mÉtodos de dosagens usuais dos principais tipos de
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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
FILIPE MORAIS BORGES E TARIANNE TAVARES CARREIRO
MÉTODOS DE DOSAGENS USUAIS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE CONCRETO:
UMA REVISÃO TEÓRICA
Palhoça
2017
1
FILIPE MORAIS BORGES
TARIANNE TAVARES CARREIRO
MÉTODOS DE DOSAGENS USUAIS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE CONCRETO:
UMA REVISÃO TEÓRICA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Curso de Engenharia Civil da Universidade
do Sul de Santa Catarina como requisito parcial
à obtenção do título de Bacharel em Engenharia
Civil.
Orientadora: Profª. Heloisa Regina Turatti Silva, Dr.
Palhoça
2017
3
Dedico este trabalho a minha mãe, Nilza Pires
de Morais Borges, meu pai, Miguel Carlos
Borges, minha irmã, Beatriz Morais Borges e
minha namorada, Aline Edi Rogério.
Filipe Morais Borges.
4
Dedico esse trabalho aos meus pais Italo
Carreiro da Silva e Irlei Tavares dos Santos,
meus irmãos Maicon Tavares Fernandes de
Souza, Bruno Tavares Fernades de Souza e
Thalía Tavares Carreiro, a minha avó materna
Célia Tavares e aos meus avós paternos
Adamásio Carreiro da Silva (in memorian) e
Sueli Augusto Carreiro (in memorian).
Tarianne Tavares Carreiro.
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AGRADECIMENTOS - FILIPE MORAIS BORGES
Ninguém vence sozinho, frente a isso, a cada conquista é uma necessidade do ser
humano agradecer. E é por isso, que agora prestes a receber o título de graduado que agradeço.
À Deus pelas benções e graças recebidas.
Aos meus pais, Nilza Pires de Morais Borges e Miguel Carlos Borges, pelo apoio
que sempre me deram, me incentivando a prosseguir os estudos, mesmo quando estava exausto.
À minha irmã, Beatriz Morais Borges e minha namorada Aline Edi Rogério, pelos
momentos em que tiveram que repartir minha atenção com os trabalhos acadêmicos e ainda
assim prevaleceram com paciência e carinho.
A instituição Universidade do Sul de Santa Catarina – UNISUL por todo o
crescimento que me proporcionou durante a vida acadêmica universitária, em especial a todos
os mestres que compuseram o corpo docente neste período.
À minha colega de curso, que realizou este trabalho comigo, Tarianne Tavares
Carreiro, que sempre dispôs de muita paciência para entrarmos em consenso no que diz respeito
as diretrizes definidas para o mesmo.
Por fim, agradeço pela disposição da professora Drª. Heloisa Regina Turrati Silva,
que esteve na orientação deste trabalho de conclusão de curso, dispondo de todo seu
conhecimento para nos indicar os melhores caminhos a serem seguidos.
6
AGRADECIMENTOS – TARIANNE TAVARES CARREIRO
Agradeço primeiramente à Deus, por me dar a vida e por me guiar em todas as
minhas caminhadas.
À Nossa Senhora Aparecida, por todas as graças e por toda proteção.
Aos meus amados pais, que tanto se sacrificaram para me proporcionar a chance de
um futuro melhor, que sempre estiveram presentes me dando apoio e me incentivando para que
eu continuasse. A eles que com toda sabedoria e dedicação me fizeram ser quem sou.
Aos meus irmãos, que se empenharam para suprir minha ausência, que me apoiaram
e torceram por mim todos os momentos.
Ao meu avô Adamásio (in memorian), que sempre me incentivou a estudar, mesmo
não estando presente durante esta caminhada, sei que está ao meu lado todos os dias, que está
olhando por mim. Eu o agradeço por ter feito parte da minha vida e por ter me amado tanto.
À minha avó Sueli (in memorian), que infelizmente a pouco nos deixou, mas que
sempre direcionou a mim muito carinho, dedicação, apoio e principalmente amor. Obrigado por
ter sido minha avó e principalmente minha amiga.
À minha avó Célia, que mesmo distante torce por mim, que sempre que nos vemos
demonstra muito amor e carinho.
As minhas cunhadas, que também me incentivaram e muitas vezes, junto aos meus
irmãos, tentaram suprir minha ausência.
Aos meus amigos e demais familiares, que de forma mais indireta contribuíram para
que eu chegasse até aqui.
Ao meu colega Filipe, por ter sido paciente, dedicado e principalmente por ter
confiado em mim para realizar este trabalho com ele.
Ao corpo docente da Unisul, que através de suas experiências e ensinamentos, me
proporcionaram conhecimento e grande crescimento pessoal.
E por fim, agradeço especialmente a professora orientadora deste trabalho, Drª.
Heloisa Regina Turrati Silva, por disponibilizar um pouco do seu tempo e enorme sabedoria
para nos auxiliar, para que pudéssemos desenvolver um trabalho do qual teríamos orgulho.
7
“O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um
objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas
admiráveis. ” (JOSÉ DE ALENCAR)
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RESUMO
Em meio a tantos modelos de dosagens de concreto apresentados por diversos autores, fica
difícil decidir qual usar quando se tem a necessidade de produzir concreto. Com o intuito de
facilitar a escolha do tipo de concreto e o cálculo da dosagem do mesmo, foi desenvolvido este
trabalho, onde reuniu-se o principal método de dosagem dos concretos mais usuais na
construção civil. O trabalho tratou dos diferentes tipos de dosagem dos concretos de acordo
com sua classificação, seja por resistência, nos casos do convencional e do de alta resistência,
ou pela forma como é consolidado em obra, na situação do auto adensável. Apesar de existirem
diversos métodos de dosagens descritos por diferentes autores, optou-se por apresentar somente
as metodologias mais usadas para cada um dos três tipos de concreto. Tal medida se justifica
perante a necessidade de acesso a um material sintetizado, disposto de modo a identificar mais
facilmente como se produz o concreto convencional, o de alto desempenho e o auto adensável.
Além disso, os métodos de execução e aplicação foram dispostos também de acordo com cada
classificação. Por tratar-se de um estudo unicamente teórico, o embasamento prático proveu-se
dos experimentos relacionados às pesquisas realizadas pelos autores de cada método. Os
referidos experimentos práticos são importantes pois comprovam a veracidade sobre a eficácia
do método desenvolvido, no âmbito do desempenho e da consistência que se deseja com o traço.
Os critérios para escolha dos métodos citados no trabalho, partiram da usualidade nos diversos
trabalhos comparativos pesquisados e estudados durante a produção deste.
Palavras-chave: Método. Dosagem. Concreto. Alta Resistência. Auto adensável.
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ABSTRACT
With so many models of concrete dosages, presented by several authors, it is difficult to decide
which one to use when there is a need to produce concrete. To facilitate this type of research,
this thesis was developed in order to put together the main method of dosage for the most used
type of concretes in the current civil construction sector. This thesis presents the different types
of concrete dosage according to its classification, either by resistance (conventional and high
performance concrete) or by the way the material is consolidated on site (self-compacting
concrete). Although there are several methods of dosages written by different authors, in this
thesis, only the most used method for each of the three types of concrete is presented. This is
justified by the need to access a synthesized material arranged in an easy way to identify how
conventional concrete, high performance concrete and self-compacting concrete are produced.
Furthermore, the execution and application methods are exposed, also according to each
classification. Since this is a theoretical study, the practical background comes from
experiments related to researches carried out by the authors of each method. The experiments
are important because they prove the efficiency of the developed method within the
performance and the consistency of the concrete recipe. The criteria used to choose the methods
mentioned in this paper was the frequent use of them in many comparative works that were
researched and studied to produce this thesis.
Key-words: Method. Dosage. Concrete. High Performance. Self-compacting.
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Experimento de inchamento de areia feito por Helene e Terzian (1995) ............... 22
Figura 2 - Fluxograma do método ABCP de dosagem de concreto ........................................ 35
Figura 3 – Equipamento l-box test ........................................................................................... 58
Figura 4 – Equipamento U-box ............................................................................................... 59
Figura 5 – Equipamentos V-funnel ......................................................................................... 60
11
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Comportamento do concreto com e sem aditivo .................................................. 25
Gráfico 2 – Curva de Walz ...................................................................................................... 31
Gráfico 3 - Resultado do experimento da UFRGS - método Mehta-Aitcin ............................ 43
Gráfico 4 – Resultado do experimento da UFRGS - método EPUSP/IPT modificado ........... 44
12
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Funções da “pasta” de acordo com o estado físico do concreto ........................... 21
Quadro 2 –Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo ................................. 23
Quadro 3 – Limites de distribuição granulométrica do agregado graúdo ............................... 24
Quadro 4 – Normas complementares à NBR 12655:2015 ...................................................... 26
Quadro 5 – Classes de agressividade ambiental ...................................................................... 28
Quadro 6 – Correspondência entre classes de agressividade e o concreto .............................. 28
Quadro 7 – Requisitos para o concreto em condições especiais ............................................. 29
Quadro 8 – Consumo de água aproximado (L/m³) .................................................................. 32
Quadro 9 – Volume compactado seco de agregado graúdo por metro cubico de concreto .... 33
Quadro 10 – Proporcionamento de britas ............................................................................... 33
Quadro 11 – Características da areia ....................................................................................... 36
Quadro 12 – Características do agregado graúdo .................................................................... 36
Quadro 13 – Materiais usados no experimento da UFRGS - método EPUSP/IPT ................. 41
Quadro 14 – Materiais usados no experimento da UFRGS - método Mehta-Aitcin ............... 42
Quadro 15 – Resultado do experimento da UFRGS - método Mehta-Aitcin .......................... 42
Quadro 16 – Resultado do experimento da UFRGS - método EPUSP/IPT modificado ......... 43
Quadro 17 – Compostos químicos presentes no cimento Portland e na escória de auto forno 49
Quadro 18 – Aptidões dos ensaios de trabalhabilidade do CAA ............................................ 56
Quadro 19 – Resultados aceitos pela maioria dos autores ...................................................... 60
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LISTA DE SIGLAS
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACI – American Concrete Institute
ASTM – American Society for Testing and Materials
CAA – Concreto auto adensável
CAR – Concreto de alta resistência
CC – Concreto convencional
EPUSP – Escola Politécnica do Estado de São Paulo
INT – Instituto Nacional de Tecnologia
ITERS – Instituto Tecnológico do Rio Grande do Sul
IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
MF – Módulo de finura
NBR – Norma Brasileira Regulamentadora
PCI – Portland Cement Institute
RS – Rio Grande do Sul
SNCF – Société Nationale des Chemins de Fer Français
UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do Sul
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 16
1.1 JUSTIFICATIVA .............................................................................................................. 16
1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 17
1.2.1 Objetivo Geral .............................................................................................................. 17
1.2.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 17
1.3 PROBLEMÁTICA ............................................................................................................ 17
1.4 ESTRUTURA DA PESQUISA ......................................................................................... 18
1.5 LIMITAÇÕES DA PESQUISA ........................................................................................ 18
2 DOSAGEM ......................................................................................................................... 20
2.1 CONCEITO ....................................................................................................................... 20
2.2 FATORES DETERMINANTES ....................................................................................... 21
2.2.1 Relação água/cimento ................................................................................................... 21
2.2.2 Agregados ...................................................................................................................... 22
