ARGAMASSAS E CONCRETOS CONCRETOS

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1 ARGAMASSAS E CONCRETOS CONCRETOS

2 DEFINIÇÃO O concreto é um material de construção constituído de aglomerante hidráulico, agregados e água, podendo ou não possuir aditivos e adições. O aglomerante utilizado é, normalmente, o cimento Portland. Os agregados, conforme sua granulometria, são divididos em graúdos e miúdos.

3 VANTAGENS Economia: devido à utilização de materiais inertes próximos à obra e utilização de mão de obra não qualificada. Também a conservação é mais econômica que as necessárias às estruturas de aço ou madeira. Material moldável: admite ser moldado em qualquer forma. Maior resistência a choques e vibrações. Maior resistência ao fogo.

4 HISTÓRICO O ano de 1849 é considerado como a data do descobrimento do concreto armado. Joseph-Louis Lambot ( ) um agricultor francês que construía tanques de cimento reforçado com ferros, construiu um barco usando o mesmo sistema e o testou em lagoas de sua propriedade agrícola. Esse barco foi patenteado em 1855 e, no mesmo ano, foi apresentado na Feira Mundial de Paris (o protótipo original é preservado no Museu de Brignoles, França). Observa-se, porém, que o tipo de concreto usado nesse barco, no início do século 20 passou a ser denominado ferro-cimento ou cimento armado, que no Brasil conhecemos como argamassa armada.

5 HISTÓRICO

6 HISTÓRICO Joseph Monier, um rico comerciante de plantas ornamentais, que vislumbrou a possibilidade de substituir seus vasos de madeira ou cerâmica, que apodreciam ou quebravam com muita facilidade, por vasos feitos com aquele novo material, mais resistente e durável. Com o sucesso obtido iniciou a produção de vários artefatos e estruturas de concreto armado, registrando varias patentes de cimento armados com ferro: de vasos de cimento para horticultura e jardinagem (1867), de tubos e tanques (1868), de painéis decorativos para fachadas de edifícios (1869), de reservatório de 130 m3 (1872), de construção de pontes e passarelas (1873 e 1875) e de vigas de concreto armado (1878).

7 HISTÓRICO

8 HISTÓRICO A grande importância de Monier foi entender as características, as vantagens e desvantagens dos materiais para combiná-los adequadamente, aproveitando as melhores características de cada material. Monier percebeu que o concreto era facilmente obtido e moldado, e tinha considerável resistência à compressão e ao esmagamento, porém apresentava deficiências em relação ao cisalhamento e à tração; por outro lado o aço era extremamente resistente à tração e era facilmente encontrado em formas simples como barras longas. Dessa forma, a grande colaboração de Monier ao concreto armado foi, mesmo que de forma empírica e intuitiva, dispor as armaduras corretamente de forma que seus elementos de concreto armado tivessem resistência à compressão, à tração e ao cisalhamento.

9 HISTÓRICO A primeira referência sobre concreto no Brasil é de Antonio de Paula Freitas, professor da Escola Politécnica do Rio de Janeiro publica um trabalho no qual cita a execução de seis prédios projetados e um reservatório de água em Petrópolis, no Rio de Janeiro.

10 CLASSIFICAÇÃO - Quanto ao modo de fabricação: - - Moldado in loco ; - - Pré-misturado. - Quanto à aplicação: - - Massa; - - Armado. - Quanto à massa específica: - - Leve; - - Normal; - - Pesado.

11 CLASSIFICAÇÃO - Quanto á resistência à compressão: - - Grupo I fck 20MPa até 50MPa concretos convencionais; - - Grupo II fck 55MPa até 100MPa CAD; - - Concretos não estrturais. - Quanto à trabalhabilidade: - - S10 secos abatimento de 10mm a 45mm; - - S50 pouco trabalháveis abatimento de 50mm a 95mm; - - S100 normais abatimento de 100mm a 155mm; - - S160 plásticos abatimento de 160mm a 215mm; - - S220 fluidos abatimento superior a 220mm.

