Prof. Marcos Valin Jr. Prof. Marcos Valin Jr CONCRETO. Prof. Marcos Valin Jr 2. 1

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2 Concreto: o material construtivo mais usado pelo homem Podemos encontrar o Concreto em: nossas casas de alvenaria; rodovias e pontes; edifícios mais altos do mundo; usinas hidrelétricas e nucleares; obras de saneamento; e até em plataformas de extração petrolífera móveis. 3 Concreto: o material construtivo mais usado pelo homem Estima-se que anualmente são consumidas 11 bilhões de toneladas de concreto, o que dá, segundo a Federación Iberoamericana de Hormigón Premesclado (FIHP), aproximadamente, um consumo médio de 1,9 tonelada de concreto por habitante por ano, valor inferior apenas ao consumo de água

3 Produção mundial do Cimento 5 Consumo do Cimento no Brasil 6 3

4 Como definir Concreto 7 Definição de Concreto O concreto é uma mistura homogênea de cimento, agregados miúdos e graúdos, com ou sem a incorporação de componentes minoritários (aditivos químicos e adições), que desenvolve suas propriedades pelo endurecimento da pasta de cimento, define Inês Battagin, superintendente do CB-18 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

5 Definição de Concreto De maneira sucinta, pode-se afirmar que o concreto é uma pedra artificial que se molda à inventividade construtiva do homem. Este foi capaz de desenvolver um material que, depois de endurecido, tem resistência similar às das rochas naturais e, quando no estado fresco, é composto plástico: possibilita sua modelagem em formas e tamanhos os mais variados. 9 Quais são seus elementos constituintes

6 Elementos constituintes Segundo a ASTM (American Society for Testing and Materials), o concreto é um material compósito que consiste de um meio aglomerante no qual estão aglutinadas partículas de diferentes naturezas: O aglomerante é o cimento em presença de água; O agregado é qualquer material granular, como areia, pedregulho, seixos, rocha britada, escória de alto-forno e resíduos de construção e de demolição; se as partículas de agregado são maiores do que 4,75mm, o agregado é dito graúdo; caso contrário, o agregado é miúdo; Os aditivos e adições são substâncias químicas adicionadas ao concreto em seu estado fresco que lhe alteram algumas propriedades, adequando-as às necessidades construtivas. 11 Elementos constituintes Cimento Agregado miúdo Agregado graúdo Aditivos

7 13 Utilização do Concreto Propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: 1 - RESISTÊNCIA À ÁGUA diferentemente do aço e da madeira, o concreto sofre menor deterioração quando exposto à água, razão de sua utilização em estruturas de controle, armazenamento e transporte de água;

8 Utilização do Concreto Propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: 2 - PLASTICIDADE que possibilita obter formas construtivas inusitadas, como se vê nas obras arquitetônicas de Niemayer

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10 Utilização do Concreto Propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: 3 - DISPONIBILIDADE abundante de seus elementos constituintes e seus baixos custos; 19 Utilização do Concreto Propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: 3 - DISPONIBILIDADE abundante de seus elementos constituintes e seus baixos custos;

11 Utilização do Concreto Propriedades do concreto que o destacam como material construtivo são: 4 SUSTENTABILIDADE Em termos de sustentabilidade, o concreto armado consome muito menos energia do que o alumínio, o aço, o vidro, e também emite proporcionalmente menos gases e partículas poluentes, ressalta Arnaldo Forti Battagin, chefe dos laboratórios da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). 21 O que é Concreto Armado?

12 Concreto Armado O concreto é um material que apresenta alta resistência às tensões de compressão, porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua resistência à compressão). 23 Concreto Armado O ato de juntar o concreto com um material de alta resistência à tração, com o objetivo deste material, disposto convenientemente, resistir às tensões de tração atuantes, produz esse material composto (concreto e armadura barras de aço), surge então o chamado concreto armado, onde as barras da armadura absorvem as tensões de tração e o concreto absorve as tensões de compressão

13 Concreto Armado 25 Definição de Concreto Armado A união do concreto simples e de um material resistente à tração (envolvido pelo concreto) de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes. Concreto + Aço + Aderência = ARMADO

14 Grandes Obras de Concreto Armado Grandes Obras de Concreto Armado 27 Cristo Redentor Para construir a estátua, usou-se o concreto armado, que nos anos 1920 era uma novidade no Brasil. O Cristo Redentor também foi uma das primeiras obras a usar cimento produzido no país