2.2.2.1 Agregados miúdos ....................................................................................................... 22
2.2.2.2 Agregados graúdos ...................................................................................................... 23
2.2.3 Aditivos .......................................................................................................................... 24
2.3 NORMAS REGULAMENTADORAS ............................................................................. 26
3 DOSAGEM DE CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND (CONVENCIONAL) ... 30
3.1 DESCRIÇÃO DO MÉTODO ............................................................................................ 30
3.2 EXECUÇÃO E APLICAÇÃO .......................................................................................... 35
4 DOSAGEM DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO OU ALTA
RESISTÊNCIA ................................................................................................................... 38
4.1 DEFINIÇÃO ...................................................................................................................... 38
4.2 VANTAGENS ................................................................................................................... 38
4.3 DESCRIÇÃO DO MÉTODO ............................................................................................ 38
4.4 PROCEDIMENTOS DA DOSAGEM .............................................................................. 39
4.4.1 Fixação da relação água/materiais secos .................................................................... 39
4.4.2 Cálculo da relação água/aglomerante ......................................................................... 39
4.4.3 Determinação do teor de argamassa (α) ..................................................................... 39
15
4.4.4 Desdobramento do traço .............................................................................................. 39
4.4.5 Determinação da massa de material pozolânico correspondente à porcentagem
de substituição sobre o volume do aglomerante ........................................................ 40
4.4.6 Dosagem de aditivos redutores de água ...................................................................... 40
5 DOSAGEM DE CONCRETO DE AUTO ADENSÁVEL .............................................. 45
5.1 DEFINIÇÃO ...................................................................................................................... 45
5.2 HISTÓRICO ...................................................................................................................... 45
5.3 VANTAGENS ................................................................................................................... 46
5.4 MATERIAIS CONTITUINTES ....................................................................................... 46
5.4.1 Cimento Portland ......................................................................................................... 47
5.4.2 Adições minerais ........................................................................................................... 47
5.4.2.1 Cinza volante ............................................................................................................... 48
5.4.2.2 Escória granulada de alto forno ................................................................................... 48
5.4.3 Agregados ...................................................................................................................... 49
5.4.4 Aditivos .......................................................................................................................... 50
5.4.4.1 Superplastificantes ....................................................................................................... 51
5.4.5 Água ............................................................................................................................... 51
5.5 MÉTODO DE DOSAGEM – NAN SU ET AL. (2001) ................................................... 52
5.6 ENSAIOS .......................................................................................................................... 55
5.6.1 Slump flow test ............................................................................................................... 56
5.6.2 Slump flow T50 cm test ................................................................................................. 57
5.6.3 L-box test ........................................................................................................................ 57
5.6.4 U-box test ....................................................................................................................... 58
5.6.5 V-funnel test ................................................................................................................... 59
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................... 61
6.1 CONCLUSÕES ................................................................................................................. 61
6.1.1 Conclusões gerais .......................................................................................................... 61
6.1.2 Conclusões específicas .................................................................................................. 61
6.2 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS ............................................................. 62
REFERÊNCIAS .................................................................................................................... 63
16
1 INTRODUÇÃO
1.1 JUSTIFICATIVA
A partir da década de 1920, houve um grande desenvolvimento da engenharia
nacional e as obras de concreto armado passaram a assumir cada vez maior importância
(HELENE; TERZIAN, 1995). Desde então, o uso do concreto vem se difundido no Brasil, e
hoje prevalece por uma série de fatores, tais como a capacidade de ser moldado em uma
infinidade de formas, oferece boa resistência a compressão, dispor de mão de obra e ser
considerado um material barato.
Com o avanço da engenharia, começou a ser concebido o concreto de acordo com
as necessidades do mercado da construção civil. Surgiram classificações de acordo com suas
novas formas; no âmbito de resistência mecânica, com o concreto de alto desempenho e no que
diz respeito a consistência, criou-se o concreto auto adensável.
Perante tantas formas de aplicação do concreto na construção civil atual, hão
divergências entre suas dosagens e traços, trazendo cada uma sua peculiaridade especifica.
Contudo, para cada tipo de concreto, não há apenas uma forma de dosagem, cada autor dispõe
um método, porém, a base é a mesma. Estipulando essa dimensão, o concreto de cimento
Portland por exemplo, possui ao menos cinco métodos usados no Brasil: ABCP/ACI,
EPUSP/IPT, INT/Lobo Carneiro, ITERS/Petrucci e SNCF/Vallette (BOGGIO, 2000).
Considerando as diversas metodologias de dosagem e tipos de concreto, existe a
problemática da necessidade de se dosar o mesmo em obra. Quais métodos usar, e onde se
aplica melhor cada tipo de concreto, são perguntas que o técnico responsável por um dado
projeto pondera na hora de suas decisões, considerando suas necessidades e recursos.
O conhecimento dos métodos da produção de um material tão comum da construção
civil é necessário para que com os estudos a produção deste possa ser otimizada. A relação entre
as quantidades e as características de cada um dos elementos que constitui o concreto são
capazes de gerar misturas melhores e mais econômicas, considerando as texturas e os tamanhos
dos grãos do agregado, a disposição do fator água-cimento e a utilização ou não de aditivos na
mistura.
Sabe-se da existência de vasta bibliografia sobre dosagens de concreto, descrevendo
detalhadamente todos os métodos, de todos os tipos de concreto. Frente a essa gama de
informações, cabe a necessidade de estudos como essa pesquisa, para que se obtenha uma
17
informação sintetizada, voltada principalmente a quem está aplicando seus conhecimentos no
mercado de trabalho. Sendo assim, essa pesquisa visa auxiliar estes profissionais trazendo o
principal método de cada um dos três concretos mais comuns na construção civil Brasileira;
concreto de cimento Portland, concreto de alto desempenho e concreto auto adensável.
1.2 OBJETIVO
1.2.1 Objetivo geral
Reunir em uma única obra como o método mais utilizado na dosagem de cada um
dos tipos mais comuns de concreto. Estes são classificados de acordo com seu desempenho,
consistência ou como é executado. Apesar de haver diversos métodos de se dosar o concreto,
por diversos autores, citaremos apenas um para cada concreto, com o intuito de se sintetizar a
obra.
1.2.2 Objetivos específicos
a) Conceituar dosagem;
b) Definir os fatores que influenciam diretamente a dosagem;
c) Mostrar quais normas regulamentadoras da Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT) regem o assunto e abordar sua vigência;
d) Descrever os métodos utilizados para dosar o concreto de cimento Portland
(convencional), concreto de alto desempenho, concreto auto adensável e
concreto projetado, relatando sobre suas respectivas execuções e aplicações.
1.3 PROBLEMÁTICA
Como já citado previamente, dosagem de concreto é um assunto que dispõe de vasta
bibliografia disponível. Tendo isso em vista, essa pesquisa busca apresentar da maneira mais
sucinta possível o método mais comum dos três concretos mais usuais na construção civil
brasileira, de modo a que se referencie nos experimentos realizados pelos seus respectivos
autores. O acesso a estudos comparativos foi essencial na decisão de quais métodos escolher,
já que assim ficou facilitado observar quais métodos oferecem vantagens. Frente a isso, de
acordo com as relevâncias dos métodos, pode-se escolher e aprofundar nos de maior
18
importância na execução dos três tipos de concreto citados na pesquisa, o convencional, o de
alto desempenho e o auto adensável.
De modo geral, os métodos visam sempre adaptar as condições disponíveis no
Brasil, no âmbito de manter critérios como o clima local, utilizar materiais fáceis de serem
encontrados e ponderar situações que realmente ocorrem no mercado atual da construção civil.
Buscou-se atenuar quanto as questões normativas, o que vige o assunto no Brasil. Foi explorado
gráficos e tabelas geradas a partir de experimentos realizados pelos autores, para que se pudesse
compreender de forma mais didática os resultados da execução dos métodos. A partir dessa
metodologia, espera-se que a pesquisa seja útil e simples para o entendimento de engenheiros
e acadêmicos engajados no assunto.
1.4 ESTRUTURA DA PESQUISA
Esta monografia foi organizada em 6 capítulos, divididos na respectiva ordem.
No primeiro capítulo, tratamos da introdução da pesquisa, justificando a sua
importância, retratando seus objetivos, explicando sua estruturação e definindo limitações.
No segundo capitulo, será abordado a dosagem de um modo geral, conceituando-a
e definindo seus componentes; fator agua-cimento, agregados e aditivos. Ainda neste capitulo
entrarão as questões normativas, especificando quais normas da Associação Brasileira de
Normas Técnicas (ABNT) apresentam relações com a dosagem de concreto, direta ou
indiretamente.
O terceiro capitulo tratará do concreto de cimento Portland (convencional),
definindo sua dosagem pelo método ABCP/ACI.
O quarto capítulo aborda o concreto de alto desempenho, explicando sua dosagem
por meio do método IPT/EPUSP, e assim como no terceiro capitulo.
No quinto capitulo o concreto auto adensável entrará em pauta, com a dosagem
definida através do método NAN SU ET AL.
Por fim, o sexto e último capítulo apresenta as conclusões, subdivididas em gerais
e específicas.
1.5 LIMITAÇÕES DA PESQUISA
Esta pesquisa resulta da análise de algumas bibliografias, para que houvesse uma
escolha de quais métodos tratar, de modo a deixá-la o mais simples possível. A consulta de
19
muitos trabalhos comparativos facilitou a escolha dos métodos mais usuais, bem como os
autores que predominam no âmbito de dosagem de concreto.
O estudo abordou os três tipos de concreto com maior disponibilidade no mercado:
o concreto de cimento Portland (convencional), o concreto de Alto desempenho (CAD/CAR) e
o concreto auto adensável (CAA), tratando do método mais usual de dosagem para cada tipo de
concreto.
O estudo é estritamente bibliográfico, portanto, na ausência de ensaios para avaliar
a funcionalidade de cada método, o embasamento se deu de acordo com o que os autores
referenciados realizaram e testaram em laboratório.
20
2 DOSAGEM
2.1 CONCEITO
A dosagem do concreto trata do proporcionamento adequado dos materiais
constituintes da mistura, sendo eles: cimento, água, agregados e, em algumas situações,
aditivos. De acordo com RODRIGUES (1998, p.08), o produto dessas proporções deve atender
diretamente os seguintes requisitos: a) trabalhabilidade, no estado fresco; b) resistência, no
estado endurecido; c) boa relação custo-benefício.
Dentro dessas condições, compreende-se a dificuldade de dosar e produzir concreto
e a necessidade da experiência do profissional responsável. Percebe-se também que a qualidade
perante estes requisitos depende diretamente dos recursos e equipamentos disponíveis. Deve-
se levar em consideração a agressividade do ambiente, para que se tenha conhecimento de que
haverá ou não um risco de ataque químico ao concreto.
