UNIVERSIDADE FUMEC FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA FEA

TRABALHO ACADEMICO: Tecnologia dos Materiais Trabalho de materiais de construo CONCRETO - ARTIGO

Belo Horizonte 2010

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TRABALHO ACADEMICO: Tecnologia dos Materiais Trabalho de materiais de Construo CONCRETO ARTIGO

Trabalho de materias de construo Apresentado Faculdade de Engenharia E arquitetura da Universidade FUMEC, Como requisito para a concluso do curso Engenharia de Produo Civil.

Belo Horizonte 2010 RESUMO

O presente trabalho tem como principal objetivo o estudo e analise do concreto, desde a seleo do material utilizado para sua confeco at a ruptura dos

3 corpos de prova para analise de sua resistncia, podendo-se assim concluir a importncia e influencia da Granulometria e dos ensaios realizados. Para todas as etapas do estudo, dosagem, confeco e ruptura foram utilizados diferentes materiais do laboratrio, alm das constantes comparaes com as regras estabelecida pela NBR/ABNT. Os clculos foram realizados com base nas tericas e de laboratrio realizadas pela matria Tecnologia dos Materiais. Palavras-chave: Concreto; Granulometria; Ensaios realizados

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Agregados; agregado grado, agregado mido 05/10/2010 Figura 2 - Agregada mido Areia Quartzosa lavada 05/10/2010

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Figura 3 - Frasco Chapman 05/10/ Figura 4 - Frasco Chapman com areia e gua 05/10/2010 Figura 5 - Mtodo do caixote 05/10/ Figura 6 - Peso da areia 05/10/2010 Figura 7 - Caixote MUS 05/10/2010 Figura 8 - Caixote MUS 05/10/2010 Figura 9 - Agregada grado Brita 05/10/2010 Figura 10 - Agregada grado Brita (preparo para peneirar) Figura 11 - Balana hidrosttica Figura 12 - Mistura do cimento, gua e o aditivo MURAPLAST FK97 Figura 13 - Adio de mais 0,05% de aditivo para aumentar a plasticidade Figura 14 - Confeco do corpo de prova 18/10/2010 Figura 15 Finalizao do corpo de prova 18/10/2010 Figura 16 - Slump

LISTA DE TABELAS

5 Tabela 1 Desvio Padro do concreto a ser seguido de acordo com o fck estabelecido. Tabela 2 Granulometria da Areia Tabela 3 Exigncias da NBR 7211 (ABNT) Tabela 4 Resultados obtidos nos ensaios do Agregado Mido Tabela 5 Limites mximos aceitveis de substncias nocivas no agregado mido com relao massa do material Tabela 6 Granulometria da Brita Tabela 7 Exigncias da NBR para agregado grado Tabela 8 - Resultados obtidos para determinar as propriedades Tabela 9 - Resultados obtidos nos ensaios da Brita Tabela 10 - Consumo de gua por m de concreto Tabela 11 - Porcentagem de agregado mido em relao ao agregado total Tabela 12 - Consumo dos componentes do concreto

SUMRIO 1 2 3 4 INTRODUO PADROES PR-DEFINIDOS A SEREM SEGUIDOS AGREGADOS E MATERIAS UTILIZADOS AGREGADO MIUDO (NBR 7211)

6 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 8 9 Estudo do agregado mido Dimetro Maximo Modulo de finura Grfico dos resultados obtidos Ensaios realizados para determinar as propriedades Massa especifica utilizando Frasco de Chapmam Massa unitria Seca Massa unitria mida Material Pulverulento AGREGADO GRAUDO (NBR 7211) Estudo do agregado grado Dimetro Maximo Modulo de finura Ensaios realizados para determinar as propriedades utilizando balana Hidrosttica. DOSAGEM EXPERIMENTAL DO CONCRETO Resistncia media de dosagem,na idade de 28 dias Definio do dimetro Maximo do agregado grado Consumo de gua por m de concreto Consumo de cimento por m de concreto Porcentagem de agregado mido em relao ao agregado total Fator gua cimento Calculo do trao de concreto em massa Trao Trao proporcional ao consumo de concreto para os corpos de prova CONFECO DO CORPO DE PROVA RUPTURA DO CORPO DE PROVA CONCLUSO

1 INTRODUO

Elaborao, clculo, preparo e manuseio de concreto.

