ROTEIRO PRÁTICO PARA DOSAGEM DOS CONCRETOS ESTRUTURAIS

INTRODUÇÃO:

Métodos de dosagem nacionais e internacionais – vários procedimentos e conceitos - determinar o traço de um concreto é uma atividade muito teórica e maçante.

Ao contrário – qualquer mestre de obra ou pedreiro experiente sabe fazer concreto ? ------ desmotiva o engenheiro jovem a se aprofundar no assuntoRecorre a tabelas e traços de concreto existentes no mercado ( Calculador Caldas Branco) --- grandes variedades de materiais existentes no país.

Vários estudos racionais de concreto tem conduzido a melhores resultados( maiores resistências, durabilidade e economia) pelo simples fato de melhor estudar os materiais que dão forma ao concreto. Ex: obteve-se uma redução de 40 kg de cimento por m3 de concreto, em relação ao traço em uso, considerando ainda um aumento de fck=15 MPa para 18 MPa. Economia possível graças ao trabalho racional de dosagem de concreto

FATO: Usinas fornecem concreto – alunos e professores (reflexo no sistema de ensino) esquecem de estudar o assunto. Alunos e professores desmotivados.

Assim o professor Paulo Helene procura desmistificar o assunto de dosagem do concreto ressaltando os aspectos mais importantes do conjunto dos métodos consultados, acrescentando experiência prática ao conjunto.

O objetivo é de ensinar uma metodologia clara e precisa sobre dosagem – com método rápido e racional obter o traço mais econômico possível e que atenda a resistência e durabilidade estabelecidas para cada obra.

A rapidez proporcionada por esta metodologia na modificação de traços de concreto é fundamental no sistema de Controle de Qualidade, principalmente quando existem alterações significativas no cimento, agregados ou no desvio padrão de produção.

CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

Ojetivo: conhecer as características dos materiais – influência no processo de dosagem.

1 º CIMENTO

Finura – governa a velocidade da reação de hidratação – maior finura – melhor resistência, menor exudação, aumento de impermeabilidade, melhora a trabalhabilidade e a coesão dos concretos.

Perda ao Fogo e Resíduo Insolúvel – indica até que ponto ocorreu a carbonatação e hidratação devido à exposição do cimento ao ar – envelhecimento do cimento. Identifica a presença de substâncias estranhas – insolúveis ao ácido clorídrico. NBR 5743.

2 o . AGREGADOS MIÚDOS

Granulometria: a composição granulométrica ou proporção relativa expressa em forma de % em que se encontram os grãos de um certo agregado tem influência sobre a qualidade dos concretos - atuam na compacidade e resistência NBR 7217.

Módulo de Finura: relacionada com a área superficial do agregado e consequentemente altera a água de molhagem para uma certa consistência. Deve ser mantido constante dentro de certos limites para evitar a alteração do traço.

Massa Unitária: relação entre a massa total de um certo agregado e esse volume, considerando-se o volume de vazios existentes entre os grãos do agregado. Traço em peso para volume e vice-versa. NBR 7251.

Massa Específica: é a relação entre a massa e o volume de cheios ( volume dos grãos do agregado).

Inchamento: aumento de volume de uma determinada massa de agregados, causado pela absorção de água - importante na dosagem em volume – para cada umidade – inchamento diferente. NBR 6467

Coeficiente de Inchamento e Umidade Crítica - o coeficiente de inchamento mede a variação de volume sofrido por uma massa de agregados ( relação entre volume final úmido e o volume inicial seco.

Umidade crítica é aquela a partir da qual o coeficiente de inchamento é considerado constante. NBR 6467

Apreciação Petrográfica – apesar de inertes muitos agregados possuem característica físicas ( modificação de volume por variação de umidade) e químicas ( reação com os álcalis do cimento) que podem intervir no comportamento do concreto.