12 CLASSIFICAÇÃO

13 CLASSIFICAÇÃO

14 CLASSIFICAÇÃO

15 CLASSIFICAÇÃO

16 TIPOS DE CONCRETOS Concreto convencional moldado na obra Concreto préfabricado Concreto protendido Concreto bombeável Concreto ciclópico Concreto autoadensável

17 TIPOS DE CONCRETOS Concreto de alto desempenho Concreto compactado a rolo Concreto projetado Concreto resfriado Concreto colorido Concreto leve

18 TIPOS DE CONCRETOS Concreto pesado Concreto com fibras Micro Concreto Concreto translúcido Concreto seco Concreto com polímeros

19 TIPOS DE CONCRETOS Concreto branco Concreto de ultra alto desempenho Concreto précolocado Concreto sem finos Concreto com agregados reciclados Concreto massa

20 TIPOS DE CONCRETOS Concreto resistente ao fogo Concreto alta resistência inicial Concreto submerso Concreto celular Concreto dobrável Concreto condutor

21 ENSAIOS NOS CONCRETOS ENSAIOS CONCRETO FRESCO CONCRETO ENDURECIDO TRABALHABILIDADE EXSUDAÇÃO LABORATÓRIO IN SITU CONSISTÊNCIA RETRAÇÃO PLÁSTICA COESÃO

22 LABORATÓRIO RESISTÊNCIA CONCRETO ENDURECIDO DURABILIDADE MÓDULO DE DEFORMAÇÃO POROSIDADE PERMEABILIDADE FLUÊNCIA COMPRESSÃO AXIAL COMPRESSÃO ESTADO MÚLTIPLO TRAÇÃO NA COMPRESSÃO TRAÇÃO NA FLEXÃO CISALHAMENTO RETRAÇÃO MASSA ESPECÍFICA

23 IN SITU CONCRETO ENDURECIDO DESTRUTIVOS EXTRAÇÃO TESTEMUNHOS SEMI DESTRUTIVOS LUVA EXPANSÍVEL ARRANCAMENTO NÃO DESTRUTIVOS

24 IN SITU NÃO DESTRUTIVOS INSPEÇÃO VISUAL ESCLEROMETRIA ULTRA SOM RADIOGRAFIA GAMAGRAFIA RESISTÊNCIA A PENETRAÇÃO MATURIDADE LÍQUIDOS PENETRANTES

25 CONCRETO FRESCO O concreto no estado fresco é caracterizado como o material recém-misturado, sendo que o mesmo apresenta-se no estado plástico, ou seja, ainda com a capacidade de propiciar a moldagem, com aplicação de cargas, permanecendo moldado após cessar a aplicação da carga. As principais características do concreto nesta fase, podem ser apresentadas como trabalhabilidade, coesão, segregação e exsudação.

26 CONCRETO FRESCO A trabalhabilidade pode ser entendida como a maior ou menor facilidade de se adensar, ou de se moldar retirando-se o maior nº de vazios possível. Tecnicamente é definida como a quantidade de trabalho (esforço) necessário para se obter o adensamento total, com a perda mínima de homogeneidade. Este esforço depende da lubrificação dada pela pasta de cimento, do atrito interno entre os grãos e do atrito externo.

27 CONCRETO FRESCO A trabalhabilidade não é uma propriedade intrínseca do concreto, pois depende do método de lançamento e adensamento. Este conceito não é estanque, ou seja, não existe uma trabalhabilidade ideal para o concreto, porém ela é função da peça a ser executada, e dos meios que se dispõe para tal.

28 CONCRETO FRESCO As verificações que devem ser feitas, para avaliar a trabalhabilidade, são: Ensaio de Consistência Ensaios de Coesão

29 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA Serve como uma aproximação da medida efetiva da trabalhabilidade; Os processos de medida baseiam-se na aplicação de uma determinada força e a verificação da deformação causada.

30 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA Vários são os ensaios existentes para se medir a consistência de um concreto, sendo que os mais utilizados encontram-se apresentados abaixo: Ensaio do abatimento do tronco de cone (Slump-Test) Ensaio Vebe Ensaios de fator de adensamento Ensaio de Remoldagem de Powers Ensaio de Penetração de Bola de Kelly

31 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA Ensaio do Abatimento do tronco de cone (Slump-Test). É um dos métodos mais conhecidos e utilizados no Brasil, devido á facilidade e simplicidade de uso na obra. É Normalizado através da NBR NM 67 Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone.

32 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA

33 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA

34 60 a 70 mm: concretos comuns 90 a 120 mm: concretos bombeáveis

35 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE COESÃO A coesão é a propriedade pela qual os concretos se mantém misturados, isto é, seus componentes não se separam. Avalia-se a coesão do concreto, pelo aspecto visual da mistura

36 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE COESÃO Os agregados não tendem a se mostrar limpos ou lavados; As bordas se mostram convexas, não apresenta tendência de segregar.

37 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE COESÃO Em concretos convencionais, na prática da obra, uma das maneiras mais utilizadas de se verificar a boa coesão do concreto, é através do teor ideal de argamassa, uma vez que a coesão é aumentada com o aumento de material fino do concreto. Embora bastante prática, esta avaliação, por ser visual, depende muito da experiência do profissional, tornando-se deste modo, em uma fonte de imprecisão de erro na avaliação.