7 O concreto um material da construo civil composto por uma mistura de cimento Portland, areia, pedra e gua, alm de outros materiais eventuais, os aditivos e as adies. Sua resistncia e durabilidade depende da proporo entre os materiais que o constituem. A mistura entre os materiais constituintes chamada de dosagem ou trao. A gua utilizada contribui para a reao qumica que transforma o cimento portland em uma pasta aglomerante. Se a quantidade de gua for muito pequena, a reao no ocorrer por completo e tambm a facilidade de se adaptar s formas ficar prejudicada, porm se a quantidade for superior a ideal, a resistncia diminuir em funo dos poros que ocorrero quando este excesso evaporar. A porosidade, por sua vez, tem influncia na impermeabilidade e, consequentemente, na durabilidade das estruturas confeccionadas em concreto. A proporo entre a gua e o cimento utilizados na mistura chamada de fator gua/cimento. As propores entre areia e brita na mistura tem influncia na facilidade de se adaptar s formas e na resistncia. O trabalho ser subdividido em 3 (tres ) etapas principais: - Etapa 1: Aps aquisio dos agregado mido e grado sero submetidos a ensaio de caracterizao, onde ser avaliado e discutido suas influncias no resultado final (Concreto Convencional), como determinao granulometria, a massa especifica, massa unitria seca, massa unitaria mida e materiais pulverulentos, todos os ensaios foram realizado no laboratrio do departamento de construo e tecnologia dos materiais da Universidade Fumec, com o auxlio de tecnlogos do local. - Etapa 2: J com os dados adquiridos na etapa anterior, essa etapa consiste na elaborao do trao terico e outro corrigido (prtico,confeco dos corpos de prova) de concreto para execuo de uma estrutura com resistncia a Compresso de 20 MPa, ou seja essa etapa consistir em dosar e/ou corrigir o trao. - Etapa 3: Rompimento dos corpos de prova e Analise dos resultados obtido

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2 PADRES PR-DEFINIDOS A SEREM SEGUIDOS

9 Tabela 1 Desvio Padro do concreto a ser seguido de acordo com o fck estabelecido. GRUPO n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 fck (MPa) 15 15 15 18 18 18 20 20 20 22 22 22 25 25 25 Controle Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular GRUPO n 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 fck (MPa) 30 30 30 35 35 35 40 40 40 45 45 45 50 50 50 Controle Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular Rigoroso Razovel Regular

3 AGREGADOS E MATERIAIS UTILIZADOS

a. gua

10 b. Cimento CP V ARI c. Brita 1 d. Areia e. Aditivo MURAPLAST FK97

Foto 1:Agregados:agregado grado, agregado mido 05/10/2010

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AGREGADO MIUDO (NBR 7211) Caractersticas do material: Areia Quartzosa Lavada Peso da Amostra: 1.313g Granulometria

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4.1 Estudo do Agregado mido

Foto 2: Agregado mido Areia Quartzosa lavada 05/10/2010

Tabela 2 Granulometria da Areia

4.1.1 Dimetro maximo : 4.8 mm

Peneiras (mm) 9.5 6.3 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15 Fundo 4.1.2

Peso Retido (g) 0,005 0,006 0,005 0,07 0,24 0,297 0,24 0,123 0,327

Porcentagem em Peso Retida Acumulada 0,38 0,38 0,46 0,84 0,38 1,22 5,33 6,55 18,28 24,83 22,62 47,45 18,28 65,73 9,37 75,1 24,9 100

Modulo de Finura (MF): - Clculo:

12 MF= (0,38 +1,22 + 6,55 + 24,83 + 47,45 + 65,73+ 75,1) 100 Tabela 3 - Exigncias da NBR 7211 (ABNT) Peneira ABNT (mm) 9.5 6.3 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15 Porcentagem ,em massa, retida acumulada Limites inferiores Limites superiores Zona utilizvel Zona tima Zona utilizvel Zona tima 0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 5 10 0 10 20 25 5 20 30 50 015 35 55 70 50 65 85 95 85 90 95 100 = 2,21