Curvas Normalizadas. Definidos pelos limites da tabela 6.1 Agregados miúdos (pág 228) livro do Prof. Paulo Helene - NBR 7211

Peneira (mm)

Porcentagem acumuladas em massaZona 1(MF) Zona 2(Fina) Zona3(média) Zona4-

grossa6,3 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 74,8 0 a 5 0 a 10 0 a 11 0 a 122,4 0 a 5 0 a 15 0a 25 5 a 401,2 0 a 10 0 a 25 10 a 45 30 a 700,6 0 a20 21 a 40 41 a 65 66 a 850,3 50 a 85 60 a 88 70 a 92 80 a 950,15 85 a 100 90 a 100 90 a 100 90 a 100

Classificação de Areias pelo Módulo de Finura - não deve variar mais do que 0,2 para um material da mesma origem, desde que a granulometria cumpra qualquer uma das zonas indicadas.

3o. AGREGADOS GRAÚDOS

Granulometria.

Dimensão Máxima Característica. - ( diâmetro máximo do agregado) – quanto maior a dimensão mas econômico é o concreto. Relacionado à trabalhabilidade do concreto fresco – depende das fôrmas, do espaçamento entre as armaduras e do processo de transporte do concreto. Corresponde a malha da peneira onde fica acumulada 5% ou menos de material. NBR 7217.

Massa Unitária:

Massa Específica:

Apreciação Petrográfica:

Mistura de Agregados Graúdos – finalidade - diminuir o custo do concreto

Método NBR 7210 – Agregado em Estado Compactado Seco – Determinação da Massa Unitária. Ex: composição da pedras britadas nos. 1 e 2

Composição entre os agregados nos. 2/1(%)

Quantidade de pedra britada no. 2 (kg)

Quantidade de pedra britada no. 1 ( kg)

Acréscimo de pedra b1 para obter a composição desejável

Massa total do recipiente(agregado + tara (kg)

Massa unitária no estado secoCompactado kg/dm3

100 /0 30 -90/10 30 3,33 +3,33 24,50 1,6380/20 30 7,50 +4,17 24,80 1,6570/30 30 12,86 +5,36 25,40 1,6960/40 30 20,00 +7,14 25,50 1,6950/50 30 30,00 +10,00 1,66

Massa unitária no estado compactado= ( massa total do recipiente – tara) / volume do recipiente.24,5/15 = 1,63 24,8 / 15 = 1,65 25,4 / 15 = 1,69 25,5 / 15 = 1,7 4º- ADITIVOS

As características que devem ser analisadas são:

Massa Específica: se for diferente da especificada pode levar a erros na dosagem.

Aspecto: Pode ser um indicativo da qualidade de um aditivo. Deve ser verificada a conformidade em aspecto e cor do aditivo a ser utilizado tomado como referência.

Desempenho: Item 6.6 do Manual de Dosagem e Controle do Concreto.

ESTUDO TEÓRICO

a ) – A relação água/cimento é o parâmetro mais importante do concreto estrural.

b ) - Definida uma relação água/cimento e definido certos materiais, a resistência e a durabilidade do concreto passam a ser únicas.

c ) - O concreto é mais econômico ( barato) quanto maior a dimensão máxima característica do agregado graúdo e menor o abatimento do tronco de cone ( consistência mais seca).

d ) correções assumidas como leis de comportamento:

Fcj = k1 / (k2) expoente a/c

m = k3 + k4 . a/c “ Lei de Lyse” C = 1000 / ( k5 + k6 m ) Lei de Molinari

a = (1 + a ) / ( 1+ m ) Teor de argamassa seca

m = a + p onde:

fcj = resistência a compressão axial, à idade j, em Mpa

a/c = relação água cimento, em massa, em kg/kg

a = relação agregado miúdo seco/ cimento em massa, em kg/kg

m = relação agregados secos/ cimento em massa , em kg/kg

a = teor de argamassa seca; deve ser constante para uma determinada situação, em kg/kg.

p = relação agregados graúdos secos/cimento em massa, em kg/kg;

k1, k2, k3, k4, k5 e k6 constantes que dependem exclusivamente dos materiais e ) – Diagrama de Dosagem ( modelo de comportamento) –

f ) – Leis Complementares

Consumo de Cimento C = 1000/ 1/Dc+ a/Da= p/Dp + x

Consumo de água. = Pág= x Pc

g ) - Custo do concreto por m3 ( materiais )

Custo/ m3 = C. $c + C.a .$a + C.p .$p + C . a/c . $água

$c= custo do kg do cimento$a =custo do kg do agregado miúdo.$p = custo do kg do agregado graúdo$água= custo do litro de água potável.