38 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE COESÃO PASSOS PRÁTICOS PARA A DETERMINAÇÃO DO TEOR IDEAL DE ARGAMASSA 1. Com a betoneira desligada, retirar todo o material aderido nas pás e superfície interna; 2. Com uma colher de pedreiro, trazer todo o material para a região inferior da cuba da betoneira, introduzindo os agregados soltos no interior da mistura; 3. 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;

39 CONCRETO FRESCO ENSAIO DE COESÃO 4. Introduzir novamente a colher de pedreiro no concreto e retirar uma parte do mesmo, levantando-o até a região superior da cuba da betoneira. 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;

40 CONCRETO FRESCO A segregação pode ser definida como a separação dos constituintes de uma mistura, fazendo com que a mistura deixe de ser uniforme. Existem dois tipos de segregação: i) dos agregados; ii) da pasta.

41 CONCRETO FRESCO Fatores de influência: - Granulometria; - Quantidade de pasta; - Métodos de transporte, lançamento e adensamento.

42 CONCRETO FRESCO A exsudação pode ser entendida como a perda imediata de água após o adensamento, sendo causada principalmente pela falta de finos no concreto, o que acarreta problemas a uma correta hidratação do cimento. Forma uma camada porosa de concreto na superfície, reduzindo sua resistência e durabilidade.

43 MOLDAGEM DE CP s: O concreto é introduzido no molde em camadas de volume aproximadamente igual; O adensamento de cada camada se dá de acordo com a seguinte metodologia:

44 MOLDAGEM DE CP s: Tipo de corpo de prova Cilindrico Prismático Dimensão básica (mm) Numero de camadas Mecâncio Manual Número de golpes

45 MOLDAGEM DE CP s: Os golpes devem ser distribuídos uniformemente em toda a superfície dos CP s; A haste deve atravessar toda a camada que está sendo adensada e penetrar, aproximadamente, 20mm na camada inferior; Para o adensamento mecânico, a norma não prevê tempo determinado de vibração.

46 CONCRETO FRESCO Convém lembrar que, um bom controle do concreto no estado fresco, com relação à trabalhabilidade e a minimização da exsudação, levará fatalmente a um concreto de melhor ou pior qualidade no estado endurecido, que na prática é o que realmente se busca.

47 CONCRETO ENDURECIDO O concreto no estado endurecido, caracteriza-se pelo material apto ao serviço a que foi planejado e executado, sendo que nesta fase o mesmo já endureceu, passou do estado plástico para o estado elástico, adquire e ganha resistência com o passar da idade, sendo que as principais características ou características básicas nesta fase são: resistência à compressão e durabilidade. Outras características nesta fase, são também: Módulo de Deformação, Porosidade/Permeabilidade, Retração, Fluência e Massa Específica.

48 CONCRETO ENDURECIDO Resistência a Esforços Mecânicos: É a capacidade do material resistir a uma tensão, proveniente de um esforço, sem se romper. Pode-se avaliar a resistência do concreto a diversos esforços, mas os principais são a Resistência à Compressão Uniaxial e a Resistência à Tração.

49 CONCRETO ENDURECIDO Resistência a Esforços Mecânicos: A Resistência à Compressão Uniaxial é a principal característica do concreto especificada em projeto, por ser simples de se efetuar o ensaio e pelo fato de outras propriedades estão relacionadas com este parâmetro.

50 CONCRETO ENDURECIDO Resistência à compressão axial simples. Fatores que afetam Relação água/cimento; Idade; Porosidade; Teor de Ar incorporado; Tipo de Cimento; Agregado (forma, textura, granulometria); Utilização de aditivos e adições; Condições de Cura.

51 CONCRETO ENDURECIDO Relação água/cimento: Em 1918, Duff Abrams descobriu que existe uma relação entre a proporção de água e cimento e a resistência à compressão axial do concreto. Esta relação é conhecida como Lei de Abrams: f c = k 1 k 2 a c

52 CONCRETO ENDURECIDO Relação água/cimento: Fonte: Mehta e Monteiro, 2008

53 CONCRETO ENDURECIDO Relação água/cimento: Para o CP 32 é possível adotar as seguintes relações: f c3 = 79,4 25,9 a c f c7 = 86,8 14,9a c f c28 = 92,8 7,9 a c f c91 = 97,5 5,9 a c Fonte: Helene e Terzian, 1993.