4.1.3 Grfico de o Resultado Obtido

Grfico Comparativo com a ABNT100 PORCENTAGEM ACUMULADA 80 60 40 20 0 9.5 6.3 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15 PENEIRAS Areia Estudada Limite superior Limite inferior

4.2 Ensaios Realizados para determinar as propriedades 4.2.1 Massa especifica utilizando o frasco de Chapmam

13 - Frasco Chapman: 200ml - Volume Chapman com areia: 401ml - Unidade: kg/dm - Calculo: ME = 517g 401-200 ml = __0,517 kg = 2,57 kg/dm 0,201 dm

Foto 3:Frasco Chapman 05/10/2010

Foto 4:Frasco Chapman com areia e gua 05/10/2010

4.2.2 Massa unitria seca - Volume do caixote: 2,92 - Massa de areia no caixote: 4,295

14 - Unidade: kg/dm - Calculo: MUS = 4,295 Kg = 1,47kg/dm 2,92

Foto 5:Mtodo do caixote 05/10/2010

Foto 6: Peso da areia 05/10/2010

4.2.3 Massa unitria mida 5% - Quantidade de gua usada para umedecer a areia: 175 ml - Peso da Areia: 3.500g

15 - Unidade: kg/dm - Volume do caixote: 2,92 - Peso do caixote com a areia mida: 3,205 - Calculo: 3.500g ----- 100% X ------ 5% X=175 ml MUU = 3,205 = 1,098 kg/dm 2,92

Foto 7:Caixote MUS 05/10/2010

Foto 8: Caixote MUS 05/10/2010

4.2.4 Material pulverulento - Unidade: %

16 - Procedimento do ensaio: Aps lavarmos 1kg de areia e pesarmos, colocamos na estufa para secar . Depois de seca, pesamos novamente e vimos que perdemos 50g de material, o que corresponde a 5% que se adqua nas normas da ABNT. Tabela 4 Resultados obtidos nos ensaios do Agregado Mido

Massa Especfica kg/dm 2,57 NBR 6458

Massa Unitria Seca kg/dm 1,47 NBR 7251

Massa Unitria mida h:5% kg/dm 1,098 NBR 7251

Material Pulverulento % 5 NBR 7218

Tabela 5 - Limites mximos aceitveis de substncias nocivas no agregado mido com relao massa do material Determinao Mtodo de ensaio Quantidade Torres de argila e ABNT NBR 7218 3,0 Concreto aparente 0,5 Materiais carbonosos ASTM C 123 Concreto no 1,0 aparente Material fino que passa atravs da peneira 75 um por lavagem (material pulverulento) Impurezas orgnicas Concreto submetido a desgaste superficial Concretos protegidos do desgaste superficial 3,0

ABNT NBR NM 46

5,0 A soluo obtida no ensaio deve ser mais clara do que a soluo-padro

ABNT NBR NM 49

17 ABNT NBR 7221 Diferena mxima aceitvel entre os resultados de

10 %

5 AGREGADO GRADO (NBR 7211) Caractersticas do material: Brita de Guinais 1 Peso da Amostra: 5.232g Granulometria

5.1 Estudo do agregado grado

Foto 9: Agregado grado Brita 05/10/2010 05/10/2010

Foto 10: Agregado grado Brita

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Peneiras (mm) 76 64 50 38 32 25 19 12.5 9.5 6.3 4.8 2.4 1.2 0.6 0.3 0.15 Fundo

Peso Retido (g) 0 0 0 0 0 0 3320 1691 160 61 61 61 61 61 61 61 61

Porcentagem em Peso Retida Acumulada 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 63,45 63,45 32,32 95,77 3,06 98,83 1,17 100 1,17 100 1,17 100 1,17 100 1,17 100 1,17 100 1,17 100 1,17 100