A demanda de projeto na qual será utilizado respectivo concreto, especificará qual
resistência mínima do mesmo. Normalmente, os projetos solicitam apenas a resistência a
compressão simples, a qual o concreto bem executado responde muito bem. Todavia, existem
os projetos especiais, que demandam ainda resistência aos esforções de trações e as
deformações.
Outro ponto importante, são as condições de cura as quais o concreto executado
está exposto. Na maioria das vezes o concreto não é produzido in loco, ele é feito em uma
concreteira e levado até o local de aplicação. Durante o transporte, já se inicia o processo de
cura do concreto, portanto cabe a consideração deste fator, já que ele afetará diretamente na
trabalhabilidade da mistura na obra.
Perante a dificuldade de avaliar todos os parâmetros para dosar um concreto, tem-
se a necessidade de produzir alguns traços experimentais antes da dosagem final. Diante disso,
é possível fazer algumas correções e facilitar a visualização do traço que harmoniza melhor
com as condições mais importantes a serem atendidas por determinação de projeto.
21
2.2 FATORES DETERMINANTES
2.2.1 Relação água/cimento
No início do século XX, o engenheiro civil norte-americano, Duff Andrew Abrams,
desenvolveu a partir de suas pesquisas o conceito água-cimento. Abrams tinha como principal
propósito, investigar a influência dos componentes do concreto na resistência final dele a partir
de testes.
Segundo Helene e Terzian (1995, p.232), a relação água cimento é o parâmetro mais
importante do concreto e, por isso, deve ser o primeiro dado a ser considerado na dosagemda
mistura. Depois de definido este valor, a resistência e durabilidade do concreto passam a ser
únicas. Logo, a definição da mesma é o primeiro parâmetro a ser pautado na dosagem do
concreto.
Este parâmetro é a razão entre o peso de água e cimento disposto no referido traço.
Logo, com menor relação água-cimento será produzido um concreto com propriedades de
resistência otimizadas. Tendo isso em vista, há um impasse econômico incumbido no assunto;
quanto mais fluído o concreto, mais cimento será necessário para que se atenda a resistência
desejada, sendo este, o elemento mais caro da mistura, podendo representar até 60% do custo
total.
Porém, o aumento do consumo de cimento não corresponde diretamente a um
aumento de água na mistura para manter a plasticidade constante. A plasticidade do concreto
se dá devido as partículas do cimento, que são muito finas e acabam por exercer a função de
“rolamentos”.
Nos constituintes do concreto, o somatório de água e cimento denomina-se “pasta”,
cujas funções estão dispostas conforme tabela 1.
Quadro 1 – Funções da “pasta” de acordo com o estado físico do concreto
Concreto em estado fresco Concreto em estado endurecido
Envolver os agregados Aglutinar os agregados
Preencher os vazios Conferir impermeabilidade
Promover a trabalhabilidade e fluidez à
mistura
Oferecer resistência mecânica e durabilidade
Fonte: Elaborada pelos autores (2017)
22
2.2.2 Agregados
2.2.2.1 Agregados miúdos
Estes elementos do concreto são diretamente proporcionais a plasticidade da
mistura, devido a sua elevada área específica. Teores elevados deste material conduzem a
maiores consumos de água e cimento, sendo este o componente de maior custo na mistura.
De acordo com Helene e Terzian (1995, p.226), as características mais importantes
dos agregados miúdos são:
a) granulometria - proporção relativa dos grãos, age na compacidade e resistência
do concreto;
b) módulo de finura - área superficial do agregado. Regula a velocidade da reação
de hidratação;
c) massa unitária – relação entre massa e volume de determinada quantidade de
grãos;
d) massa específica - relação entre a massa de uma porção compactada e o volume
ocupado por ela;
e) aumento de volume - volume de água absorvida pelos agregados; e
f) apreciação petrográfica - conhecimento da natureza dos agregados.
Ainda, a obra de Helene e Terzian (1995, p.227), representa a ação da umidade em
três amostras idênticas de areia no estado seco. A alteração do volume foi apresentada no
experimento conforme figura 1.
Figura 1 - Experimento de inchamento de areia feito por Helene e Terzian (1995)
Fonte: Helene e Terzian (1995, p.227).
AREIA
SECA
UMIDADE
3%
UMIDADE
5%
23
A norma brasileira regulamentadora NBR 7211 (2009), estabeleceu uma
classificação para os agregados miúdos conforme o material passante nas peneiras, com seus
tamanhos padrões, conforme o quadro 2.
Quadro 2 –Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo.
Fonte: Norma brasileira regulamentadora (NBR) 7211:2009
.
2.2.2.2 Agregados graúdos
Este elemento do concreto dispõe de partículas arredondadas, cúbicas e lamelares
ou alongadas, cada uma com suas peculiaridades. As arredondadas, favorecem a plasticidade
da mistura, porém, a ligação entre matriz-agregado no estado endurecido do concreto é
comprometida. Já as cúbicas, por apresentarem texturas superficiais rugosas e maior área
específica, exigem maior consumo de água no traço. As lamelares acabam precisando de maior
quantidade areia, para que se atinja uma dada plasticidade, o que consequentemente aumenta o
fator água cimento do concreto.
Quanto maior a dimensão do agregado graúdo, menor o consumo de areia, tendo
em vista da sua menor área especifica. A adoção de maiores partículas causaria economia no
consumo de cimento, porém, há uma perda de resistência do concreto endurecido, devido à
menor área de aderência entre a pasta e o agregado. Além disso, concretos dispostos com
24
agregados graúdos em excesso geram misturas frescas com pouca coesão, causando
dificuldades no lançamento e adensamento.
A norma brasileira regulamentadora, NBR 7211 (2009), estabeleceu os limites da
composição granulométrica do agregado graúdo conforme quadro 3.
Quadro 3 – Limites de distribuição granulométrica do agregado graúdo
Fonte: Norma brasileira regulamentadora (NBR) 7211:2009.
2.2.3 Aditivos
Na construção civil, existem situações onde surge a necessidade de retardar a pega
do concreto, seja para ganhar tempo para execução ou por algum eventual imprevisto. Nesse
contexto, entra o uso dos aditivos, compostos químicos plastificantes. Outra situação rotineira
em obra, da qual os mesmos servem de ferramenta indispensável, é no auxílio de adensamento
em fôrmas pequenas, ou com ferragem muito densa.
Além disso, os profissionais usufruem do uso dos aditivos com a intenção de
tornarem o concreto mais barato, elas reduzem o fator água-cimento, comprometendo a
trabalhabilidade e, para melhorar a consistência, aplica-se um aditivo.
De acordo com Helene e Terzian (1995, p.231), quando se aplica um determinado
aditivo em um concreto deve se levar em consideração três fatores; massa especifica, aspecto e
25
desempenho, para que, posteriormente o valor real e o desejado sejam avaliados em vista desta
característica, retratando a condição de qualidade da mistura.
Ainda a obra de Helene e Terzian (1995, p.274), apresenta em um gráfico (gráfico
1) que relaciona concretos com aditivos e concretos sem adições, mostrando seu
comportamento frente o consumo de água e cimento com as suas respectivas consistências
(abatimento).
Gráfico 1 – Comportamento do concreto com e sem aditivo.
Fonte: Helene e Terzian (1995, p.274)
O gráfico retrata o consumo de cimento em quilograma por metro cúbico de
concreto, paralelo ao uso ou não de aditivo, representados por C1 e C2 como pontos da curva.
C1 representa o concreto sem aditivos e C2 o concreto com adições, onde podemos observar
um consumo de cimento menor por parte de C2.
26
2.3 NORMAS REGULAMENTADORAS
Na dosagem de um concreto, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),
recomenda seguir as diretrizes da Norma Brasileira Regulamentadora (NBR) 12655:2015,
intitulada “Concreto de cimento Portland - Preparo, recebimento e aceitação - Procedimento”.
Ela estabelece três requisitos básicos: a) propriedades do concreto fresco e endurecido; b)
composição, preparo e controle do concreto; e c) aceitação e recebimento do concreto.
Existem outras normas que compõe e complementam esta Norma Brasileira
regulamentadora (NBR), bem como representado no quadro 4, em consulta ao catálogo da
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
Quadro 4 – Normas complementares à NBR 12655:2015
Número Título
ABNT NBR 5732: 1991 Cimento Portland comum
ABNT NBR 5733: 1991 Cimento Portland de alta resistência inicial
ABNT NBR 5735: 1991 Cimento Portland de alto-forno
ABNT NBR 5736: 1991 Cimento Portland pozolânico
ABNT NBR 5737: 1992 Cimento Portland resistente a sulfatos
ABNT NBR 5738: 2003 Concreto – Procedimento para moldagem e cura de
corpos de rpova
ABNT NBR 5739: 2007 Concreto – Ensaios de compressão de corpos de prova
cilíndricos
ABNT NBR 6118: 2014 Projeto de estruturas de concreto – Procedimento
ABNT NBR 7211: 2009 Agregados para concreto – especificação
ABNT NBR 7212: 2012 Execução de concreto dosado em central –
Procedimento
ABNT NBR 7680: 2007 Concreto – Extração, preparo, ensaio e análise de
testemunhos de concreto
ABNT NBR 8953: 2009 Concreto para fins estruturais – Classificação pela
massa específica, por grupos de resistência e
consistência
ABNT NBR 9062: 2006 Projeto e execução de estruturas de concreto pré-
moldado
27
ABNT NBR 9778: 2005 Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da
absorção de água, índice de vazios e massa específica.
ABNT NBR 9833: 2008 Concreto fresco – Determinação da massa específica,
do rendimento e do teor de ar pelo método
gravimétrico.
ABNT NBR 11578: 1991 Cimento Portland composto – Especificação
ABNT NBR 11768: 2011 Aditivos químicos para concreto de cimento Portland
– Requisitos
ABNT NBR 12653: 2014 Materiais pozolânico – Requisitos
ABNT NBR 12989: 1993 Cimento Portland branco – Especificação
ABNT NBR 13116: 1994 Cimento Portland de baixo calor de hidratação –
especificação
ABNT NBR 13956-1: 2012 Sílica ativa para uso com cimento Portland em
concreto, argamassa e pasta – Parte1: Requisitos
ABNT NBR 15577-1: 2008 Agregados – Reatividade álcali-agregado – Parte 1;
Guia para avaliação da reatividade potencial e
medidas preventivas para uso de agregados em
concreto.
ABNT NBR 15823-1: 2010 Concreto auto adensável – Parte 1: Classificação,
controle e aceitação no estado fresco.
ABNT NBR 15823-2: 2010 Concreto auto adensável – Parte 2: Determinação doo
espalhamento e do tempo de escoamento – Método do
cone de Abrams
ABNT NBR 15823-3: 2010 Concreto auto adensável – Parte 3: Determinação da
habilidade passante – Método do anel J
ABNT NBR 15894-1: 2010 Metacaulim para uso com cimento Portland em
concreto, argamassa e pasta – Parte 1: Requisitos
ABNT NBR 15900-1: 2009 Água para amassamento do concreto – Parte
1:Requisitos
ABNT NBR NM 33: 1998 Concreto – Amostragem de concreto fresco
ABNT NBR NM 67: 1998 Concreto – Determinação da consistência pelo
abatimento do tronco do cone
ASTM C1218/C1218M: 2008 Test method for water-soluble chloride in mortar and
concrete.