15 Grandes Obras de Concreto Armado Grandes Obras de Concreto Armado Cristo Redentor Estátua, que é uma das sete maravilhas do mundo moderno, foi inaugurada em Cristo Redentor O Cristo Redentor, ao contrário do que se possa imaginar, não é um maciço de concreto armado. Por dentro da estátua, que em 2011 ultrapassou a marca de um milhão de visitantes ao ano, há uma construção semelhante à de um edifício de 12 andares. Só que em vez de uma fachada com paredes e janelas, ele recebeu a moldura do monumento idealizado por Heitor da Silva Costa. As fundações deste prédio estão encravadas a 4 metros de profundidade na rocha do platô localizado no topo do morro do Corcovado, a 710 metros de altura

16 Grandes Obras de Concreto Armado Grandes Obras de Concreto Armado m³ de concreto e toneladas de aço

17 Grandes Obras de Concreto Armado Grandes Obras de Concreto Armado Usina Hidrelétrica de Itaipu milhões de m³ de concreto (Equivalente a 210 estádios do Maracanã) 33 Catedral de Brasília A arquitetura da Catedral é apenas a estrutura de concreto ligada a vitrais. São 16 pilares que se engastam a 20 m de altura

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19 Locais onde o concreto pode ser aplicado 19

20 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Tipos de Concreto O concreto pode ser classificado de 3 maneiras, sendo: 1. De acordo com a sua massa específica. 2. De acordo com a sua resistência à compressão aos 28 dias. 3. Em função de sua aplicação: 20

21 Tipos de Concreto Tipos de Concreto - Massa específica Em função de suas massas específicas, obtidas pelas diferentes dosagens da mistura também chamadas de traços temos três classes básicas de concreto: a) Concreto de densidade normal: massa específica no intervalo de 2000 a 2800kg/m3 (comumente encontrado em obras em geral); b) Concreto leve: densidade abaixo do intervalo estabelecido para o concreto normal, obtida com o uso de agregados com menor massa específica; c) Concreto pesado: massa específica acima do intervalo estabelecido para o concreto normal, devido ao uso de agregados de alta densidade (usado em blindagem contra radiação). Onde utilizar cada tipo de concreto? Concreto de densidade normal; Concreto de densidade leve; Concreto de densidade pesada: 21

22 Tipos de Concreto Tipos de Concreto - Resistência Os concretos podem também ser classificados em relação à sua resistência à compressão aos 28 dias, conforme a ABNT NBR 8953: a) Concreto de baixa resistência: menos de 20MPa (não adequado à finalidade estrutural, segundo a NBR 6118); b) Concreto de resistência normal: de 20 a 50MPa; c) Concreto de alta resistência: mais de 50MPa. Onde utilizar cada tipo de concreto? Concreto de baixa resistência; Concreto de resistência normal; Concreto de alta resistência. 22

23 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Tipos de Concreto - Tipo de aplicação O concreto pode ser classificado em função de sua aplicação: a) CAD Concreto de Alto Desempenho; b) Concreto Plástico; c) Concreto Auto Adensável; d) Concreto Graute (grout); e) Concreto Compactado com Rolo; f) Concreto Leve; g) Concreto Colorido. h) Outros tipos. Concreto de Alto Desempenho 23

24 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Concreto de Alto Desempenho CAD Concreto de Alto Desempenho é uma evolução do concreto convencional com o uso obrigatório de aditivos e adições (Aïtcin, 2000). Definição: o CAD é o concreto que atende a todas as especificações de projeto resistência mecânica, estética, condições de aplicabilidade e principalmente resiste às agressividades do meio durante toda a sua vida útil, dentro de um custo benefício vantajoso em relação aos demais concretos (Liborio, 2003). CAD = SUSTENTABILIDADE Concreto de Alto Desempenho O CAD tem maior resistência e durabilidade, que implicam em menores gastos com manutenção, utilização de novos materiais e menor produção de resíduos que os convencionais, otimizando dessa maneira os recursos naturais empregados na sua produção, tornando-o uma alternativa sustentável. 24

25 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Concreto Plástico Concreto plástico: concretos com abatimento entre 5 cm a 22 cm e traço entre 1:M, com M variando de 3,5 a 8. Aplicação: obras correntes estruturas de edifícios, obras de arte (pontes, pontilhões, viadutos), pavimentos rodoviários, pisos industriais, etc. Concreto Auto Adensável Concreto auto adensável (CAA): concretos com abatimento total slump flow = 60 cm, tempo de escoamento pré-determinado. Principal característica: não há necessidade de adensamento para o preenchimento correto das formas. Aplicação: obras correntes estruturas de edifícios, obras de arte (pontes, pontilhões, viadutos), pavimentos rodoviários, pisos industriais, etc. 25

