3– Aparelho de ultra-som medindo a homogeneidade do concreto..




2.1. Resistência


b) Ultra-sonografia;

Fig. 4– Aparelho de ultra-som medindo a homogeneidade do concreto..




2.1. Resistência



c) Arrancamento de pinos

O ensaio de arrancamento é um ensaio semi-destrutivo

utilizado para estimar a resistência à compressão ou

verificar a qualidade do concreto de cobertura de uma

peça qualquer.

O ensaio consiste na medição da carga necessária para

extração de uma peça(pino) previamente fixada no

concreto.




2.1. Resistência


c) Arrancamento de pino;

Fig. 5– Ensaio arrancamento de pino.




2.1. Resistência



d) Cravação de pinos

O ensaio de cravação de pinos é um ensaio semi-

destrutivo no qual se procura medir a profundidade de

um pino padrão no concreto.




2.1. Resistência


d) Cravação de pinos

Fig. 5– Ensaio de cravação de pino.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração

A retração é a redução de dimensão(volume) do

concreto devido a três fatores:

Retração química provocada pela contração da água

não evaporável que vai sendo combinada com o

cimento durante todo o processo de endurecimento;

Retração hidráulica decorrente da evaporação parcial

da água capilar(perda de água capilar) que

permanece no concreto após o seu endurecimento




2.1. Resistência

2.1.8. Retração

Retração por carbonatação dos produtos decorrentes

da hidratação do cimento.

A retração é um fenômeno que ocorre na pasta de

cimento.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração

Os fatores de retração são:

qualidade da pasta;

perda de água por secagem.

Considerações sobre a retração:

A pasta sofre mais retrações do que a argamassa e esta

mais que o concreto.

O agregado não sofre retração(mais influenciam) e

tendem a conter a retração da pasta.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração


Quanto mais água houver na pasta, maior será a

retração.

A redução das dimensões provocada pela retração dá

origem a tensões de tração que podem causar a

fissuração do concreto, que é mais intensa nas primeiras

idades, quando ainda é pequena a resistência do

concreto.

Por essa razão deve-se evitar a perda de água no

concreto com recurso de cura.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração


As principais causas que podem intensificar a

evaporação da água e, consequentemente, agravará a

retração são:

baixa umidade relativa do ar;

temperatura elevada;

vento.

A falta de cura tem efeito nocivo sobre a resistência,

porque a retração provoca uma fissuração generalizada.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração


Essas fissuras constituem um caminho para a umidade e

outros agentes agressivos que podem atacar a armadura

ou o próprio concreto.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração

Fatores que influem na retração:

1) Composição química do cimento: os cimentos mais

resistentes e os de endurecimento mais rápido

apresentam maior retração.

2) Quantidade de cimento: a retração também aumenta

com a quantidade de cimento, fundamentalmente por

causa da retração química.

3) Água de amassamento: quanto maior a relação

água/cimento (a/c), maior será o número de capilares,

resultando portanto maior retração.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração

Fatores que influem da retração:

4) A finura do cimento e das partículas dos agregados:

quanto mais fino o grão maior é sua superfície

específica, necessitando assim maior quantidade de

água de amassamento. Além disso, mais finos serão os

capilares. Resultam portanto capilares mais numerosos e

mais finos, aumentando a retração.

5) Umidade ambiente: o aumento da umidade ambiente

dificulta a evaporação, diminuindo a retração. Pode até

provocar expansão, no caso de peças imersas em água.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração


6) Espessuras dos elementos estruturais: a retração

aumenta com a diminuição da espessura do elemento,

por ser maior a superfície de contato com o ambiente em

relação ao volume da peça, possibilitando maior

evaporação.

7) Temperatura do ambiente: o aumento de temperatura

favorece a evaporação, aumentando a retração.

8) Idade do concreto: o aumento da resistência do

concreto com o tempo dificulta a retração.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração


9) Quantidade de armadura: as barras da armadura se

contrapõem à retração(esforços de tração), sendo uma

das soluções empregadas para minorar os seus efeitos.




2.1. Resistência

2.1.8. Retração

Fig. 5– Fissuras em lajes de concreto armado provocadas por retração.




2.1. Resistência

2.1.9. Cura

É o conjunto de medidas com a finalidade de evitar a

evaporação prematura da água de amassamento, utilizada

no concreto necessária a hidratação do cimento.

Importância da realização da cura:

É fundamental para o concreto alcançar um melhor

desempenho.

Melhora na resistência e na durabilidade do

concreto.

Um concreto mal curado pode ter resistência até

30% mais baixa.




2.1. Resistência

2.1.9. Cura

Importância da realização da cura:

Reduzirá os efeitos da retração(evitará fissuras).