Fonte: Norma brasileira regulamentadora (NBR) 12655:2015, adaptada pelos autores, 2017.
É na NBR 12655:2015 que são encontrados critérios importantes para o projeto de
dosagem na construção civil, como as classes de agressividade ambiental, fatores estes que são
28
cruciais na escolha do concreto a ser utilizado em obra. Este fator é definido por meio de tabelas
definidas na norma técnica, conforme quadro 5 e 6.
Quadro 5 – Classes de agressividade ambiental
Fonte: Norma brasileira regulamentadora (NBR) 12655:2015.
O quadro 5 orienta quanto às classificações agressivas do ambiente, para subsidiar
as decisões do projetista. A partir da leitura da mesma, associa-se com a realidade de seu
respectivo projeto, para prosseguir a consulta no quadro 6.
Quadro 6 – Correspondência entre classes de agressividade e o concreto
Fonte: Norma brasileira regulamentadora (NBR) 12655:2015.
29
Munido da classe de agressividade que atende ao dado projeto, com o quadro 6
pode coletar os fatores da relação água/cimento, a classe do concreto, o consumo de cimento
por metro cúbico, especificado ainda se o concreto será para uso em elementos de concreto
armado, ou para uso em elementos de concreto protendido.
Se o concreto for exposto a situações extremas, tem-se ainda um padrão disposto
pela NBR 12655:2015, representado na tabela 7, que apresenta máxima relação água cimento,
valor de resistência mínima a compressão em Mega Pascal. Tratam de condições com baixa
permeabilidade a água, gelo/degelo e exposição à agua salgada.
Quadro 7 – Requisitos para o concreto em condições especiais.
Fonte: Norma brasileira regulamentadora (NBR) 12655:2015
30
3 DOSAGEM DE CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND (CONVENCIONAL)
Sendo o concreto mais utilizado em toda a construção civil, o concreto de cimento
Portland, terá sua metodologia de dosagem apresentada a partir do método ABCP/ACI, modelo
americano adaptado as condições brasileiras pela Associação Brasileira de Cimento Portland
(ABCP).
3.1 DESCRIÇÃO DO MÉTODO
Perante uma extensa gama de métodos dispostos nas bibliografias em todo o
mundo, a Associação Brasileira de cimento Portland (ABCP) define seu próprio método, o que
será apresentado nesta pesquisa. A associação baseou-se nos métodos da American Concrete
Institute (ACI) e na Portland Cement Institute (PCI), adaptando-os às condições brasileiras.
Em autoria do engenheiro Públio Firme Rodrigues, o método foi publicado em 1984, sob o
título do estudo técnico intitulado “Parâmetros de dosagem do concreto”. Nesta metodologia,
deve-se obrigatoriamente executar uma mistura experimental com o intuito de verificar se as
quantidades desejadas foram atingidas (RODRIGUES, 1998, p.16).
O método preocupa-se diretamente com a trabalhabilidade do concreto, através do
domínio das informações relativas a ele, como citadas nos itens abaixo, do estudo técnico do
engenheiro Públio Firme Rodrigues:
a) materiais:
- massa especifica e resistência do cimento empregado;
- massa especifica e Análise granulométrica dos agregados;
- massa unitária compactada do agregado graúdo.
b) concreto:
- dimensão máxima característica admissível;
- consistência do concreto fresco (Slump Test);
- resistência à dosagem do concreto.
Alcançando o domínio dessas informações, fixa-se o fator água-cimento. Esta
relação é definida a partir de parâmetros do projeto, como durabilidade e resistência mecânica.
Quanto a durabilidade, o fator água-cimento pode ser determinada com o apoio da NBR
12655:2015, disposta no quadro 6. Já para efeito de resistência, pode-se utilizar a Curva de
Walz, uma aproximação da Curva de Abrams, conforme disposto no gráfico 2.
31
Gráfico 2 – Curva de Walz
Fonte: Rodrigues (1998, p.18)
Após concluída esta etapa, determina-se uma aproximação para o consumo de água
do concreto. Há uma ligação direta com as características dos materiais utilizados,
principalmente dos agregados, sendo que normalmente os de superfície mais lisa e formas mais
arredondadas diminuem o consumo de água. Frente a heterogeneidade dos materiais
disponíveis no Brasil, é praticamente impossível dimensionar a quantidade por um método
matemático. Sendo assim o desenvolvedor do método criou uma tabela (quadro 8) que relaciona
o consumo de água, com o tamanho dos grãos dos agregados, a partir de experimentos medidos
com o abatimento do cone.
32
Quadro 8 – Consumo de água aproximado (L/m³)
Abatimento do tronco
do cone (mm)
Dimensão máxima característica do agregado graúdo
9,5 mm 19,0 mm 25,0 mm 32,0 mm 38,0 mm
40 a 60 220 195 190 185 180
60 a 80 225 200 195 190 185
80 a 100 230 205 200 195 190
Fonte: RODRIGUES, 1998, p.20.
Estimado o consumo de água, calcula-se o consumo de cimento, por meio de uma
relação simples,
𝐶 =𝐶𝑎
𝑎/𝑐 (eq.1)
Sendo,
C= consumo de cimento
𝐶𝑎= consumo de água
a/c= fator agua-cimento.
O consumo de agregados, é dado após as quantidades de água e cimento serem
definidos, portanto, se dão perante o volume necessário faltante para compor 1 metro cubico de
concreto. Porém, vale a ressalva de que os agregados são compostos por miúdo e graúdo,
necessitando cuidados no proporcionamento de cada um.
Segundo a ABCP, relaciona-se o teor ótimo de agregado graúdo com sua dimensão
máxima característica e do módulo de finura (MF) de areia. A partir de experimentos, foi
desenvolvido um quadro onde se obtém diretamente o consumo estimado de agregado graúdo,
representado no quadro 9 (RODRIGUES, 1998, p.21 e 22).
33
Quadro 9 – Volume compactado seco de agregado graúdo por metro cubico de concreto.
MF 𝐷𝑚á𝑥(mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845
2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825
2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805
2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785
2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765
2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745
3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725
3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705
3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685
3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665 Fonte: Rodrigues (1998, p.22)
Na realização desses experimentos, a ABCP observou que a mistura de dois
agregados diminuía os volumes de vazios, o que causa um impacto econômico interessante no
concreto, em vista da redução do consumo de cimento. Frente a isso, foi dimensionado um
proporcionamento das misturas de britas, conforme quadro 10.
Quadro 10 – Proporcionamento de britas
Britas utilizadas Proporção
B0, B1 30% B0 e 70% B1
B1, B2 50% B1 e 50% B2
B2, B3 50% B2 e 50% B3
B3, B4 50% B3 e 50% B4 Fonte: Rodrigues (1998, p.23)
Por fim, o consumo de agregado miúdo se dá a partir da subtração do volume de
água, cimento e agregado graúdo de 1m³ de concreto como disposto na fórmula abaixo:
𝑉𝑚 = 1 − (𝐶
𝜌𝑐+
𝐶𝑏
𝜌𝑏+
𝐶𝑎
𝜌𝑎) (eq.2)
Onde:
𝑉𝑚=volume de agregado miúdo, em m³;
𝐶= consumo de cimento, em kg;
𝜌𝑐 = massa especifica do cimento, em kg/m³;
𝐶𝑏= consumo de agregado graúdo, em kg;
𝜌𝑏= massa especifica do agregado graúdo, em kg/m³;
34
𝐶𝑎= consumo de água, em kg;
𝜌𝑎= massa especifica da água, em kg/m³.
Logo, o consumo de agregados miúdos será 𝐶𝑚=𝜌𝑚 x 𝑉𝑚, sendo 𝜌𝑚 a respectiva
massa especifica.
Após todas essas definições, o traço é apresentado na seguinte disposição; Cimento:
agregado miúdo: agregado graúdo: relação agua-cimento, onde se quantifica a porção
necessária de cada elemento para uma unidade de cimento.
1:𝐶𝑚
𝐶:
𝐶𝑔
𝐶:
𝐶𝑎
𝐶 (eq.3)
Perante tantos procedimentos, Boggio (2000) apresenta em sua dissertação de
mestrado, “Estudo comparativo de métodos de dosagem para concretos de cimento Portland”
um fluxograma que sintetiza todos esses processos, conforme figura 2.
35
Figura 2 - Fluxograma do método ABCP de dosagem de concreto
Fonte: Boggio (2000, p.49)
3.2 EXECUÇÃO E APLICAÇÃO
Para efeito de exemplo de aplicação, retrata-se o modelo usado por Rodrigues
(1998) em seu estudo técnico do método. Ele simula um material que deve apresentar as
seguintes características:
𝑓𝑐28 = 24 𝑀𝑃𝑎
𝐷𝑚á𝑥 = 25,0 𝑚𝑚
Abatimento (a) = 60 mm
36
Materiais a serem usados:
a) Agregado miúdo
Quadro 11 – Características da areia
Peneiras ABNT (mm) % retida acumulada
4,8
2,4
1,2
0,6
0,3
0,15
0
6
20
52
84
97
MF 2,6
𝜌 (kg/m³) 2650
Absorção (%) 0,4
Fonte: Rodrigues (1998, p.26)
b) Agregado graúdo
Quadro 12 – Características do agregado graúdo
Peneira ABNT (mm) % Retida acumulada
Brita 1 Brita 2
32
25
19
12,5
9,5
4,8
2,4
1,2
0,6
0,3
0,15
0
0
3
59
74
100
100
100
100
100
100
0
6
58
97
99
100
100
100
100
100
100
𝐷𝑚á𝑥(mm) 19 32
𝑀𝑢(kg/m³) 1450 1470
𝜌(kg/m³) 2650 2650
Absorção (%) 0,5 0,3
Fonte: Rodrigues (1998, p.27)
37
c) Cimento: Tipo Portland comum
Resistência aos 28 dias= 35 Mpa
𝜌=3100 kg/mª
Perante essas informações, o engenheiro Rodrigues (1998) soluciona o problema
em 6 etapas:
1) Fixação da relação água-cimento
Consulta-se o gráfico 2, e obtém-se o valor de 0,63.
2) Determinação do consumo de água
Consulta-se a tabela 7, e obtém-se o valor aproximado de 190 L/m³
3) Determinação do consumo de cimento
Relaciona-se a etapa 2 e 1. Resulta em aproximados 300 kg/m³
C= 190
0,63= 300 𝑘𝑔/𝑚³
4) Determinação do consumo de agregado graúdo
Consulta-se a tabela 8 e obtém-se 𝑉𝑐 = 0,715 𝑚³. O consumo é o produto do
volume com a massa especifica do agregado (1500 kg/m³), logo:
𝐶𝑏=0,715𝑥1500 = 1700𝑘𝑔/𝑚³, aproximadamente.