26 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Concreto Graute Concreto graute (grout): concreto com abatimento de 15 cm ou mais. Deve ser dosado com agregados com dmax menor ou igual a 9,5cm, deve ter alta resistência inicial (fck>20 Mpa com 24 horas). Aplicação: nichos de estruturas de concreto ou metálica, preenchimento de alvenaria estrutural, paredes estruturais. Concreto Compactado com Rolo Concreto compactado com rolo (CCR): com consistência seca, relação a/agl elevada e M>10. A sua resistência depende da energia de compactação. É lançado, espalhado e adensado por equipamentos de terraplanagem. Aplicação: pavimentos rodoviários, barragens, etc. 26

27 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Concreto Seco Concreto seco: concretos com abatimento menores que 5 cm. São utilizados para produção de artefatos de cimento tais como blocos de concreto, pavers, guias e sarjetas, etc. O desempenho dos concretos secos depende da energia de compactação das máquinas extrusoras. Concretos Especiais Concreto leve: dosado com agregados leves. Aplicação: barcos, pires, elemento de enchimento, etc.; 27

28 Tipos de Concreto Tipos de Concreto Concretos Especiais Concreto pesado: dosado com agregados pesados. Aplicações: edificações com segurança máxima, usinas nucleares, salas especiais em hospitais e consultórios, etc. Concretos Especiais Concreto refratário: dosado com cimento de aluminato de cálcio com a finalidade de resistir a altas temperaturas; 28

29 Tipos de Concreto Concretos Especiais Concretos coloridos: dosados com corantes para fins arquitetônicos; 29

30 O que é Resistência? 30

31 O que é? A Resistência do concreto é definida como a capacidade de resistir à tensões sem ruptura. (A ruptura é algumas vezes identificadas pelo aparecimento de fissuras). 31

32 A resistência do concreto não depende unicamente da grandeza da carga a que será submetido, pois também está relacionada a sua POROSIDADE e à sua QUALIDADE. Sendo assim a sua resposta às tensões aplicadas dependerá das cargas e dos diversos fatores que afetam a sua porosidade e qualidade. Quais os fatores que influem na Resistência do Concreto 32

33 Os principais fatores que interferem na qualidade/resistência do concreto são: 1 Propriedade dos matérias constituintes; 2 Proporção dos materiais (traço); 3 Manipulação - Grau de adensamento; 4 Processo de fabricação; 5 Condições de cura. Os principais fatores que interferem na qualidade/resistência do concreto são: 1 Propriedade dos matérias constituintes; 2 Proporção dos materiais (traço); 3 Manipulação - Grau de adensamento; 4 Processo de fabricação; 5 Condições de cura. 33

34 1 Propriedade dos matérias constituintes; Materiais de boa qualidade produzem concreto de boa qualidade. 1 Propriedade dos matérias constituintes (AGREGADOS) 34

35 1 Propriedade dos matérias constituintes (CIMENTO); 1 Propriedade dos matérias constituintes (CIMENTO); 35

36 1 Propriedade dos matérias constituintes (CIMENTO); 1 Propriedade dos matérias constituintes (CIMENTO); CP I e II CP III CP IV CP V RS 36

37 1 Propriedade dos matérias constituintes (ADIÇÕES); 1 Propriedade dos matérias constituintes (ADIÇÕES); 37

38 1 Propriedade dos matérias constituintes (ÁGUA); 97% Salgada 52% Lagos Água no Planeta 03% Doce 70% Geleiras 29% Água Subterrânea 01% Água Superficial 38% Umidade do Solo 08% Vapor na Atmosfera 01% Rios 01% Organismos Vivos 1 Propriedade dos matérias constituintes (ÁGUA); Para confecção de 1m³ de concreto o consumo de água varia entre 160 a 200 litros + Água para lavagem dos equipamentos e ferramentas + Água para cura do concreto 38

39 1 Propriedade dos matérias constituintes (ÁGUA); A água é fundamental no concreto, sob o ponto de vista técnico-científico, dos efeitos físico-químicos das transformações que opera na microestrutura das pastas. A grande quantidade pontes de H na água no estado líquido é responsável por suas propriedades únicas. 1 Propriedade dos matérias constituintes (ÁGUA); Propriedades da água: Dissolução: é considerada um solvente universal; A água está em equilíbrio dinâmico nos três estados; líquido, sólido ou gasoso, nas condições ambiente de temperatura e pressão, sendo a única substância que apresenta tal pressão, sendo a única substância que apresenta tal característica; Quando uma substância iônica é dissolvida na água, os cátions são atraídos pelo dipolo negativo e os ânions pelo positivo. Este processo se denomina de hidratação (quando ocorre a PEGA); 39

40 1 Propriedade dos matérias constituintes (ÁGUA); 40

41 1 Propriedade dos matérias constituintes (ÁGUA); Os principais fatores que interferem na qualidade/resistência do concreto são: 1 Propriedade dos matérias constituintes; 2 Proporção dos materiais (traço); 3 Manipulação - Grau de adensamento; 4 Processo de fabricação; 5 Condições de cura. 41