54 CONCRETO ENDURECIDO Relação água/cimento: A Lei de Abrams é um caso especial de uma regra geral, determinada empiricamente por Feret. Deve-se considerar que a Lei de Abrams é válida para a quantidade efetiva de água utilizada na hidratação do cimento.

55 CONCRETO ENDURECIDO Idade: Com o aumento da idade ocorre um aumento da resistência à compressão do concreto, isso ocorre devido a um aumento do grau de hidratação do cimento e consequente diminuição da porosidade do concreto.

56 CONCRETO ENDURECIDO Idade: Considerando a relação água/cimento constante, a resistência será função do grau de hidratação do cimento (a), e pode ser expressa pela equação de Powers: f c = k 5 0,679α 0,3175α + a c k 6

57 CONCRETO ENDURECIDO Idade: Sabendo que o grau de hidratação aumenta com a idade, é possível substituir este parâmetro pela idade do concreto na data do ensaio, e considerando a idade de 28 dias como parâmetro, é possível estimar, para cada relação água/cimento, a resistência do concreto em outras idades: f cj f c28 = k 7 k 8 1 t

58 CONCRETO ENDURECIDO Idade: Agrupando a relação água/cimento e a idade, para cada tipo de cimento, é possível determinar, de modo experimental, os parâmetros k 7 e k 8 da expressão anterior:

59 CONCRETO ENDURECIDO Idade: a/c 0,38 0,48 0,58 0,68 fcj/fc28 1,35 4,95 1 t 1,41 6,23 1 t 1,52 9,22 1 t 1,64 13,60 1 t Valores válidos para CP 32. Fonte: Helena e Terzian, 1993,

60 CONCRETO ENDURECIDO Idade: De modo simplificado, é possível estimar a resistência à compressão do concreto, em função da idade, com as seguintes expressões: f c28 = 1,25 a 1,50f c7 f c7 = 1,35 a 1,65f c3 f c28 = 1,70 a 2,50f c3 f c90 = 1,05 a 1,20f c28 f c365 = 1,10 a 1,35f c28

61 CONCRETO ENDURECIDO Porosidade: A resistência à compressão de materiais sólidos é inversamente proporcional à porosidade deste material. Para argamassas, Powers determinou a seguinte relação: f c = αx 3

62 CONCRETO ENDURECIDO Porosidade: Onde a representa a resistência intrínseca de um material com porosidade zero; e x é a quantidade de fração sólida do sistema, ou seja, 1-p.

63 CONCRETO ENDURECIDO Porosidade: Para concretos, a existência de microfissuras entre o agregado graúdo e a pasta de cimento tornam a previsão inexata, no entanto a relação inversa fundamental é válida.

64 CONCRETO ENDURECIDO Teor de Ar Incorporado: Quando vazios de ar são introduzidos no concreto, seja por um adensamento deficiente ou pelo uso de aditivos, ocorre um aumento da porosidade com uma diminuição simultânea da resistência à compressão axial.

65 CONCRETO ENDURECIDO Teor de Ar Incorporado: Esta perda de resistência depende tanto da relação água/cimento quanto do consumo de cimento.

66 CONCRETO ENDURECIDO Tipo de Cimento: A composição química do cimento (C 3 S e C 2 S), assim como as adições (escórias e pozolanas) influenciam no ganho de resistência dos concretos. A finura também é um fator a ser considerado.

67 CONCRETO ENDURECIDO Agregados: Para concretos convencionais, a resistência do agregado costuma ser superior à resistência da pasta e da zona de transição, não sendo determinante na ruptura do concreto. Porém outras características dos agregados (granulometria, forma, textura, minaralogia, relação agregado/cimento) apresentam influências variadas.

68 CONCRETO ENDURECIDO Agregados: Considerando a forma do grão, grãos arredondados, conduzem a um menor índice de vazios e necessita-se de menor quantidade de água para a moldagem, consequentemente temse uma menor relação água/cimento. No entanto a zona de transição será mais frágil. Já o agregado de forma angular apresenta uma melhor aderência com a argamassa, conduzindo a concretos mais resistentes.

69 CONCRETO ENDURECIDO Agregados: Quanto ao diâmetro dos agregados, agregados graúdos com maior diâmetro tendem a formar uma zona de transição mais fraca, com mais microfissuras, consequentemente, agregados menores conduzem a resistências maiores.

70 CONCRETO ENDURECIDO Agregados:

71 CONCRETO ENDURECIDO Aditivos e adições: Incorporadores de ar; Redutores de água; Acelerador/retardador de hidratação.

72 CONCRETO ENDURECIDO Aditivos e adições: As adições minerais, quando em substituição ao cimento, retardam as resistência iniciais, no entanto forma C-S-H, diminuindo a porosidade da matriz e aumentando a resistência final.

