Manual de Vibração de Concreto

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1 Manual de Vibração de Concreto

2 Manual de Vibração de Concreto Concreto é a combinação de quatro componentes básicos: água, cimento, areia (agregado fino) e pedra (agregado graúdo). Quando misturados junto, ocorre hidratação ou cura, onde a pasta de cimento atua como uma cola ligando todos os agregados próximos. Cimento Quilo a quilo este é o ingrediente mais caro no concreto. Vários tipos de cimento estão disponíveis para satisfazer a diferentes critérios de construção. Teor de água cura A fim de iniciar o processo de hidratação, é necessária a água para atuar como um catalisador. O teor de água determina a resistência, a capacidade de manuseio e de assentamento ("slump") da mistura. Um acréscimo no teor de água melhorará a capacidade de manuseio do concreto mas diminuirá a sua resistência máxima e durabilidade. Por exemplo, uma mistura padrão com 4 galões (15 litros) de água para um saco de cimento, ou uma relação A/C de 0,36 (razão de água para cimento), produz uma resistência à compressão de lb (2.860kg). Cinco galões (18,8 litros), ou uma relação A/C de 0,44, a reduz para cerca de lb (2.315kg), uma resistência 21% menor. Uma cura adequada também é importante para a relativa resistência e durabilidade do concreto. Vários métodos de cura são recomendados pelo ACI (Instituto Americano de Concreto) a fim de controlar a retenção de água na laje. 28 dias é considerada a referência para maximizar a resistência do concreto e representa 96% a 98% da resistência total durante a sua vida útil. Uma cura inadequada causará excessiva perda de água, resistências mais baixas à compressão, redução de volume e fissuração. Agregados Agregados consistem de pequenas partículas, tais como pedras, que são classificadas de duas maneiras, finas e graúda, e constituem o maior volume dos ingredientes do concreto (tipicamente 70%). A quantidade de cimento usado para uma determinada área depende do tamanho do agregado mais fino o agregado, maior a área da superfície. Também, a forma do agregado afeta a quantidade de vibração necessária, visto que o agregado de forma irregular retém mais ar do que aquele de forma lisa. Vibração (Consolidação) Exatamente após o lançamento, o concreto contém até 20% de ar retido. A quantidade varia de acordo com o tipo da mistura, seu assentamento ("slump"), o método de lançamento, o tamanho da forma, e a quantidade de ferragem utilizada na estrutura. A vibração do concreto pode tornar melhor a resistência do concreto à compressão por cerca de 3% a 5% para cada unidade percentual de ar removido. A vibração consolida o concreto em dois estágios: primeiro pelo movimento das partículas de concreto, e então pela remoção do ar retido. A vibração assenta o concreto sujeitando as partículas individuais a uma rápida sucessão de impulsos, causando movimento diferenciado (cada partícula se movendo independentemente da outra). As partículas se consolidam à medida que o ar retido é forçado para a superfície, permitindo que o concreto flua nos cantos, 2 2

3 em torno das ferragens e se comprima contra a parede da forma. Isso elimina vazios (poros) e traz a pasta à superfície para ajudar no acabamento. Já que o concreto flui melhor com vibração, a mistura pode conter menos água, proporcionando desse modo maior resistência ao produto acabado. Até que ambos os estágios de vibração sejam concluídos, o concreto não estará plenamente consolidado. Se o vibrador for retirado muito cedo, algumas das bolhas menores não terão tido tempo suficiente para chegar à superfície. A seguir estão os termos usados no processo de vibração de concreto: FORÇA CENTRÍFUGA medida da capacidade para mover a mistura baseada na velocidade de rotação e tamanho do rotor excêntrico. Quanto maior a força, mais fortemente a mistura pode ser movimentada. AMPLITUDE medida do maior afastamento alcançado pela garrafa do vibrador desde o eixo estático; importante para grandes misturas de agregado. FREQÜÊNCIA medida em vibrações por minuto, ou VPM, a velocidade na qual a cabeça de vibração se move dentro dos seus limites de amplitude. Vibradores de VPM alta (até VPM) atuam primeiramente nas partículas finas. Isso é o ideal porque a maioria do ar retido ocorre em torno dessas partículas. VPM alta dá à pasta de cimento a oportunidade de envolver essas partículas finas após o ar ser removido, ajudando assim a unificar a massa. Freqüência liqüefaz ou move a mistura de concreto. Quanto maior a VPM, maior a capacidade para liqüefazer misturas grossas. Assentamento ("Slump") do concreto De acordo com as especificações da estrutura, o concreto usado para pisos, paredes, colunas, etc., pode necessitar de uma consistência específica. Na maioria dos serviços, amostras do concreto usado no lançamento são tomadas na betoneira e testadas para determinar se o concreto foi preparado de acordo com as especificações exigidas. Um desses testes é conhecido como "teste de assentamento ("slump")". Várias amostras são tiradas de um mesmo lote da mistura a intervalos regulares durante o lançamento. O concreto é colocado em uma forma cônica e agitado para assentar o conteúdo (ver Teste de Assentamento ("Slump") abaixo). O cone é retirado e colocado próximo ao concreto moldado pelo cone (Figura 5). Uma régua é colocada sobre o cone, se estendendo ao longo do concreto próximo a ele, e o assentamento ("slump") é medido após cerca de 1½ minuto. TESTE DE ASSENTAMENTO ("SLUMP") 3