42 2 Proporção dos materiais (traço); Deve-se considerar a relação entre as quantidades: de cimento e de agregados, de agregado graúdo e miúdo, água e o cimento. O item PROPORÇÃO DOS MATERIAIS TRAÇO, a relação água/aglomerante usada na dosagem do concreto, é o fator que tem maior importância para a resistência do concreto. A relação a/agl afeta diretamente a porosidade e a densidade do concreto, porém mesmo com uma relação a/agl adequada, caso negligenciados os demais fatores a resistência do concreto será afetada. 42

43 Os principais fatores que interferem na qualidade/resistência do concreto são: 1 Propriedade dos matérias constituintes; 2 Proporção dos materiais (traço); 3 Manipulação - Grau de adensamento; 4 Processo de fabricação; 5 Condições de cura. 3 Manipulação - Grau de adensamento; Após a mistura, o concreto deve ser transportado, lançado e adensado corretamente. 43

44 Os principais fatores que interferem na qualidade/resistência do concreto são: 1 Propriedade dos matérias constituintes; 2 Proporção dos materiais (traço); 3 Manipulação - Grau de adensamento; 4 Processo de fabricação; 5 Condições de cura. 4 Processo de fabricação; 44

45 Os principais fatores que interferem na qualidade/resistência do concreto são: 1 Propriedade dos matérias constituintes; 2 Proporção dos materiais (traço); 3 Manipulação - Grau de adensamento; 4 Processo de fabricação; 5 Condições de cura. 5 Condições de cura. A hidratação do cimento continua por um tempo bastante longo e é preciso que as condições ambientes favoreçam as reações que se processam. 45

46 5 Condições de cura. 46

47 Já ouviu falar em Duff Abrams Duff Abrams Duff Abrams ( ) foi um americano investigador no campo da composição e propriedades do concreto. Ele desenvolveu os métodos básicos para testar características concretas ainda em uso hoje. Em 1918, como resultado de ensaio desenvolvido no Lewia Institute, University of Illinius, Duff Abrams descobriu que existe uma relação entre água/cimento e resistência do concreto. 47

48 Fator água/cimento A determinação do fator água cimento (a/c ou a/agl), na dosagem do concreto é uma das etapas mais importantes do processo e é vital na determinação das características mecânicas do concreto. Por que a água interfere na qualidade do concreto? 48

49 Fator água/cimento O aumento do fator água/cimento no concreto tem como consequência natural o enfraquecimento progressivo da matriz causando pelo aumento da porosidade. 49

50 Resistência à Compressão (MPa) Lei de Abrams LEI DE ABRAMS: Dentro do campo dos concretos plásticos, a resistência aos esforços mecânicos, bem como as demais propriedades mecânias do concreto endurecido, varia na relação inversa da relação água/cimento. 55,0 50,0 45,0 40,0 CURVAS DE ABRAMS CP II E 32 CIMINAS fc 28 = -50,818Ln(a/c) + 6,9905 R 2 = 0,9798 fc 7 = -42,301Ln(a/c) + 4,375 R 2 = 0,9931 fc 3 = -33,716Ln(a/c) + 1,7911 R 2 = 0, ,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 fc 1 = -11,735Ln(a/c) - 0,8109 R 2 = 0, dia 3 dias 7 dias 28 dias 0,0 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 Relação a/c 50

51 Sabendo que... O item PROPORÇÃO DOS MATERIAIS TRAÇO, a relação água/aglomerante usada na dosagem do concreto, é o fator que tem maior importância para a resistência do concreto. Pergunta-se... Como é possível melhorar a relação água/aglomerante? Mudança do tipo de cimento (finura ou composição química); Mudança dos agregados (textura, dimensão, granulometria, absorção d água); Emprego de aditivos redutores de água ou superplastificantes. 51

52 103 Monte uma tabela com os resultados obtidos para os dois traços (1:2:2,5:0,48 e 1:2:2,5:0,63), e compare os resultados obtidos para cada tipo de cimento das curvas de Abrams apresentadas (CP III 40 e CP V ARI). Cimento CP III 40 CP V ARI Traço 1 : 2 : 2,5 : 0,48 1 : 2 : 2,5 : 0,63 1 : 2 : 2,5 : 0,48 1 : 2 : 2,5 : 0,63 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias 52