Tabela 6 Granulometria da Brita

5.1.1 Dimetro Maximo: 25 mm

5.1.2 Modulo de finura - Clculo (63,45+98,83+100+100+100+100+100+100) 100 = 7,62

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Tabela 7 Exigncias da NBR para agregado grado Peneira com abertura de malha (ABNT NBR NM ISO 3310-1) Porcentagem, em massa, retida acumulada Zona granulomtrica d/D1) 4,75/12,5 9,5/25 19/31,5 25/50 37,5/75 75 mm 0-5 63 mm 5 - 30 50 mm 0-5 75 - 100 37,5 mm 5 - 30 90 - 100 31,5 mm 0-5 75 - 100 95 - 100 2) 25 mm 0-5 5 - 25 87 - 100 2) 2) 19 mm 2 - 15 65 - 95 95 - 100 2) 2) 12,5 mm 0-5 40 - 65 92 - 100 2) 2) 9,5 mm 2 - 15 80 - 100 95 - 100 2) 2) 6,3 mm 40 - 65 92 - 100 2) 4,75 mm 80 - 100 95 - 100 2,36 mm 95 - 100 1) Zona granulomtrica correspondente menor (d) e maior (D) dimenses do agregado grado. 2) Em cada zona granulomtrica deve ser aceita uma variao de no mximo cinco unidades percentuais em que apenas um dos limites marcados com 2). Essa variao pode tambm estar distribuda em vrios desses limites.

Nota: O dimetro mximo, quanto maior a partcula de agregado, menor ser a rea superficial por unidade de massa a ser molhada. Com isso um agregado com granulomtrica maior diminui a demanda de gua para a trabalhabilidade especificada da mistura, de modo que, para uma trabalhabilidade e um teor de cimento especificado, a relao gua/cimento pode ser reduzida com um conseqente aumento de resistncia. Os agregados grados menores possuem mais resistncia, e os grados muito maiores possuem menos resistncia, sendo o agregado ocupando 65% a 85 % da massa do concreto e responsvel pela maior parte da resistncia do concreto, principalmente de alta resistncia.

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5.2 ENSAIOS REALIZADOS PARA DETERMINAR AS PROPRIEDADES UTILIZANDO A BALANA HIDROSTATICA Tabela 8 - Resultados obtidos para determinar as propriedadesPeso no ar (g) A Peso na gua (g) B Volume amostra C M.E (kg/dm) Mdia Amostra 01 236,2 146,7 89,5 2,64 2,645 Amostra 02 223,6 139,1 84,5 2,65 2,645

C = A -B M.E. = AC=AB ME = A/C Tabela 9 - Resultados obtidos nos ensaios da Brita

Massa Especfica

Massa Unitria Seca

kg/dm 2,645NBR 6458

kg/dm 1,41NBR 7251

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Foto 11: Balana hidrosttica

6 DOSAGEM EXPERIMENTAL DO CONCRETO 6.1 Resistncia media de dosagem, na idade de 28 dias Fck = 20 MPa e Controle Rigoroso; SD (Desvio Padro)= 4MPa. Fc28= 20 + 1,65 x 4 = 26,6 6.2 Definio do dimetro mximo do agregado grado. D.Mx x d d = menor dimenso a concretar, uma vez que os corpos de prova tem 150mm x100mm D. Mx x 100 = 25 mm 6.3 Consumo de gua por m de concreto Tabela 10 - Consumo de gua por m de concreto Dimenso Mxima Caracterstica D. Mx. (mm) 50 38 32 25 19 12.5 9.5 6.3 Consumo de gua (L/m) Tipo de Agregado Grado Cascalho de Rio Pedra Britada 170 185 175 190 180 195 185 200 190 205 195 210 200 215 205 220

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De acordo com a Tabela 9 o consumo de gua de 200L/m.