Informações Básicas

Todo o estudo de dosagem parte do pressuposto que o concreto deve ter capacidade de ser lançado e adensado adequadamente no interior do elemento estrutural. Para atingir este objetivo, é necessário realizar um levantamento prévio da situação em que o concreto será submetido .A lista mínima de assuntos é que apresentamos a seguir:

a – Resistência característica do concreto à compressão (fck)

consultar projeto e sempre que não houver referência de data adotar 28 dias.

b - determinação do espaçamento entre barras de aço:

consultar projeto para definir:

regiões críticas (menores espaçamentos)

regiões predominantes.

c – Escolha da dimensão máxima característica do agregado graúdo: Dmax <= 1/3 da espessura da laje

Dmax ,= ¼ da distância estre face das formas;

Dmax<= 0,8 do espaçamento entre armaduras horizontais; Dmax<= e’’/ 0,5 Dmax<= ¼ do diâmetro da tubulação de bombeamento de concreto Adotar o menor valor

d – Definição dos elementos estruturais a serem concretados com este traço: laje, pilar, viga etc...

e- Escolha da consistência do concreto( medido pelo ensaio de abatimento) em função do tipo do elemento estrutural:

Elemento estrutural Abatimento (mm)Pouco armada Muito armada

Laje <= 60 +- 10 <= 70 +-10Viga e parede armada <=60+-10 <=80+-10

Pilar de edifício <=60+-10 <=80+-10Parede de fundação, sapatas e tubulões

<=60+-10 <=70+-10

Obs. Quando o concreto for bombeado a consistência deve estar entre 70 e 100mm, no máximo. Quando a altura para bombeamento for acima de 30 m, considerar o limite para consistência na saída da tubulação.

f - Definição da relação água / cimento para atender às condições de durabilidade:

a/c<= 0,65 para peças protegidas e sem risco de condensação de umidade

a/c<= 0,55 para peças expostas a intempéries, em atmosfera urbana ou rural;

a/c<= 0,48 para peças expostas a intempéries, em atmosfera industrial ou marinha

g – Uso de aditivos quando se necessitar de condições especiais:

plastificantes (redução no consumo de cimento)

retardadores ( quando o transporte e o lançamento forem prolongados e/ou temperatura ambiente elevada

h – estimativa de perda de argamassa do concreto no sistema de transporte e lançamento do concreto – variando entre 2 e 4 %.

Cálculo da resistência de dosagem

a ) correlação com a resistência de projeto

Para a terminação da resistência de dosagem adota-se a equação constante na NBR 6118, ou seja: Fcdj = fck = 1,65. sd

Onde: fcdj = fcmj = resistência à compressão de dosagem, a j dias de idade ( em geral 28 dias), em Mpa;

Sd = desvio padrão de dosagem -

b ) – Escolha do desvio padrão - Critério 1 O desvio-padrão de dosagem “sd” pode ser adotado subjetivamente quando não se conhecem pelo meos 30 resultados da obra em questão, como sendo:

Sd = 3 Mpa , sempre que a produção for em massa, com controle rigorso da umidade dos agregados e com equipe bem treinada.

Sd = 4 Mpa , sempre que a produção for em volume, com controle rigoroso da umidade dos agregados e com equipe bem treinada.

Sd = 5,5 Mpa , sempre que a produção for em olume, e com equipe nova em fase de adaptação.