53 Resistência à Compressão (MPa) Resistência à Compressão (MPa) Considerando o traço 1:2:2,5:0,48 e 1:2:2,5:0,63 calcule a resistência esperada para as idades de 1, 3, 7 e 28 dias. 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 CURVAS DE ABRAMS CP III 40 RS CIMINAS fc 63 = -52,263Ln(a/c) + 14,853 R 2 = 0,9874 fc 28 = -46,668Ln(a/c) + 13,049 R 2 = 0,9955 fc 7 = -41,695Ln(a/c) + 9,4896 R 2 = 0,9976 fc 3 = -39,573Ln(a/c) + 0,5071 R 2 = 0,9744 fc 1 = -6,7619Ln(a/c) - 0,4704 R 2 = 0,9372 0,0 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 Relação a/c 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias 63 dias Considerando o traço 1:2:2,5:0,48 e 1:2:2,5:0,63 calcule a resistência esperada para as idades de 1, 3, 7 e 28 dias. 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 CURVAS DE ABRAMS CP V ARI PLUS CIMINAS fc 28 = -55,253Ln(a/c) + 10,751 R 2 = 0,9904 fc 7 = -51,914Ln(a/c) + 8,5604 R 2 = 0,9842 fc 3 = -45,452Ln(a/c) + 7,2023 R 2 = 0,9867 fc 1 = -32,801Ln(a/c) - 1,768 R 2 = 0,9412 0,0 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 Relação a/c 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias 53

54 Como definir TRAÇO 54

55 = Traço do Concreto TRAÇO UNITÁRIO é a expressão matemática que define as proporções dos constituintes do concreto ou da argamassa ou da pasta em relação ao aglomerante. A expressão TRAÇO UNITÁRIO remete a valores necessariamente em MASSA. A expressão TRAÇO poderá ser em massa ou volume, ou em qualquer outra unidade previamente especificada, por exemplo latas de 20 l. 55

56 Traço do Concreto O traço é representado da seguinte forma: 1:a:p:a/agl 1 = 1 kg de aglomerante ( cimento, cal, sílica ou a combinação deles) a = a massa de areia em relação a 1 kg de aglomerante p = a massa de brita em relação a 1 kg de aglomerante a/agl = a massa de água em relação a 1 kg de aglomerante Traço do Concreto Com o traço unitário é possível determinar a quantidade dos constituintes de concreto para quaisquer proporções, por exemplo seja o traço unitário dado por: 1 : a : p : a/agl = 1:2:3:0,50 De acordo com as definições essa expressão significa que para 1kg de aglomerante serão utilizados 2 kg de areia, 3 kg de brita e 0,50 kg de água. Para dosar um concreto com 1 saco de cimento (50 kg) utilizaremos : Areia = 50 x 2 = 100 kg Brita = 50 X 3 = 150 KG Água = 50 x 0,50 = 25 kg. 56

57 Traço do Concreto A soma das proporções (a+p) expressam a quantidade total de agregados em relação ao aglomerante e é designada por M. Assim no traço unitário 1:2:3:0,50 M será: M = a + p M = M = 5 O traço poderá ser expresso por 1:5, sendo que nesse caso não há informações sobre a relação a/agl e das proporções individuais de agregados miúdos e graúdos. Qual a diferença entre: Massa Unitária e Massa Específica 57

58 Concreto Massa Unitária Massa unitária de agregados: é a relação entre sua massa e seu volume total, ou seja, o volume de sólidos e o volume de vazios. 58

59 Concreto Concreto Massa Unitária Esse parâmetro é utilizado para converter quantidades em MASSA para VOLUME e vice-versa. Entretanto deverá ter tal aplicação quando se trabalha com o material solto, por exemplo, no transporte, na colocação dos materiais na betoneira, no armazenamento, no projeto das padiolas, etc. Massa Específica Massa específica de agregados: é a relação entre sua massa e seu volume de sólidos. 59

60 Concreto Concreto Massa Específica Esse parâmetro é utilizado para converter quantidades em MASSA para VOLUME e vice-versa. Entretanto deverá ter tal aplicação quando se trabalha com o material aplicado, por exemplo, no cálculo da quantidade necessária para a produção de um determinado volume de concreto ou pasta ou argamassa

61 Considerando: Curva de Abrams CP II E 32 CIMINAS ; Traço Unitário 1 : 2 : 2,5 : 0,45 Considerando: ESTRUTURAL VIRADO EM OBRA, CONTROLE "A", CONSISTÊNCIA PARA VIBRAÇÃO, BRITA 1, FCK 25 MPA - Unid: M3 Equipamentos Unid Qtde Custo Unitário BETONEIRA, ELÉTRICA, POTENCIA 2 HP (1,5 KW), CAPACIDADE 400 L H 0,31 3,75 Mão de Obra Unid Qtde Custo Unitário SERVENTE H 6,00 5,11 Materiais Unid Qtde Custo Unitário AREIA LAVADA TIPO MEDIA M3 57,83 CIMENTO PORTLAND CP II-E-32 (RESISTENCIA: 32,00 MPA) KG 0,38 PEDRA BRITADA 1 M3 44,52 Bonificação 25,00% 61