73 CONCRETO ENDURECIDO Cura: O termo Cura do concreto envolve algumas condições favoráveis ao processo de hidratação do cimento logo após o lançamento do concreto.

74 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Em temperaturas normais, alguns constituintes do cimento iniciam a hidratação assim que a água é adicionada ao concreto, mas as reações desaceleram quando os produtos da hidratação cobrem os grãos de cimento ainda não hidratados.

75 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Isso acontece porque a hidratação só ocorre em condições de hidratação, e se a umidade no interior da massa fica abaixo de 80% as reações de hidratação se interrompem. Assim é necessário controlar o tempo, a umidade e a temperatura durante o processo de cura.

76 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Tempo: Quanto maior for o período de cura, maior será a resistência que o concreto poderá atingir. A resistência pode ser estimada por (considerando cura úmida contínua): f cm = f c28 t 4 + 0,85t

77 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Umidade: Um período mínimo de 7 dias deve ser obedecido para a cura úmida do concreto.

78 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Umidade:

79 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Temperatura: A resistência de um concreto é função da idade e do histórico de temperaturas. A temperatura possui um efeito dramático no desenvolvimento da resistência do concreto em idades baixas.

80 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Temperatura:

83 CONCRETO ENDURECIDO Cura: Temperatura: A medição do histórico de temperatura durante o período de cura pode ser usado para calcular um fator para estimar a resistência do concreto, chamado fator de maturidade. M = (T-T 0 ) t S = S (1-e -KM )

84 CONCRETO ENDURECIDO Parâmetros de Ensaio: Corpos de prova: Dimensões; Geometria.

85 CONCRETO ENDURECIDO Parâmetros de Ensaio: Corpos de prova: Dimensões; Geometria.

86 CONCRETO ENDURECIDO Parâmetros de Ensaio:

87 ENSAIO DE RESISTÊNCIA: Resistência à compressão axial simples. Corpos de Prova Cilíndricos; Cuidados no Capeamento; Cura por imersão ou em câmara úmida; Adensamento manual ou mecânico; Velocidade de aplicação 0,15 a 0,35 MPa/s

88 ENSAIO DE RESISTÊNCIA: Resistência à compressão axial simples. Após 24 horas nas formas metálicas, os CP s devem ser desmoldados e colocados imediatamente em cura úmida.

89 ENSAIO DE RESISTÊNCIA:

90 RESISTÊNCIA:

91 CONCRETO ENDURECIDO Resistência à tração: A resistência à tração do concreto está relacionada com a resistência à compressão axial, sendo que para concretos convencionais esta relação é de 10%.

92 CONCRETO ENDURECIDO Resistência à tração: É medida através dos ensaios de Tração por compressão diâmetral ou por Tração na flexão.

93 CONCRETO ENDURECIDO Resistência à tração:

94 CONCRETO ENDURECIDO Outras propriedades importante: Módulo de Elasticidade: Depende dos materiais, da idade e das condições de cura. Está relacionado com as deformações das estruturas. Porosidade: Está relacionada à quantidade de água da mistura. Influencia na durabilidade do material.

95 CONCRETO ENDURECIDO Outras propriedades importante: Variações volumétricas: - Retração plástica variação no estado fresco devido a perda de água; - Retração autógena retração do cimento devido ao processo de hidratação; - Retração hidráulica irreversível variação no estado endurecido devido a saída de água dos poros capilares;

96 CONCRETO ENDURECIDO Outras propriedades importante: Variações volumétricas: - Retração hidráulica reversível variação de umidade do concreto no estado endurecido; - Variação térmica variação do concreto devido a variação de temperatura externa; - Deformação lenta deformação da estrutura devido a permanência de carregamento sobre ela.

97 TRABALHO TEÓRICO 1 - ELASTICIDADE - ESTABILIDADE DIMENSIONAL - PERMEABILIDADE E ABSORÇÃO - FLUÊNCIA - FADIGA - AÇÃO DE ÁGUAS AGRESSIVAS SOBRE O CONCRETO - AÇÃO DE SULFATOS SOBRE O CONCRETO

98 TRABALHO TEÓRICO 1 - COMPORTAMENTO VISCOELÁSTICO DO CONCRETO - ZONA DE TRANSIÇÃO DO CONCRETO - MODELOS MATEMÁTICOS DE DURABILIDADE DO CONCRETO - OUTROS ENSAIOS DE TRABALHABILIDADE DO CONCRETO - ENSAIO DE SQUEEZE FLOW PARA ARGAMASSAS