Critério 2 O desvio padrão deve ser adotado diretamente dos resultados da obra em questão, sempre que se dispuser de mais de 30 exemplares através da fórmula (pág 237 livro do Prof. PH)

Cálculo da relação água /cimento (a/c)

Uma fase bastante importante no processo de dosagem do concreto é a de determinar a correlação existente entre resistência à compressão axial e a relação água/cimento. A definição do traço inicial do concreto fica bastante prejudicada, sendo necessário esperar a ruptura dos corpos de prova à idade de 28 dias ( ou mais) para obter a correlação.Sugerimos as correlações do Prof. Paulo Helene, em estudo desenvolvido a nível nacional, para os vários tipos de cimento existentes ( pág. 238 a 242 do livro do Prof. PH).

Estudo Experimental

A fase experimental parte do princípio que são necessários 3 pontos para poder montar o diagrama de dosagem, conforme apresentado esquematicamente anteriormente, que correlaciona a resistência à compressão, relação água cimento, traço e consumo de cimento.O início do estudo experimental parte da avaliação preliminar, com mistura em betoneira do traço 1 : 5,0 ( cimento: agregados secos totais, em massa). Baseado nas informações obtidas desta mistura, confeccionam-se mais duas, com os traços definidos em 1 : 3,5 9traço chamado rico) e em 1 : 6,5 ( traço chamado pobre)

Determinação do teor ideal de argamassa para o traço 1 : 5,0

Esta é uma das fases mais importants do estudo de dosagem, pois é a que determina a adequabilidade do concreto quando lançado na fôrma.A falta de argamassa na mistura acarreta porosidade no concreto ou falhas na concretagem. O excesso proporciona um concreto de melhor aparência mas aumenta o custo por metro cúbico como, também, o risco de fissuração por origem térmica e por retração por secagem.Portanto, o objetivo é determinar o teor ideal de argamassa na mistura do concreto ( mínimo possível). Para tal, através de variações no teor de argamassa na mistura, com o traço estabelecido em 1 : 5,0, determina-se a proporção adequada por tentativas e observações práticas.

Resumo das características básicas para o estudo de dosagem

Itens Definições

1 – No. Da dosagem2- fck (projeto) – Mpa

3- Elementos estruturais em que o concreto será aplicado.4- Espaçamto entre as barras de aço – crítico

Predominate. 5 – Dmax caract. do ag, graúdo. 6 – Abatimento adotado 7 – Cimento, marca tipo e classe 8 – Relação a/c(durabilidade) 9 – Desvo padrão de dosagem 10 – Resistência de dosagem 11 – Relação a/c (resistência) 12 – Aditivos: marca. Tipo e proporção 13 – Idade de ruptura dos c.p (dias) 14 – Estimativa de perda de argamassa 15 – Traço ( 1:m) para a 1a. mistura experimental 1: 5,0 Obra Data

A tabela a seguir apresenta as quantidades de matérias necessárias para a mistura na betoneira. Correspondente a cada teor de argamassa adotado ( indicado na 1a. coluna da tabela)Para os profissionais experientes com estudo de dosagem não há necessidade de seguir passo a passo os teores de argamassas indicados.

Teordeargamassa(%)

TraçoUnitário

1 :a : p

Quantidade de areia em kg

Quantidade de cimento em kg

Quantidade de água em kg

Relação água/cimentofinal

M total

Acres.na mistura

Massa total

Acres.Na mistura

Massatotal

Acres mistura

37 1:1,22:3,78 8,46 1,22 7,69 0,25 4,15 0,13

39 1:1,34:3,66 9,68 1,31 7,94 0,26 4,28 0,14

41 1:1,46:3,54 10,99 1,37 8,20 0,27 4,42 0,15

43 1:1,58:3,42 12,36 1,50 8,47 0,30 4,57 0,17

45 1:1,70:3,30

47 1:1,82:3,18

49 1:1,94:3,06

51 1:2,06:2,94

53 1:2,18:2,82

55 1:2,30:2,70

57 1:2,42:2,58

59 1:2,54:2,46

61 1:2,66:2,34

63 1:2,78:2,22

Seqüência de atividades

1 – Imprimar a betoneira com uma porção de concreto (>= 6,0 kg) com o traço 1:2:3 e a/c=0,65. Deixar o material execedente cair livrimente, quando a betoneira estiver com a abertura (boca) para baixo em movimento.