62 Calcule: 1. Qual a resistência esperada para as idades de 1, 3, 7 e 28 dias? 2. Qual o valor de M? 3. Qual a quantidade em massa dos constituintes do concreto, considerando que foram utilizados 3 sacos de cimento de 50kg? 4. Calcule o consumo de cimento, a massa e o volume dos materiais para produção de 1m³ de concreto? 5. Qual o custo de produção de 1m³ de concreto? 62

63 Dosagem do Concreto Dosagem do concreto é o processo de obtenção da combinação correta do cimento, agregados, água, aditivos e adições, para obter o concreto com as especificações dadas. Ou seja, definir o traço unitário. Dosagem do Concreto Um estudo de dosagem deve ser realizado visando obter a mistura ideal e mais econômica, numa determinada região e com os materiais ali disponíveis, para atender uma série de requisitos. Essa série será maior ou menor, segundo a complexidade do trabalho a ser realizado e segundo o grau de esclarecimento técnico e prático do usuário do concreto que demandou o estudo. 63

64 Dosagem do Concreto Além das especificações, é de obrigação do responsável levantar e investigar as condições de exposição do concreto e projetá-lo de maneira a torna-lo durável. Do estudo de dosagem resultará: O traço unitário; Especificações de produção; Cura; Lançamento; e Especificações de controle tecnológico a ser realizado nas primeiras idades. 64

65 Classe de agressividade ambiental I Classe de agressividade e recomendações (NBR 12655:2006) Classes de agressividade ambiental Agressividade Fraca Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Rural Submersa Risco de deterioração da estrutura Insignificante II Moderada Urbana 1),2) Pequeno III IV Forte Muito forte Marinha 1),2) Industrial 1) Industrial 1),3) Respingos de maré Grande Elevado 1) Pode-se admitir microclimas com classe de agressividade mais branda para ambientes internos secos. 2)Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda em obras em regiões de clima seco, com umidade relativa de ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominante secos, ou regiões onde chove raramente. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes e indústrias químicas. Classe de agressividade e recomendações (NBR 12655:2006) Correspondência entre classes de agressividade e qualidade do concreto Concreto Tipo Classes de agressividade (Tabela 1) Relação água/cimento em massa Classe de concreto (ABNT NBR 8953) I II III IV CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45 CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40 Consumo de cimento por metro cúbico de concreto kg/m³ CA e CP Nota: CA componentes e elementos estruturais de concreto armado; CP componentes e elementos estruturais de concreto protendido. 65

66 Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 A resistência de dosagem deve atender às condições de variabilidade da obra. Quanto mais rigoroso for o controle na produção do concreto menor será essa variabilidade. A NBR 12655:2006 sugere a seguinte expressão para cálculo da resistência dedosagem. Fcj = Fck + 1,65 x Sd F cj = resistência média do concreto à compressão para a idade de j dias (MPa) F ck = resistência característica do concreto à compressão (MPa) S d = desvio padrão da dosagem (MPa) Classes de resistência do concreto Os concretos são classificados em grupos de resistência, grupo I e grupo II, conforme a resistência característica à compressão fck. 66

67 Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Condições de preparo do concreto: Condição A Condição B Condição C Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Condição A (para classes C10 a C80): agregados e aglomerantes medidos em MASSA e a água em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados. 67

68 Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Condição B ( para classes C10 até C25): aglomerantes em massa, agregados em massa combinada com volume,e água em massa ou volume com dispositivo dosador. Por massa combinada com volume entende-se que o cimento seja sempre em massa e que o canteiro deva dispor de meios que permitam a confiável e prática conversão de massa para volume de agregados, levando em conta a umidade da areia. Condição B ( para classes C10 até C20): aglomerantes em massa, agregados em volume e a água em volume com dispositivo dosador. A umidade do agregado miúdo é determinada pelo menos 3 vezes durante o serviço do mesmo turno de concretagem. O volume do agregado miúdo é corrigido através da curva de inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado. Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Condições de preparo do concreto: Condição C (para classes C10 e C15): o aglomerante é medido em massa, os agregados são medidos em volume, a água de amassamento é medida em volume e sua quantidade é corrigida em função da estimativa da umidade dos agregados e da determinação da consistência do concreto. 68