Evitará que a superfície fique porosa e permeável,

evitando a entrada de substâncias agressivas

provenientes do meio-ambiente.




2.1. Resistência

2.1.9. Cura

A cura pode ser feita dos seguintes modos:

a) Manter as peças imersas em água;

b) Molhar continuamente as peças com dispositivos

apropriados, evitando que cheguem a secar;

c) Cobrir com areia ou sacos de papel mantidos sempre

úmidos;

d) Pintura com impermeabilizantes de cura;

e) Recobrimento com papéis, lonas e lençois plásticos

impermeáveis, de preferência de cor clara; e

f) Aplicação superficial de cloreto de cálcio (800g/m²),(cura

química, impede que haja a evaporação da água).




2.1. Resistência

2.1.9. Cura

Considerações sobre a cura do concreto:

1) O concreto fresco exposto ao sol e ao vento perde muito

rapidamente por evaporação a água da mistura, antes

que tenha endurecido(hidratação ou reação química

incompleta), como essa água é indispensável, resultará

em um concreto frágil.

2) O objetivo principal da cura do concreto é promover uma

ação que garanta água suficiente para que todo o

processo de reação química do cimento se complete.Se

não o fizer ocorrerá a retração e surgirá fissuras.




2.1. Resistência

2.1.9. Cura

Considerações sobre a cura do concreto:

3) Duração da cura:

De 7 dias, no caso de cimento Portland comum (pois

nesse período o cimento irá desenvolver

aproximadamente 60% da sua resistência final);

De 14 dias, no caso de cimento Portland de alto-forno

e pozolânico.

No entanto, quanto mais tempo durar a cura (até 3

semanas), melhor será para o concreto.




2.1. Resistência

2.1.10. Fluência

A fluência é uma deformação lenta apresentada pelo

concreto quando submetido a um carregamento

permanente.

Assim como a retração, a fluência é um fenômeno que

ocorre na pasta, e, por isso, quanto maior a proporção

da pasta do concreto maior a possibilidade de ocorrer a

fluência.




2.1. Resistência

2.1.10. Fluência

Os fatores que influência na fluência são:

quantidade de pasta no concreto;

idade do carregamento;

relação tensão/resistência;

perda de idade do concreto.

Nos concretos de pequenas idades a deformação por

fluência é maior devido a menor resistência do concreto.

A fluência pode ter benefícios, pois uma peça estrutural

sujeita a esforços pode se deformar aliviando as tensões.




2.1. Resistência

2.1.10. Fluência

Com deformações lentas há uma acomodação sem o

aparecimento de fissuras. Esse fenômeno é denominado

relaxação de tensões.

Quanto maior a relação tensão/resistência, maior a

deformação por fluência.




2.1. Resistência

2.1.11. Permeabilidade

A permeabilidade do concreto está relacionada com a

durabilidade.

Em um concreto impermeável o acesso de agentes

agressivos ao seu interior e também à armadura é mais

difícil.

A permeabilidade está relacionada com a porosidade

da pasta. Quanto menos porosidade, menos permeável

será a pasta e, portanto, o concreto.




2.1. Resistência


A porosidade da pasta depende de dois fatores:

relação água/cimento;

grau de hidratação da pasta.

A relação água/cimento define a estrutura da pasta.

Quanto menor essa relação, mais próximas estarão os

grãos de cimento uns dos outros, caracterizando assim

menor porosidade.




2.1. Resistência


Como os produtos de hidratação(pasta) ocupam um

volume maior do que o cimento, a porosidade diminui à

medida que a hidratação evolui.

São mostradas as seguir, as idades a partir das quais

concretos com diferentes relações água/cimento se

tornam impermeáveis.

Relação a/c 0,40 0,50 0,60 0,70

Idade (dias) 3 7 28 360




2.1. Resistência

2.1.12. Carbonatação

O hidróxido de cal, formado na hidratação do cimento,

combina com o CO2 (gás carbônico) do ar, formando

carbonato de cálcio.

O meio se torna menos alcalino oferecendo menor

proteção a armadura. (Queda no Ph).

A alta permeabilidade(concreto poroso) do concreto

favorece a carbonatação.




2.1. Resistência

2.1.13. Colmotação

Podem surgir no concreto microfissuras devido a inicio

de ruptura, retração ou qualquer outra causa.

Se essas microfissuras se mantiverem abertas, pode

haver uma hidratação de partículas de cimento ainda não

completamente hidratado, resultando um fechamento

dessas aberturas como uma cicatrização.

É um fenômeno mais comum em concreto novos, podem

haver em concreto de até 3 anos de idade.



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