6.4 Consumo de Cimento por m de Concreto Fc28 = 0,9 x CP . (C/a -0,5) 1,5 26,6 = 0,9 x 45 . (C/200 -0,5) 1,5 C = 297,04

6.5 Porcentagem de Agregado Mido em relao ao agregado total Tabela 11 Porcentagem de agregado mido em relao ao agregado total Consumo de Cimento (kg/m) Textura dos Gros Lisos (Areia de Rio) speros (Areia de Mina) Finura da Areia Finura da Areia Fina Mdia Grossa Fina Mdia Grossa 45,0 47,0 49,0 50,0 52,0 54,0 44,5 46,5 48,5 49,5 51,5 53,5 44,0 46,0 48,0 49,0 51,0 53,0 43,5 45,5 47,5 48,5 50,5 52,5 43,0 45,0 47,0 48,0 50,0 52,0 42,5 44,5 46,5 47,5 49,5 51,5 42,0 44,0 46,0 47,0 49,0 51,0 41,5 43,5 45,5 46,5 48,5 50,5 41,0 43,0 45,0 46,0 48,0 50,0 40,5 42,5 44,5 45,5 47,5 49,5 40,0 42,0 44,0 45,0 47,0 49,0 39,5 41,5 43,5 44,5 46,5 48,5 39,0 41,0 43,0 44,0 46,0 48,0 38,5 40,5 42,5 43,5 45,5 47,5 38,0 40,0 42,0 43,0 45,0 47,0 37,5 39,5 41,5 42,5 44,5 46,5 37,0 39,0 41,0 42,0 44,0 46,0 36,5 38,5 40,5 41,5 43,5 45,5 36,0 38,0 40,0 41,0 43,0 45,0 35,5 37,5 39,5 40,5 42,5 44,5 35,0 37,0 39,0 40,0 42,0 44,0

200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400

23 410 34,5 36,5 38,5 39,5 41,5 420 34,0 36,0 38,0 39,0 41,0 430 33,5 35,5 37,5 38,5 40,5 440 33,0 35,0 37,0 38,0 40,0 450 32,5 34,5 36,5 37,5 39,5 De acordo com a tabela 10 e o mdulo de finura da areia temos que a porcentagem de areia de 40%, logo a porcentagem de brita de 60%. 6.6 Fator gua cimento (a/c) a/c = 200 297,04 6.7 Clculo do Trao de Concreto em Massa = 0,673 43,5 43,0 42,5 42,0 41,5

C = Consumo de cimento C + a + G = 1000 c m a = Consumo de gua G = Consumo de agregado em peso c = Massa especfica real cimento m = Massa especifica real da mistura (areia + brita)

m 0,400) = x 2,57) + (0,600 x 2,645) = 2,615 297,04 + 200 + G .= 1000 3,0 2,615 G = 1.833,08 kg Areia = 1.833,08 x 40% Brita = 1.833,08 x 60 % Tabela 12 - Consumo dos componentes do concretoComponentes gua Cimento Areia Brita Peso em Kg 200 297,04 733,232 1.099,848

6.8 Trao:

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297,04 ; 733,232 ; 1.099,848 ; 200 . 297,04 297,04 297,04 297,04 1 ; 2,468 ; 3,70 ; 0,673

6.9 Trao proporcional ao consumo de concreto para os corpos de prova. 1000 ------------------ 297,04 6,5 --------------------- X X = 1,93 Multiplicando o trao acima por 1,93: 1 x 1,93 = 1,93 2,468 x 1,93 = 4,760 3,70 x 1,93 = 7,140 0,673 x 1,93 = 1,298 Resultado: 1,93 ; 4,760 ; 7,140 ; 1,298 7 CONFECO DO CORPO DE PROVA 1 Passo Fizemos mistura do cimento, gua, areia e da brita, logo em seguida adicionamos 0,05% de aditivo plastificante MURAPLAST FK97.

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Foto 12 : Mistura do cimento,gua e o aditivo MURAPLAST FK97

Foto 13: Adio de aditivo para aumentar Plasticidade do concreto

Importante: Como o concreto estava pouco plstico, adicionamos mais 0,05 % de aditivo.