69 Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Desvio padrão a ser adotado em função da condição de preparo do concreto Condição de preparo do concreto Desvio padrão - Sd (MPa) A 4,0 B 5,5 C 1) 7,0 1) Para a condição de preparo C, e enquanto não se conhece o desvio padrão, exige-se para os concretos de classe C15 o consumo mínimo de 350 kg de cimento por metro cúbico de concreto. Desvio padrão conhecido: Para concretos com os mesmos materiais, equipamentos similares, em condições equivalentes, o Sd deve ser fixado com no mínimo 20 valores consecutivos obtidos em 30 dias, em período imediatamente anterior. Em nenhum caso o Sd adotado pode ser menor que 2 Mpa. Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Condição Classe de aplicação Cimento + agregado 4 massa A C10 até C80 Água 4 massa ou volume 4,0 MPa Água corrigida em função umidade C10 até C25 Critérios de Medidas Cimento 4 massa Água 4 volume Agregado 4 massa combinada c/ volume B Cimento 4 massa 5,5, MPa C10 até C20 Água + agregado 4 volume Água corrigida através curva de inchamento Cimento 4 massa C C10 e C15 Água + agregado 4 volume 7,0 MPa Água corrigida através da umidade estimada S d 69

70 Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Ensaios Abatimento do tronco de cone Ensaios de resistência à compressão Ensaios de controle de aceitação do concreto Condições 1. Na primeira amassada do dia; 2. Ao reiniciar os trabalhos após um intervalo de 2 h 3. Na troca de operadores 4. Em cada moldagem de corpos-de-prova Os n. de cp devem obedecer a formação de lotes descrito na NBR 12655:2006. Aceita-se que a resistência à compressão seja verificada em função de resultados de dosagem em ensaios em idades inferiores a 28 dias. Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Valores para a formação de lotes de concreto Limites Superiores Solicitação principal dos elementos da estrutura Compressão ou compressão e flexão Flexão simples Volume de concreto 50 m³ 100 m³ Número de andares 1 1 Tempo de concretagem 3 dias de concretagem 1) 1) Este período deve estar compreendido no prazo total máximo de 7 dias, que inclui eventuais interrupções para tratamento de juntas 70

71 Cálculo da resistência de dosagem e controle de aceitação NBR 12655:2006 Tipos de controle da resistência do concreto Controle estatístico do concreto por amostragem parcial Controle do concreto por amostragem total Amostragem: As amostras devem ser coletadas aleatoriamente durante a operação de concretagem. Cada exemplar deve ser constituído por dois corpos de prova da mesma amassada, para cada idade de rompimento, moldados no mesmo ato. Toma-se como resistência do exemplar o maior dos dois valores obtidos no ensaio do exemplar. Fatores que influenciam no Determinação da Resistência à Compressão do Concreto 71

72 Método HELENE E TERZIAN (1992) Manual de Dosagem e Controle do Concreto Prof. Paulo Helene e Paulo Terzian São Paulo, 1993 Ed. Pini. 72

73 Dosagem do Concreto Método HELENE E TERZIAN (1992) Etapas: A Anteprojeto; B Projeto; C Dosagem. Anteprojeto - Dosagem do Concreto Conhecer a aplicação do concreto, respondendo às questões: 1. Estrutural? 2. Agressividade do meio? 3. Vida útil? 4. Dimensões da peça? 5. Distribuições e espaçamentos de armaduras? 6. Condições de lançamento e clima? 7. Trabalhabilidade? 8. Tempo ou idade em que será solicitado? 9. Materiais disponíveis? 10. Equipamentos disponíveis? 73

74 Anteprojeto - Dosagem do Concreto 1. Estrutural? Sim ou Não 2. Agressividade do meio? Classe de agressividade ambiental I Agressividade Fraca Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Rural Submersa Risco de deterioração da estrutura Insignificante II Moderada Urbana Pequeno III IV Forte Muito forte Marinha Industrial Industrial Respingos de maré Grande Elevado 3. Vida útil? 50 anos / 100 anos /... Anteprojeto - Dosagem do Concreto 4. Dimensões da peça? 5. Distribuições e espaçamentos de armaduras? 74

75 Anteprojeto - Dosagem do Concreto 6. Condições de lançamento e clima? 7. Trabalhabilidade? Anteprojeto - Dosagem do Concreto 8. Tempo ou idade em que será solicitado? 75

76 Anteprojeto - Dosagem do Concreto 9. Materiais disponíveis? Anteprojeto - Dosagem do Concreto 10. Equipamentos disponíveis? 76