5) Determinação do consumo de agregado miúdo
Utiliza-se a equação:
𝑉𝑚 = 1 − (𝐶
𝜌𝑐+
𝐶𝑏
𝜌𝑏+
𝐶𝑎
𝜌𝑎) (eq. 4)
𝑉𝑚 = 1 − (300
3100+
1070
2650+
190
1000) = 0,3095𝑚³
𝐶𝑚 = 0,3095𝑥2650 = 820 𝑘𝑔/𝑚³, aproximadamente
6) Apresentação do traço
Utilizando a equação:
1:𝐶𝑚
𝐶:
𝐶𝑔
𝐶:
𝐶𝑎
𝐶 (eq. 5)
1:820
300:
1070
300
Logo, 1: 2,73: 3,57
C= 300 kg/ m³
a/c=0,63
38
4 DOSAGEM DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO OU ALTA RESISTÊNCIA
4.1 DEFINIÇÃO
Existem variações quanto a definição do concreto de alta resistência (CAR),
segundo Domone e Soutsos (1994, apud ALVES, 2000), é considerado concreto de alta
resistência aquele que apresente resistência igual ou superior a 80 MPa, enquanto que Alaejos
e Cánovas (1992, apud ALVES, 2000), definem como CAR o concreto cuja resistência
característica à compressão aos 28 dias supere os 45 MPa.
4.2 VANTAGENS
As principais vantagens do uso do CAR em relação ao concreto convencional são:
a) diminuição das dimensões das peças estruturais;
b) diminuição do número de vigas, permitindo a utilização de elementos mais
esbeltos e de maior comprimento;
c) redução do peso da estrutura, e por consequência, da carga nas fundações;
d) redução de deformações instantâneas, consequência de um maior módulo de
elasticidade;
e) aumento da durabilidade das estruturas;
f) diminuição de deformações a longo prazo;
g) Maior rapidez de execução.
4.3 DESCRIÇÃO DO MÉTODO
O método EPUSP/IPT, apesar de ter sido desenvolvido para a dosagem de CC,
passou por algumas adaptações para que pudesse ser utilizado na dosagem do CAR.
O método propõe as seguintes considerações:
a) Fixação de baixa relação água/materiais secos (H);
b) Determinação do teor de argamassa (α);
c) Utilização de pozolanas como substituição de parte do material cimentante.
39
4.4 PROCEDIMENTOS DA DOSAGEM
4.4.1 Fixação da relação água/materiais secos
Fixando os teores de água relacionados a materiais secos (H) logo no início, tem-se
a garantia de um concreto de alto desempenho, já que esse parâmetro é indispensável na
dosagem. O fator água/materiais secos deve estar abaixo de 8,5 %, valores acima deste são
utilizado para concreto convencional. O valor comum adotado está entre 5 e 6% (CREMONINI
et al., 2001, p.4). Assim, deve-se propor valores de H menores que 6%.
4.4.2 Cálculo da relação água/aglomerante (a/agl)
Com o valor de H já determinado, calcula-se então a relação a/aglomenrante através
da “Lei de Lyse”, conforme as equações 6 e 7. Determinam-se traços com diferentes relações
1: m (material aglomerante: agregados secos totais, em massa).
Para cada valor de “m” calcula-se um valor de a/agl, sendo que 3 ≤ m ≤ 6.
𝐻(%) =
𝑎
𝑎𝑔𝑙
1+𝑚 (eq. 6)
𝑎
𝑎𝑔𝑙= 𝐻(%) ∗ (1 + 𝑚) (eq. 7)
4.4.3 Determinação do teor de argamassa (α)
O teor de argamassa é determinado de acordo com os materiais dispostos na região
(quando adequados), através de experimentos. Helene e Terzian (1995) denotam a realização
desse procedimento com um traço piloto 1:m, define-se a quantidade de argamassa arbitrando
valores e fazendo testes até obter a homogeneidade ideal para a mistura.
4.4.4 Desdobramento do traço
A partir do momento em que se conhece o teor de argamassa e de agregados secos
totais, consegue-se determinar o traço unitário, conforme o seguinte padrão; 1:a:p, onde
40
respectivamente são as massas de, material aglomerante, agregado miúdo e agregado graúdo.
Para determinar a e p utiliza-se as equações 8 e 9.
𝑎 = 𝛼 ∗ (1 + 𝑚) − 1 (eq. 8)
𝑝 = 𝑚 − 𝑎 (eq. 9)
4.4.5 Determinação da massa de material pozolânico correspondente à porcentagem de
substituição sobre o volume do aglomerante
Tendo o conhecimento que o aglomerante no CAR é composto por cimento mais
material pozolânico. Determina-se o teor deste com as equações 10 e 11 (CREMONINI et al.,
2001, p.6).
𝑚𝑎 = (𝐴𝛾𝑎
𝐴𝛾𝑎+𝐵𝛾𝑏+(1−𝐴−𝐵)𝛾𝑐) 𝑚𝑎𝑔𝑙
(eq. 10)
𝑚𝑏 = (𝐵𝛾𝑏
𝐴𝛾𝑎+𝐵𝛾𝑏+(1−𝐴−𝐵)𝛾𝑐)𝑚𝑎𝑔𝑙 (eq.11)
Onde
𝑚𝑎= Massa do pozolânico “A”;
A= Porcentagem de substituição do pozolânico “A” relativo ao volume do
aglomerante;
𝛾𝑎= Massa especifica do pozolânico “A”;
𝛾𝑐=Massa especifica do cimento;
𝑚𝑎𝑔𝑙 = Massa do material aglomerante;
𝑚𝑏= Massa do pozolânico “B”;
B= Porcentagem de substituição do pozolânico “B” relativo ao volume do
aglomerante;
𝛾𝑏= Massa especifica do pozolânico “B”
4.4.6 Dosagem de aditivos redutores de água
No CAR utilizam-se quantidades mínimas de água nas relações a/agl, por isso a
consistência desejada é alcançada utilizando-se aditivos superplastificantes, escolhidos com
41
base no custo, na eficiência e compatibilidade com os demais materiais. Ainda assim, a
dosagem deve resultar nos menores teores possíveis.
Para comprovar a eficiência na aplicação do método EPUSP/IPT, no estudo de
“Desenvolvimento de um método de dosagem de concretos de alta resistência com baixo
consumo de cimento”, do Núcleo Orientado para a Inovação na Edificação da UFRGS, foi
realizado um comparativo com outra metodologia muito usual na produção de concreto de alto
desempenho, denominado Mehta-Aitcin. O referido método busca a produção de concretos com
resistência na faixa entre 60 a 120 MPa, utilizando agregados naturais e aumentando a
resistência da pasta de cimento através do controle do consumo de água e das adições.
Foram realizados ensaios de resistência à compressão em corpos-de-prova
(10x20cm) utilizando os dois métodos e os mesmos materiais, disponíveis na região de Porto
Alegre, RS. No método EPUSP/IPT utilizou-se 6% de água/materiais seco, traços (1:m) 1:5;
1:3,5 e 1:3 e teor de argamassa igual a 50%. Os dois métodos empregaram 10% de sílica ativa
no aglomerante.
Nos quadros 13 e 14 apresentadas abaixo, estão indicados os materiais utilizados
nos ensaios dos métodos EPUSP/IPT e Mehta-Aitcin, nesta ordem.
Quadro 13 – Materiais usados no experimento da UFRGS - método EPUSP/IPT
Fonte: Cremonini et al. (2001, p.7)
42
Quadro 14 – Materiais usados no experimento da UFRGS - método Mehta-Aitcin
Fonte: Cremonini et al. (2001, p.7)
Os autores utilizaram em ambos os métodos cimento Portland de alta resistência
inicial (CP V-ARI), massa especifica 3,11 kg/dm³, sílica ativa de massa especifica 2,22 kg/dm³,
aditivo superplastificantes à base de éter carboxílico com massa especifica igual a 1,09 kg/dm³.
Areia média com dimensão máxima característica de 4,8 mm, módulo de finura de 2,74 e massa
especifica 2,62kg/dm³ e agregado graúdo de dimensão máxima característica de 19 mm e
módulo de finura 6,84 e massa especifica 2,8 kg/dm³.
Após romper os corpos de prova, obtiveram os seguintes resultados, dispostos nos
quadros 15 e 16 e também nos gráficos 3 e 4.
Quadro 15 – Resultado do experimento da UFRGS - método Mehta-Aitcin
Fonte: Cremonini et al. (2001, p.8)
43
Gráfico 3 - Resultado do experimento da UFRGS - método Mehta-Aitcin
Fonte: Cremonini et al. (2001, p.8)
Quadro 16 – Resultado do experimento da UFRGS - método EPUSP/IPT modificado
Fonte: Cremonini et al. (2001, p.9)
44
Gráfico 4 – Resultado do experimento da UFRGS - método EPUSP/IPT modificado
Fonte: Cremonini et al. (2001, p.9)
Comparando a tabela 15 com a 16, e o gráfico 3 com o 4, podemos observar que o
concreto produzido no método EPUSP/IPT atingiu resistência a compressão maior, mais rápido
que o produzido pelo método Mehta-Aitcin, ficando pouco abaixo, porém muito próximo,
apenas do ensaio de 7 e 28 dias do concreto projetado para 100 Mpa de resistência a
compressão. Todavia, denotamos a vantagem do uso do método EPUSP/IPT quando
comparamos os quadros 14 e 15, onde encontramos um consumo de cimento, material mais
caro do concreto, menor em duas das três misturas utilizadas no experimento.
45
5 DOSAGEM DE CONCRETO DE AUTO ADENSÁVEL
5.1 DEFINIÇÃO
O termo concreto auto adensável (CAA) identifica uma categoria de material
cimentício que pode ser moldado nas fôrmas e preencher cada espaço exclusivamente através
de seu peso próprio, sem necessidade de qualquer compactação ou vibração externa
(COPPOLA, 2000; BARBOSA et al., 2002; BMA e DIETZ, 2002; ARAÚJO et al., 2003; HO
et al., 2002 apud TUTIKIAN, 2004).
Só é considerado auto adensável o concreto que apresentar essas três propriedades:
fluidez, habilidade passante e resistência à segregação (EUROPEAN FEDERATION FOR
SPECIALIST CONSTRUCTION CHEMICALS AND CONCRETE SYSTEMS, 2002 apud
TUTIKIAN, 2004).
Fluidez é a capacidade do concreto auto adensável de fluir dentro da fôrma e
preencher todos os espaços (FURNAS, 2004a apud TUTIKIAN, 2004). Habilidade passante
caracteriza a capacidade do CAA de escoar pela fôrma, passando por entre as armaduras sem
obstrução do fluxo ou segregação (FURNAS, 2004b apud TUTIKIAN, 2004). E resistência à
segregação que é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de se manter coeso ao
fluir dentro das fôrmas, passando ou não por obstáculos (EFNARC, 2002 apud TUTIKIAN,
2004).
5.2 HISTÓRICO
O concreto auto adensável começou a ser estudado no Japão por volta de 1983 para
resolver o problema da baixa durabilidade de construções em concreto armado. As pesquisas
foram coordenadas por Hajime Okamura (1997 apud TUTIKIAN, 2004).