2 Passo Aps a adio e mistura de todos os materiais, comeamos a confeco dos dois corpos de prova utilizando moldes de dimenso 15 cm x 10 cm. Colocamos a massa de concreto dentro de uma forma tronco-cnica, em trs camadas igualmente adensadas, cada uma com 25 golpes. Retiramos o molde lentamente, levantando-o verticalmente e medimos a diferena entre a altura do molde e a altura da massa de concreto depois de assentada.

do corpo de prova 18/10/2010

Foto 14 : Confeco Foto 15: Finalizao corpo de prova 18/10/210

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3 Passo A diferena entre a altura do molde e a altura da massa de concreto depois de assentada nos fornece o valor do Slump. Slump teste: Utilizado para determinar a consistncia o ensaio de abatimento do concreto

Resultado obtido do Slump: 3,0 cm

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Foto 16: Slump

8 RUPTURA DO CORPO DE PROVA Resultado ser obtido: Fck = 20 MPa - controle rigoroso. 26,6 = Fck. 1,25 Fck = 26,6 = 21,28 MPa 1,25

Erro de 10% para mais ou para menos: 21,28*0,9=19,15 MPa 21,28*1,1=23,4 MPa Nosso rompimento foi: 1 corpo de prova: 16,1 MPa 2 corpo de prova: 13,6 MPa Mdia: (16,1+13,6)/2 = 14,85 MPa Erro de 30%. 21,28*0,7 = 14,896 MPa arredondando 14,9 MPa

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9 CONCLUSAO

A resistncia do concreto estudado ficou abaixo do esperado, no entanto, o motivo dessa baixa resistncia pode ter sido influenciado desde o incio do trabalho na prpria preparao da fabricao do concreto, uma vez que o concreto fresco (antes de iniciar a pega e o seu endurecimento) envolve os agregados, enchendo os vazios, dando possibilidade de manuseio. O conhecimento muito importante. Para se obter concreto endurecido de boa qualidade, necessrio que ele seja tratado cuidadosamente na fase plstica, uma vez que as deficincias geradas nesta fase resultaro em prejuzos para o resto da vida da pea fabric ada, comprometendo a sua durabilidade. A granulometria extremamente importante para determinar seu comportamento no concreto e a demanda necessria de materiais para sua constituio, a relao a/c tambm influenciada. Conhecer no s a granulometria mas tambm massa Especfica necessrio, pois esta uma fase responsvel pela estabilidade dimensional do concreto. Assim a distribuio granulomtrica do agregado deve ser adequada a ponto de proporcionar maior densidade de empacotamento das partculas, proporcionando menor consumo de cimento para uma determinada trabalhabilidade, ocasionando um menor custo da obra. do comportamento do concreto no estado plstico

29 A granulometria tem influncia na trabalhabilidade do concreto fresco. Alta porcentagem de matria fina exige aumento da gua, e consequentemente de cimento, para o mesmo fator gua/cimento tornando o concreto mais caro.

O concreto fresco deve ter: Capacidade de escoamento Capacidade de moldagem, Capacidade de coeso Capacidade de compactabilidade:

Capacidade de Escoamento: est relacionada com a consistncia, uma vez que essa determina a facilidade com que um concreto escoa; Capacidade de Coeso: uma medida da compactabilidade e da capacidade de acabamento, geralmente avaliada pela facilidade de alisamento e pelo julgamento visual da resistncia segregao. O concreto em estudo no teve um bom desempenho no estado fresco, pois no houve uma boa trabalhabilidade, ou seja, no houve fcil manuseio, adensamento, homogeneidade e mobilidade. Os fatores que influenciam a trabalhabilidade so as propriedades e as caractersticas dos cimentos e dos agregados, o tempo de manipulao das misturas, as propores relativas dos materiais, que no caso do concreto em estudo o fator que mais influenciou foi a caracterstica dos agregados. O concreto endurecido nos mostrou que o concreto no estado fresco no estava ideal. No momento da ruptura foi feito o capeamento dos corpos de prova que regularizou iais. as extremidades do corpo de prova com o objetivo de distribuir uniformemente as tenses de compresso ax

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Os fatores que influenciam na resistncia do concreto so vrios, entre eles, relao gua/cimento, finura e composio qumica do cimento, gua com impurezas, cura e hidratao e o de maior influncia do concreto em estudo so os agregados em relao ao tamanho e rugosidade, uma vez que a zona granulomtrica da brita no se encaixa em apenas uma, mas em duas zonas 9,5/25 e 9/31,5.