77 Projeto - Dosagem do Concreto 1. Escolha dos materiais (aglomerantes e agregados); 2. Escolha dos aditivos; 3. Definição do abatimento (slump); 4. Empacotamento de agregados; 5. Sinergia entre aglomerantes e aditivos; 6. Tipo de cura. Dosagem do Concreto 1. Caracterização dos materiais 2. Definição do teor de argamassa para um traço piloto com M = 5 3. Com o teor de argamassa determinado, dosar concretos com M = 3,5; M = 5 e M=6,5. Em cada uma dessas dosagem deverá ser determinado a relação a/agl para se obter o abatimento desejado 4. Moldar corpos-de-prova para serem ensaiados à idades de 1, 7, 28, 63 e 90 dias; 5. Determinar a massa específica real do concreto; 77

78 Dosagem do Concreto 6. Realizar ensaios de resistência à compressão axial, à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade, absorção de água por imersão, massa específica do concreto endurecido, etc. 7. Construir o ábaco de dosagem com os dados obtidos. 8. Analisar o ábaco e determinar o traço desejado. Dosagem do Concreto - Caracterização dos materiais Agregado Miúdo Granulometria - NM 248 Massa Unitária NM 45 Massa Específica NM 52 Agregado Graúdo Granulometria - NM 248 Massa Unitária NM 45 Massa Específica NM 53 Mistura da Agregados Aglomerante Massa Específica - NM

79 Dosagem do Concreto - Caracterização dos materiais Mistura da Agregados Dosagem do Concreto - Definição do Teor de Argamassa (α) Para determinar, quanto será de graúdo e quanto de miúdo, precisamos saber o teor de argamassa. Argamassa = agregado graúdo + cimento O teor de argamassa é o % necessário para preencher os vazios entre as pedras dos agregados graúdos. Cada agregado graúdo tem o seu teor ideal. Usando um teor baixo teremos vazios no concreto e no teor alto estaremos desperdiçando cimento. 79

80 Dosagem do Concreto - Definição do Teor de Argamassa (α) Para um traço 1 : a : p (1 kg cimento, a kg de agregado miúdo e p kg de agregado graúdo) α = 1 + a 1 + M Dosagem do Concreto - Definição do Teor de Argamassa (α) 80

81 Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Inicialmente imprimamos a betoneira. Este procedimento é para sujar a betoneira com argamassa e não perdermos argamassa durante o nosso estudo desta forma. Todos os materiais devem estar pesados e separados por teor de argamassa. Após pesar e lançar os primeiros materiais na betoneira, deve-se mistura-los durante cinco minutos, com uma parada intermediária para a limpeza das pás da betoneira. Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades 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 de água e aditivo se houver. Após este procedimento, são realizados os acréscimos sucessivos de argamassa na mistura, através do lançamento de cimento e areia constantes das colunas de acréscimos da tabela de determinação do teor de argamassa. A quantidade de agregado graúdo na mistura não é alterada. 81

82 Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Condições que indicam que atingimos o teor ideal: 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 a falta de argamassa Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Condições que indicam que atingimos o teor ideal: 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 a falta de argamassa. 82

83 Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Condições que indicam que atingimos o teor ideal: Introduzir a colher de pedreiro no concreto e retirar uma parte do mesmo, levantando-o. Com o material nesta posição, verificar se há desprendimento do agregado graúdo da massa, o que indica falta de argamassa. Soltar então o concreto que está sobre a colher e verificar se o mesma cai de modo compacto e homogêneo, o que indica o teor de argamassa adequado. 83

84 Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Condições que indicam que atingimos o teor ideal: Para misturas 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. Observar, no tronco de cone, se a superfície lateral está compacta, sem apresentar vazios, indicando bom teor de argamassa. Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Condições que indicam que atingimos o teor ideal: Aspecto do concreto final, com o teor de argamassa mais as perdas. Observa-se o pequeno excesso de argamassa ficando retido na superfície da colher, após a sua movimentação na superfície da massa. 84

85 Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Condições que indicam que atingimos o teor ideal: Outra observação é se ao redor da base de concreto com formato de tronco de cone aparece uma camada de água oriunda da mistura. Esta ocorrência evidencia que há tendência de exsudação de água nesta mistura por falta de finos, que pode ser corrigida com mudança na granulometria da areia ou aumentando o teor de argamassa. 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 forma e armadura, e quando se utiliza bica de madeira). Este valor em processos usuais pode ser estimado em 2 a 4 % de perdas. Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Com o teor de argamassa (teor ideal + perdas), realizar uma nova mistura com o traço 1:5,0, determinando: Traço obtido - 1 : a : p Relação a/c, necessária p/ o abatimento especificado Resultado do abatimento obtido Massa específica do concreto fresco (ensaio próprio). Moldar então os corpos-de-prova (10 x 20 cm), p/ rupturas: 3 dias, 7 dias, 28 dias, 63 dias, 91 dias. 85

86 Dosagem do Concreto - Sequência de Atividades Determinar a Massa Específica do concreto fresco. 86

87 Prof. Marcos de Oliveira Valin Jr