Primeiramente, Okamura (1997, p.50) pensou em adaptar para as estruturas
convencionais, os concretos submersos resistentes à lixiviação, que já eram utilizados na época
para resolver este problema. Este material possuía ótima resistência à segregação devido ao
aditivo modificador de viscosidade, porém, o mesmo não atendia a todos os requisitos. A grande
viscosidade impedia a eliminação de bolhas de ar do concreto e a compactação deste em áreas
altamente reforçadas com armaduras era complicada (TUTIKIAN, 2004).
46
Para o concreto fluir uniformemente através de barras de aço, a tensão de
cisalhamento da argamassa deve ser pequena, para isso a relação água/aglomerante (a/agl) deve
ser aumentada. O problema é que aumentando a relação a/agl, aumenta-se a fluidez, mas,
diminui a viscosidade. Por isso, na produção de CAA, é extremamente importante o uso de
superplastificantes para aumentar a fluidez e de modificadores de viscosidade para aumentar a
viscosidade.
Em 1988, Ozawa desenvolveu o primeiro concreto auto adensável e em 1993, ele
junto à Okamura e Mackawa publicou o primeiro livro na área, o High Performance Concrete
(TUTIKIAN, 2004).
5.3 VANTAGENS
A descoberta do CAA é considerada como revolucionária já que proporciona
vantagens, diretas e indiretas, como:
a) aceleração da construção, como já foi citado anteriormente o CAA não necessita
ser vibrado, isso faz com que o processo de concretagem seja mais rápido.
b) redução da mão-de-obra, assim como a não vibração do concreto auto adensável
acelera a construção, ele também reduz a quantidade de envolvidos no processo.
c) aumento da durabilidade, visto que, a resistência à segregação aliada a fluidez
elimina as bolhas de ar, macro defeitos e falhas de concretagem, diminuindo as
perdas de desempenho mecânico do concreto e aumentando sua durabilidade.
d) eliminação do ruído da vibração, Bartos e Söderlind (2000), em experimento
realizado, concluíram que o ruído captado quando utilizado o CAA, é de,
aproximadamente, um décimo do ruído quando utilizado o concreto
convencional.
e) liberdade na escolha das formas, como o CAA apresenta grande deformidade no
estado fresco, ele pode ser moldado facilmente com a ação da gravidade, e,
principalmente se forem aplicadas forças externas.
5.4 MATERIAIS CONTITUINTES
Os materiais que compõem o CAA são os mesmos utilizados para a produção do
concreto convencional, mas existem diferenças nas dosagens e também nos aditivos
acrescentados.
47
5.4.1 Cimento Portland
Existem diversos tipos de cimento Portland e todos eles podem ser utilizados na
produção do CAA, porém, assim como nos concretos convencionais, cada tipo proporciona
características específicas ao produto final.
A finura do cimento é de grande importância para o CAA. Quanto maior a área
especifica, livre para hidratação, maior é a viscosidade da mistura, pois o número de partículas
presente é maior, havendo diminuição da distância e aumento da colisão entre elas (NUNES,
2001 apud KLEIN, 2008).
5.4.2 Adições minerais
Adições minerais são definidas como materiais silicosos finamente moídos,
adicionados ao concreto em quantidades relativamente grandes, em geral na faixa de 20% a
100% da massa do cimento Portland (MEHTA e MONTEIRO, 1994 apud KLEIN, 2008).
As vantagens em se adicionar esses materiais ao concreto são várias, e incluem
muitos aspectos. Financeiramente, as adições de minerais substituem parte do cimento utilizado
na mistura, isso faz com que haja uma diminuição no custo do material final, já que o cimento
é o material mais expressivo neste sentido.
Nos aspectos ambientais também há ganhos, pois, a produção de cimento Portland
é um processo que causa inúmeros impactos ao meio ambiente. Deve-se considerar ainda, que
muitas das adições na produção de concretos são produtos industriais, gerados em grande escala
e descartados em aterros, causando problemas de poluição.
As adições minerais são classificadas em três grupos:
a) material pozolânico, definido como material silicoso ou sílico-aluminoso que
possui pouca ou nenhuma propriedade cimentícea, mas que quando finamente
dividido e na presença de umidade reage com o hidróxido de cálcio, a
temperatura ambiente, formando compostos com propriedades cimentantes
(ABNT NBR 12653, 1992);
b) material cimentante, não necessita do hidróxido de cálcio para formar produtos
cimentantes, porém, a quantidade destes compostos formada, como o C-S-H,
por exemplo, é em geral, insuficiente para aplicação desses materiais para fins
estruturais e sua hidratação e normalmente lenta. Quando o material cimentante
é usado como adição, em substituição de parte do cimento Portland, o hidróxido
48
de cálcio e a gipsita presentes no cimento, aceleram sua hidratação (DAL
MOLIN, 2005);
c) fíler, uma adição mineral finamente dividida que atua, principalmente, através
do efeito físico microfíler e como pontos de nucleação no momento da
hidratação (DAL MOLIN, 2005 apud KLEIN, 2008).
5.4.2.1 Cinza volante
É o material finamente dividido proveniente da queima do carvão pulverizado, cujo
objetivo é a geração de energia, em usinas termoelétricas (ACI, 2001 apud KLEIN, 2008).
A ASTM C 618 (2003), classifica os materiais pozolânicos em três classes. A
primeira é chamada classe N, e contempla pozolanas naturais. A segunda classe é chamada
classe F, essa apresenta atividade pozolânica e engloba materiais provenientes da queima do
antracito ou carvão betuminoso. A última classe, chamada classe C, se refere a cinzas volantes
provenientes da queima do lignito ou carvão sub-betuminoso. Estas cinzas possuem atividades
pozolânicas e também propriedades cimentíceas. Segundo Dal Molin (2005), as cinzas da
referida classe F são as mais utilizadas no Brasil neste seguimento (KLEIN, 2008).
A cinza volante pode conferir melhora da trabalhabilidade ao concreto e redução na
demanda de água, porém, se a cinza apresentar elevada quantidade de carbono, o controle da
quantidade de ar incorporado ao concreto pode ser dificultado.
No estado fresco, o uso das cinzas colabora para a redução da exsudação e
segregação e melhora da consolidação do concreto nas fôrmas. Considerando o concreto no
estado endurecido, o uso desse material proporciona o aumento da resistência à compressão, a
idades avançadas.
Em função da permeabilidade do concreto, verifica-se que esta é diminuída com o
uso das cinzas e por consequência, obtêm-se o aumento da resistência contra-ataques de
substâncias químicas.
5.4.2.2 Escória granulada de alto forno
É um subproduto do tratamento de minério de ferro, em alto forno, de modo que
sua obtenção sob forma granulada ocorre por resfriamento brusco. A escória é constituída,
principalmente, de silicatos e aluminos-silicatos de cálcio (NBR 5735/1991 apud KLEIN,
2008).
49
A escória se forma pela fusão das impurezas do minério de ferro com o calcário e
a dolomita. Após este processo, a forma de resfriamento sofrida pela escória ira influir nas
características apresentadas por esta, sendo necessário um resfriamento brusco para que seja
formada a escória granulada de alto forno (DAL MOLIN, 2005 apud KLEIN, 2008).
A escória é um material bastante reativo, considerado um material cimentante, que
quando moído, pode ser utilizado na fabricação de cimento, substituindo o clínquer, ou como
adição ao concreto (ACI, 2001 apud KLEIN, 2008).
Segundo a norma ASTM C 595 (1994), a fabricação de cimentos compostos pode
apresentar substituição de até 70% do clínquer por escória granulada de alto forno. No Brasil,
a NBR 11578/1991 define teores de 6 a 34% de escória para cimento Portland composto com
escória (CP II E). Já para o cimento Portland de alto forno (CP III) a NBR 5735/1991, prevê de
35 a 70% de escória em relação à massa de aglomerantes (KLEIN, 2008).
Os compostos químicos constituintes na escória são os mesmos presentes nos
cimentos, mas em proporções distintas (KLEIN, 2008), como mostra a tabela 17.
Quadro 17 – Compostos químicos presentes no cimento Portland e na escória de auto forno
Fonte: ACI E3-01, 2001 adaptado por Klein (2008)
5.4.3 Agregados
A qualidade do agregado é de extrema importância, sendo em algumas situações,
componente limitante da resistência mecânica do concreto endurecido. Além disso, as
características dos agregados podem ter grande influência sobre a durabilidade e o desempenho
estrutural (NEVILLE e BROOKS, 1990 apud KLEIN, 2008, p.20).
Para a produção do CAA, existe a necessidade de minimizar a porcentagem do
agregado graúdo utilizado, dando lugar as partículas finas para obtenção da viscosidade
50
adequada. O volume total, assim como a proporção entre os agregados graúdo e miúdo tem
muita influência nas propriedades reológicas do concreto (MELO, 2005 apud KLEIN, 2008).
Os agregados utilizados para produção de concreto são classificados quanto a sua
origem, dimensão dos grãos e massa unitária.
Em relação à origem os agregados podem ser classificados em naturais, britados,
artificiais e reciclados. Os agregados naturais são aqueles encontrados na natureza já prontos
para o uso sem outro tipo de beneficiamento que não seja a lavagem, sendo provenientes das
rochas existentes na crosta e que não estão sujeitas a processos de intemperismos (SBRIGHI
NETO, 2005 apud KLEIN, 2008).
Agregados britados são os provenientes de processos de fragmentação mecânica de
rochas. Esses materiais são produzidos em pedreiras instaladas nos entornos de rochas,
utilizando técnicas de desmonte, seguida por britagem e seleção granulométrica.
Agregados artificiais são os derivados de processos industriais, como a argila
expandida. Já os reciclados são resíduos com características adequadas ao uso, submetidos ou
não a beneficiamento.
A NBR 7211/2009 é a norma que classifica a dimensão dos grãos em agregado
graúdo e miúdo. São considerados agregados graúdos os que tem grãos passantes pela peneira
de 75 mm e ficam retidos na peneira 4,75 mm. Já os agregados miúdos são aqueles cujos grãos
passam pela peneira 4,75 mm, mas ficam retidos na peneira 150 µm.
Ainda sobre a dimensão dos grãos, a NBR 9935/2005 classifica de filer o material
granular passante na peneira 150 µm e de material pulverulento as partículas com dimensão
inferior a 75 µm.
Quanto a massa unitária, tem-se os agregados naturais que apresentam massa
unitária entre 1520 e 1680 kg/m³, esses são utilizados para produzir concretos normais com
massa especifica próxima de 2400 kg/m³. Existem também os agregados leves com massa
unitária inferior a 1120 kg/m³ e os agregados pesados com massa unitária superior a 2080 kg/m³,
esses dois tipos de agregados são para finalidades especiais (MEHTA e MONTEIRO, 1994
apud KLEIN, 2008).