2 – Após pesar e lançar os primeiros materiais na betoneira, deve-se mistura-los durante 5 minutos, com uma parada intermediária para raspagem da das pás da betoneira. Ao final verificar se é possível efetuar o abatimento do tronco de cone, ou seja, se há coesão e plasticidade adequada.

3 – Para a introdução dos materiais de modo individual dentro da betoneira, deve-se obedecer a seguinte ordem: água (80%); agregado graúdo (100%); agregado miúdo (100%); cimento (100%); restante da água e aditivos(se houver).

4 – Após este procedimento, são realizados os acréscimos sucessivos de argamassa na mistura, através do lançamento de cimento e areia, constantes da coluna de acréscimo. A quantidade de agregado graúdo na mistura não é alterada.

5 – para a definição do teor ideal de argamassa deve se realizar o procedimento baseado em observações práticas e descritos a seguir, para cada teor de argamassa:

a ) com a betoneira desligada, retirar todo o material aderido nas pás e superfície interna;

b ) com uma colher de pedreiro, trazer todo o material para a região inferior da betoneira, introduzindo os agregados soltos no interior da mistura;

c ) passar a colher de pedreiro sobre a superfície do concreto fresco, introduzir dentro da massa e levantar no sentido vertical. Verificar se a superfície exposta está com vazios, indicando falta de argamassa;

d ) introduzir novamente a colher de pedreiro no concreto e retirar uma parte do mesmo, levantando-o até a região superior da cuba da peneira.

Com o material nesta posição, verificar se há desprendimento de agregado graúdo da massa, o que indica falta de argamassa na mistura. Após esta observação, soltar a porção de concreto que está sobre a colher e verificar se a mesma cai de modo compacto e homogêneo, o que indica teor de argamassa adequado;

e ) para as misturas que apresentarem adequabilidade no procedimento descrito no item anterior, sem vazios na superfície e sem desprendimento de agregados e queda do concreto de modo homogêneo e compacto,deve-se determinar o abatimento do tronco de cone. Caso o mesmo não atinja a faixa estabelecida, deve-se acrescentar a quantidade de água suficiente;

f ) – Após o ensaio de abatimento, estando ainda o concreto com formato de tronco de cone, deve-se bater suavemente na na lateral inferior do mesmo, com auxílio da haste de socamento, com o objetivo de verificar sua queda. Se a mesma se realizar de modo homogêneo, sem despreendimento de porções, indica que o concreto está com o teor de argamassa considerado bom.

g ) na mesma mostra em que foi feito o ensaio de abatimento, deve ser observado se a superfície lateral do concreto está compacta, sem apresentar vazios, indicando também bom teor de argamassa;

h ) outra observação e verificar se ao redor da base do concreto com formato de tronco de cone aparece uma camada de água oriunda da mistura. Esta ocorrência evidencia que há tendência de exudação de água da mistura por falta de finos, que pode ser corrigida com mudanças na granulometria da areia ou aumentando o teor de argamassa;

i ) o teor final depende ainda de um fator externo que é a possibilidade de perda de argamassa no processo de transporte e lançamento (principalmente a quantidade retida na fôrma e armadura, e quando se utiliza de bica de madeira). Este fator em processos usuais pode ser estimado em 2% a 4% de perdas.

6 ) O teor de argamassa no concreto é o definido nos itens anteriores, acrescido da estimativa de perdas.

7 ) Realizar uma nova mistura com o traço 1 : 5,0 , com o teor de argamassa definitivo e determinar todas as características do concreto fresco:

relação água/cimento, necessária para se obter a consistência desejada;

consumo de cimento por metro cúbico de concreto;

consumo de água /m3 de concreto;

massa específica do concreto fresco;

abatimento do tronco de cone.

8 ) Moldar sete corpos-de-prova cilíndricos para ruptura às idades de: 3 dias(1cp), 7 dias (1cp), 28 dias (2cp), 63 dias (2cp) e 91 dias (1cp)