5.4.4 Aditivos
Paillére et al (1992 apud KLEIN, 2008) define aditivos como materiais orgânicos
ou inorgânicos, líquidos ou sólidos, adicionados aos concretos, argamassas ou pastas em
quantidades não superiores a 5% sobre a massa de cimento ou materiais cimentíceos. Os
51
aditivos influenciam na hidratação do cimento, através de efeitos químicos ou físicos, alterando
uma ou mais propriedades do concreto, argamassa ou pasta em estado fresco ou endurecido.
A variedade de aditivos existentes é bastante vasta, porém os mais utilizados são os
redutores de água ou plastificantes, redutores de água de alta efetividade ou superplastificantes,
aceleradores de pega, retardadores de pega e incorporadores de ar (MEHTA e MONTEIRO,
1994 apud KLEIN, 2008).
A seguir, serão apresentados aspectos dos aditivos superplastificantes, pois são os
mais utilizados na produção do CAA.
5.4.4.1 Superplastificantes
Aditivos superplastificantes permitem reduzir a quantidade de água de
amassamento necessária ao concreto sem alterar a consistência do material no estado fresco ou,
aumentar a fluidez do concreto fresco sem que para isso seja aumentada a quantidade de água
presente na mistura (NEVILLE, 1997 apud KLEIN, 2008).
Segundo Collepardi (1998 apud KLEIN, 2008), os aditivos superplastificantes
podem reduzir até 30% da água de amassamento, enquanto os plastificantes permitem reduções
de somente 10 a 15%.
Um aspecto importante na utilização de aditivos é a quantidade utilizada. Sabe-se
que a viscosidade da pasta de cimento diminui com o aumento de superplastificante, porém,
existe um teor ótimo para o uso desse chamado ponto de saturação, que é quando se obtém a
dispersão máxima das partículas de cimento. Doses maiores de aditivo podem causar efeitos
negativos como o atraso na pega, segregação e aumento do custo do concreto (AITCIN et. al.
1994; RONCERO e GETTU, 1998 apud KLEIN, 2008).
5.4.5 Água
A qualidade da água de amassamento utilizada é fundamental para a produção de
concretos de adequado desempenho, pois a presença de impurezas pode ser responsável por
efeitos negativos na resistência mecânica final da mistura, por causar manchas na superfície
deste material ou até mesmo provocar corrosão das armaduras.
52
5.5 MÉTODO DE DOSAGEM – NAN SU ET AL. (2001)
O objetivo deste método é obter uma mistura de CAA, cuja principal consideração
é o preenchimento do vazio do esqueleto dos agregados graúdos pouco compactados com
argamassa. Com este método é necessário somente seguir o passo-a-passo para se obter um
CAA com elevada fluidez e resistência à segregação, segundo as especificações da Japanese
Society of Civil Enginnering (JSCE) apud Su et al. (2001).
Passo 1: cálculo das quantidades de agregados miúdo e graúdo.
A partir das equações 12 e 13, pode-se calcular as massas dos agregados.
𝑀𝑔 = 𝐹𝑉 ∗ 𝑀𝑢𝑛𝑖𝑡𝑔 ∗ (1 −𝑆
𝑚) (eq. 12)
𝑀𝑎 = 𝐹𝑉 ∗ 𝑀𝑢𝑖𝑛𝑡𝑎 ∗ (1 −𝑆
𝑚) (eq. 13)
Sendo que:
Mg e Ma são, respectivamente, as massas de agregados graúdo e miúdo (kg/m³).
FV e a fração de volume dos agregados compactados.
Munitg e Munita são, respectivamente, as massas unitárias dos agregados
graúdo e miúdo no estado solto.
S/m é o fator de agregados miúdos em relação ao total de agregados, que varia
entre 50 a 57%.
A dimensão máxima do agregado graúdo deve ser de 15, 20,25 mm, mas a de 20
mm é a mais comum.
Passo 2: cálculo do consumo de cimento
O cálculo do consumo de cimento é feito através da equação 14, mas os autores
recomendam que seja utilizado no mínimo 270-290 kg/m³ para garantir a durabilidade, porém,
deve-se tomar cuidado, pois a alta quantidade a retração do concreto.
𝐶 =𝑓′𝑐
0.14 (eq. 14)
Sendo que:
53
C é o consumo de cimento (kg/m³).
f ’c é a resistência à compressão requerida (MPa).
Passo 3: cálculo da quantidade de água na mistura
Com a quantidade de cimento já determinada, deve-se estabelecer a relação
água/cimento em função das solicitações locais, e calcular através da equação 15.
𝐴 = (𝑎
𝑐) ∗ 𝐶 (eq. 15)
Sendo que:
A é a quantidade de água (kg/m³).
a/c é a relação água/cimento.
C é a quantidade de cimento (kg/m³).
Passo 4: cálculo da quantidade de cinza volante e escória de alto forno
Este método utiliza a relação a/c e a quantidade de cimento para alcançar as
características de projeto, e a cinza volante e escória de alto forno para garantir a resistência à
segregação e elevar a porcentagem da pasta. Como já se tem as quantidades de todos os outros
componentes do CAA, o volume que falta para completar 1m³ pertence a estas duas adições,
como ilustra a equação 16.
𝑉𝑝𝑐𝑣 + 𝑉𝑝𝑒𝑠 = 1 −𝑀𝑔
1000∗𝑀𝑒𝑠𝑝𝑔−
𝑀𝑎
1000∗𝑀𝑒𝑠𝑝𝑎−
𝐶
1000∗𝑀𝑒𝑠𝑝𝑐−
𝐴
1000∗𝑀𝑒𝑠𝑝𝑎− 𝑉𝑎𝑟
(eq. 16)
Sendo que:
Vpcv é o volume de cinza volante.
Vpes é o volume de escória de alto forno.
Mespg é a massa especifica do agregado graúdo.
Mespa é a massa especifica do agregado miúdo.
Mespc é a massa especifica do cimento.
Mespa é a massa especifica da água.
54
Var é o ar incorporado ao CAA (%).
Pode-se afirmar que a massa total destes dois materiais pozolânicos é Mt (kg/m³),
onde a porcentagem de cinza volante é CV% e a de escória de alto forno é ES% em massa, as
relações água/adições é a/cv e a/es, Mespcv é a massa especifica da cinza volante e Mespes é a
massa especifica da escória de alto forno, assim tem-se a equação 17.
𝑉𝑝𝑐𝑣 + 𝑉𝑝𝑒𝑠 = (1 +𝑎
𝑐𝑣) ∗ 𝐶𝑉% ∗
𝑀𝑡
1000∗𝑀𝑒𝑠𝑝𝑐𝑣+ (1 +
𝑎
𝑒𝑠) ∗ 𝐸𝑆% ∗
𝑀𝑡
1000∗𝑀𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠
(eq. 17)
Os autores consideram que a relação a/c é igual a relação a/cv e a/es, as massas
especificas se obtém através de ensaios normalizados pela NBR NM 23 (ABNT, 2001a) e CV%
e ES% são definidos por experiência profissional ou pelas características dos materiais. O
cálculo das massas das adições é realizado a partir das equações 18 e 19.
𝑀𝑐𝑣 = 𝐶𝑉% ∗ 𝑀𝑡 (eq. 18)
𝑀𝑒𝑠 = 𝐸𝑆% ∗ 𝑀𝑡 (eq. 19)
A água necessária para a mistura devido a estes materiais é dada pelas equações 20
e 21.
𝐴𝑐𝑣 =𝑎
𝑐𝑣∗ 𝑀𝑐𝑣 (eq. 20)
𝐴𝑒𝑠 =𝑎
𝑒𝑠∗ 𝑀𝑒𝑠 (eq. 21)
Passo 5: cálculo da quantidade total de água
A quantidade total de água é obtida através da soma da água requerida pelo cimento,
cinza volante e escória de alto forno, para calcular se utiliza a equação 22, e se recomenda que
o valor fique entre 160 e 185 kg/m³.
𝐴𝑡 = 𝐴𝑐 + 𝐴𝑐𝑣 + 𝐴𝑒𝑠 (eq. 22)
55
Passo 6: cálculo da dosagem de aditivo superplastificante (SP)
O aditivo é composto por partículas sólidas (m%) e água (Asp), a qual deve ser
descontada da água da mistura. A dosagem do SP é igual a n% da massa dos aglomerantes,
assim as equações 23 e 24 permitem o cálculo da massa do aditivo (Msp) e da quantidade de
água presente (Asp).
𝑀𝑠𝑝 = 𝑛% ∗ (𝐶 + 𝑀𝑐𝑣 + 𝑀𝑒𝑠) (eq. 23)
𝐴𝑠𝑝 = (1 − 𝑚%) ∗ 𝑀𝑠𝑝 (eq. 24)
Passo 7: ajuste da quantidade de água
A quantidade de água deve ser ajustada caso os agregados utilizados sejam úmidos.
Passo 8: primeiras misturas e testes de trabalhabilidade
Os primeiros traços devem ser submetidos a produção para análise de conformidade
para com o planejado e também para que se realize os ensaios de trabalhabilidade, ou seja, o
slump flow, u-box, l-box e v-funnel. Para que o traço seja aceito, a exsudação e segregação
devem ser satisfatórias, a relação a/agl deve satisfazer os requisitos de desempenho e
durabilidade e o ar incorporado deve estar de acordo com o planejado.
Passo 9: ajuste final da mistura
Se eventualmente algum dos requisitos citados anteriormente não estejam sendo
atendidos, devem ser feitos os ajustes necessários para que o concreto se enquadre nos limites
de auto adensabilidade.
5.6 ENSAIOS
56
Por apresentar uma característica peculiar no estado fresco, o CAA exige a
execução de ensaio para averiguar sua trabalhabilidade. Existem muitos ensaios, dos quais
apresentam eficiências maiores ou menores para cada propriedade a ser avaliada, conforme
apresentada no quadro 18.
Quadro 18 – Aptidões dos ensaios de trabalhabilidade do CAA
Laboratório Canteiro Fluidez Hab. Passante Coesão
Slump flow PR PR AR N PR
Slump flow T50cm PR PR AR N PR
V-funnel PR PR R N PR
L-box PR N N AR R
U-box PR N N AR R
EnsaiosUtilização Propriedades
Fonte: Adaptado pelos autores com base em Petersen (1999) e Tutikian (2004)
AR – altamente recomendo; R – recomendado; PR – pouco recomendado; N – não recomendo;
5.6.1 Slump flow test
Este teste é utilizado para medir a capacidade do CAA de fluir livremente sem
segregar, pode ser realizado por apenas uma pessoa e exige poucos materiais, o que facilita seu
uso em canteiros de obra.
É composto por uma base 1000x1000 mm, que não absorva água e nem provoque
atrito com o concreto, e por um tronco de cone com materiais de mesmas características da
base. Sobre a base deve-se marcar um círculo de 200 mm de diâmetro, para colocação do cone.
Este deve ter 300 mm de altura, diâmetro interno de 100 mm e externo de 200 mm. É necessário
também para a execução deste teste uma espátula, uma concha côncava e uma trena.
Deve-se umedecer a placa e o tronco de cone para que estes não absorvam água do
concreto durante o ensaio. Após, colocar a placa sobre um chão firme e nivelado, e o tronco de
cone no centro da base, segurando-o firmemente sobre o círculo de 200 mm. Serão necessários
em média seis litros de concreto e o mesmo deve ser coletado de acordo com a NBR NM 33
(ABNT, 1998a apud TUTIKIAN, 2004).
Com a concha, preencher o cone com concreto e com a espátula retirar o excesso
do topo. Remover também qualquer excesso de concreto na placa de base. O adensamento de
ser feito exclusivamente pela força da gravidade.
57
Para obter o resultado, basta erguer verticalmente o cone e permitir que o concreto
flua livremente, então se deve medir o diâmetro do espalhamento em duas direções
perpendiculares. A média destas duas medidas é o valor do Slump flow test.
5.6.2 Slump flow T50 cm test
Este teste é uma variação do Slump flow, o procedimento e os materiais são os
mesmos, as únicas alterações são a marcação de um círculo de 500 mm de diâmetro no centro
da base, a necessidade de um cronômetro e a presença de duas pessoas.
É realizado simultaneamente ao Slump flow. Assim que o cone for erguido, a
segunda pessoa deve cronometrar o tempo em que o concreto alcança a marca dos 500 mm.
5.6.3 L-box test
O l-box mede a fluidez do concreto ao mesmo tempo que a habilidade passante. O
equipamento utilizado consiste em uma caixa em forma de “L”, com uma porta móvel
separando a parte vertical da horizontal e, junto a esta divisória, barras de aço que simulam
armaduras reais da estrutura, criando um obstáculo, conforme figura 4. É necessário também a
utilização de uma pá côncava, uma espátula, uma trena e, se desejado um cronômetro para a
medição do tempo em que o concreto chega aos 20 cm e aos 40 cm. São necessários 12 litros
de concreto fresco coletado seguindo a NBR NM 33 (ABNT, 1998a apud TUTIKIAN, 2004).
Deve-se fixar o equipamento em solo firme e nivelado, umedecer as paredes e testar
o portão. Preencher a parte vertical e deixar o material em repouso por 1 minuto. Após, erguer
o portão e cronometrar os períodos citados anteriormente. Em seguida, medir as alturas inicial
H1 e final H2, indicadas na figura 02, onde H2/H1 é o valor procurado, que deve ser entre 0,80
e 1,00.
58
Figura 3 – Equipamento l-box test
Fonte: EFNARC (2002 apud TUTIKIAN, 2004)
5.6.4 U-box test
Também chamado de box shaped test, serve para medir a fluidez e a habilidade
passante do concreto. O equipamento ilustrado na figura 4 exibe dois compartimentos separados
por um portão móvel e barras de aço de diâmetro 12,5 mm espaçadas entre si em 40,6 mm.
Para a realização deste ensaio são necessários uma concha côncava, uma espátula,
uma trena e cerca de 16 litros de concreto no estado fresco, coletados de acordo com a NBR
NM 33 (ABNT, 1998a apud TUTIKIAN, 2004). Primeiramente se umedece o equipamento e
testa o portão, então, o concreto é colocado sem vibração ou compactação externa no
compartimento da esquerda do aparato, com o portão fechado. O equipamento deve estar sobre
um chão firme e nivelado e após o preenchimento, a mistura deve descansar por 1 minuto e só
então o portão pode ser aberto, fazendo escoar o concreto através das armaduras até o outro
compartimento. Assim que o movimento estiver estabilizado, deve-se medir as alturas R1 e R2,
respectivamente a altura do material que ficou no compartimento da esquerda e da direita, e
determinar o valor R1-R2.
Quanto mais fluida for a mistura, mais próximo de zero esta subtração resultará,
sendo que o limite máximo pode variar de 24.2 mm até 80mm de diferença.
59
Figura 4 – Equipamento U-box
Fonte: EFNARC (2002)
5.6.5 V-funnel test
Para a realização deste ensaio são necessários um funil, representado na figura 5,
uma espátula, uma base para deixar o equipamento suspenso, uma concha côncava e um
cronômetro, por causa da cronometragem do tempo também são necessárias duas pessoas para
executar o teste.
Inicialmente deve-se fixar, nivelar e umedecer o equipamento. Com a concha,
encher o funil com concreto de acordo com a NBR NM 33 (ABNT, 1998a, TUTIKIAN, 2004),
sem compactação ou vibração de espécie alguma, e, com a espátula, nivelar o topo do aparelho
e retirar o excesso de concreto. Abrir a porta localizada na parte inferior do equipamento,
permitindo que o material escoe. O tempo que o material leva para escoar completamente é o
resultado. Após a execução do ensaio, pode-se encher o funil novamente com o mesmo
material, e depois de aguardar 5 minutos, pode-se repetir o procedimento, para testar a
resistência à segregação.
60
Figura 5 – Equipamentos V-funnel
Fonte: Gomes (2002) adaptado por Tutikian (2004)
Os resultados aceitáveis podem variar dependendo do autor, no entanto, alguns
valores são aceitos pela maioria dos autores, valores estes apresentados na tabela 19.
Quadro 19: Resultados aceitos pela maioria dos autores.
Mínimo MáximoSlump flow milímetro 600 750
Slump flow T50cm segundo 3 7
V-funnel segundo 6 12
L-box (h2/h1) 0,8 1
U-box (h2-h1) mm 0 30
Valores Ensaio Unidade
Fonte: Tutikian (2004) adaptada pelos autores (2017)
É importante respeitar os valores de resultados aceitáveis para o método utilizado,
só assim será possível garantir um concreto de qualidade e com todas as propriedades desejadas.
61
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
6.1 CONCLUSÕES
6.1.1 Conclusões gerais
Os métodos de dosagem estudados nessa pesquisa mostram o quanto a engenharia
trabalha no sentido de produzir o melhor, com o menor recurso possível. Os concretos
desenvolvidos nestes métodos buscaram sempre o menor consumo de cimento, com o melhor
desempenho, a partir do proporcionamento adequado dos seus respectivos materiais.
A união dos métodos mais comuns para se dosar o concreto convencional, o de alto
desempenho e o auto adensável em um único trabalho, é interessante porque consegue retratar
ao responsável técnico o que cada um dos concretos consome mais, e o que cada um traz de
vantagem na sua dosagem. Sendo assim, o profissional pode comparar e avaliar o que será mais
vantajoso para o seu projeto, perante os recursos disponíveis.
6.1.2 Conclusões específicas
Em meio a tantos materiais consultados para a produção desta pesquisa, pode-se
perceber o quanto são citados os pesquisadores, Helene e Terzian (1995), autores do livro
“Manual de Dosagem e controle do concreto”. Afere-se, que no diz respeito a dosagem de
concreto no Brasil, os dois são referências no assunto.
Como todo procedimento de engenharia, as dosagens de concreto são padronizadas
por normas regulamentadoras. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),
desenvolve esse papel essencial de estabelecer as diretrizes de uma série de fatores que
influenciam na dosagem do concreto, como a granulometria dos grãos dos agregados, fatores
da relação água e cimento de acordo com a classe de agressividade ambiental, além de tratar do
processo de dosagem propriamente dito.
Em cada um dos métodos citados na pesquisa, os autores buscaram realizar um
procedimento posterior a dosagem teórica desenvolvida, que realizasse um traço piloto, para
que se pudesse avaliar a eficácia das respectivas doses de materiais determinadas. Além disso,
eles recomendam que quem realize a produção de um concreto através de seu método, repita o
62
traço experimental, analise a consistência do traço, verifique se ele coincide com a solicitada
com o seu dado projeto.
A escolha dos métodos apresentados nessa pesquisa, intitulados como mais usuais,
foi feita de forma empírica, para que se trouxesse à tona um conhecimento básico de como se
produz o concreto convencional, o de alto desempenho e o auto adensável. Portanto, se o
objetivo for produzir concreto para um fim muito específico, cabe a busca a outros métodos
aqui não citados, avaliando seus recursos disponíveis.
6.2 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
Considerando que esse trabalho trata de três diferentes tipos de concreto e que não
foram abordados todos os temas e métodos de dosagem referente a eles, ficam disponíveis
muitas opções de pesquisas a serem desenvolvidas.
Em relação ao concreto convencional, pode-se direcionar estudos para o
melhoramento do mesmo através de aditivos. Também é interessante pesquisar substituições de
agregados que possam diminuir o custo do concreto na obra.
Para o concreto de alta resistência é bastante interessante o estudo de possíveis
materiais a serem adicionados em sua produção, assim como é importante a pesquisa e
adequação dos métodos de dosagem aos materiais aditivos em cada região. Pode-se direcionar
análises ao custo/benefício na utilização desse concreto em relação aos demais.
Sabendo-se as muitas vantagens do concreto auto adensável, é de grande valor que
se estude a viabilidade da utilização do mesmo quando comparado ao CC. A análise dos custos
para a produção desse tipo de concreto também é uma questão importante, pois, influencia
muito na hora da escolha. Pode-se também estudar o teor ideal de argamassa para desenvolver
um CAA de qualidade atendendo melhor aos requisitos impostos a ele.
Para todos os concretos apresentados é necessário um estudo dos métodos
existentes, incluindo os indicados nesse trabalho, para verificar qual realmente atende as
expectativas econômicas e de desempenho. Indica-se também pesquisar a durabilidade de cada
concreto.
Por último, sugere-se a análise dos métodos existentes, e se, necessário a adequação
dos mesmos ou até o desenvolvimento de novos métodos para facilitar cada vez mais a escolha
e também garantir o desempenho do concreto.
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REFERÊNCIAS
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de alta resistência. 2000. Dissertação (Mestrado em Engenharia civil) - Curso de Pós-
graduação em Engenharia civil, Universidade Federal do Rio Grande Do Sul, Porto Alegre,
2000.
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Disponível em:< http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=329285>. Acesso em: 18
out. 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Norma brasileira
regulamentadora (NBR) 12655:2015.
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regulamentadora (NBR) 7211:2009.
BOGGIO, Aldo. Estudo comparativo de métodos de dosagem de concretos de cimento
Portland. 2000. Dissertação (Mestrado em Engenharia civil) - Curso de Pós-graduação em
Engenharia civil, Universidade Federal do Rio Grande Do Sul, Porto Alegre, 2000.
CLUBE DO CONCRETO. Abrams – A Relação Água / Cimento. Disponível
em:<http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/08/a-relacao-aguacimento-abrams.html>.
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CREMONINI, R. A. et al. Desenvolvimento de um método de dosagem de concreto de alta
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(NORIE)/ UFGRS. Porto Alegre, 2001. Disponível em: <https://s3.amazonaws.com/
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HELENE, Paulo; TERZIAN, Paulo. Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo:
Pini, 1995.
KLEIN, Nayara Soares. Influência da substituição da areia natural pela areia de britagem
no comportamento do concreto auto-adensável. 2008. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de edificações e saneamento,
Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2008.
RODRIGUES, Públio Firme. Parâmetros de dosagem do concreto. São Paulo: Associação
Brasileira de Cimento Portland, 1998.
TUTIKIAN, Bernardo Fonseca. Método para dosagem de concretos auto-adensáveis.
2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2004.