4 FAIXA DE CARACTERÍSTICAS, DESEMPENHO E APLICAÇÃO DE VIBRAÇÕES INTERNAS COLUNA Valor sugerido de Valor aproximado de Diam. da Freqüência Amplitude Força Raio de Taxa de GRUPO cabeça recomendada média centrífuga ação aplicação Aplicação pol (mm) vibrações pol (mm) lb (kg) pol (cm) de concreto por minuto jd/h (m/h) /4-1 1/ ,015-0, (20-40) (0,4-0,8) (45-272) (15-61) 1 1/4-2 1/ ,02-0, (30-60) (0,5-1,0) ( ) (51-81) 2-3 1/ ,025-0, (50-90) 0,6-1,3 ( ) (71-122) Concreto plástico e fluente em membros muito finos e locais confinados. Pode ser usado para suplementar vibradores maiores, principalmente em serviço protendido onde cabos e dutos causam congestionamento nas formas. Também usado para fabricação de corpos de prova de laboratórios. Concreto plástico em paredes finas, colunas, vigas, estacas premoldadas, lajes finas e ao longo de juntas de construção. Pode ser usado para suplementar vibradores maiores em áreas confinadas. Concreto plástico grosso (assentamento m ("slump") menor que 3 pol [80mm]) em construções gerais tais como paredes, colunas, vigas, estacas premoldadas e lajes pesadas. Vibração auxiliar adjacente para formas de concreto massa e pavimentos. Podem ser montadas em conjunto para produzir vibração interna em extensão total de lajes de pavimentos. O assentamento ("slump") é a distância que o concreto baixa após o repouso por um período de tempo. Quanto mais o concreto baixa, maior é o assentamento ("slump") e mais molhada a mistura. Mistura com baixo "slump" (0-2" [0-5cm]) é considerada dura. Estas misturas necessitam o máximo cuidado para consolidação. 2" a 4" (5 a 10cm) é considerado um "slump" baixo/médio; um "slump" de 4" a 6" (10 a 15cm) é uma mistura macia ou molhada e é provavelmente a mais largamente usada; acima de 6" (15cm) é considerada uma mistura corrente. Estas designações de assentamento ("slump") são aproximações, geralmente aceitas como regra teórica e necessárias na escolha do vibrador adequado para a aplicação. VIBRADORES INTERNOS utilizam uma cabeça de vibração que é colocada diretamente na mistura de concreto. Vibradores internos classificam-se em duas categorias principais: eixo flexível e alta freqüência. VIBRADORES DE EIXO FLEXÍVEL consistem de um motor conectado a uma estrutura flexível de eixo com núcleo de arame de aço e com uma cabeça na outra extremidade do eixo. O motor gira o eixo, o qual gira a cabeça. Vibradores de eixo flexível têm aplicações específicas, tais como pequenos lançamentos que requerem uma quantidade mínima de vibração (i.e. lajes finas, paredes estreitas, Vibradores de concreto Vibradores de concreto se dividem em duas categorias principais: externo e interno. VIBRADORES EXTERNOS são fixados diretamente na forma de concreto, vibrando desse modo o concreto através da forma. VIBRADOR DE EIXO FLEXÍVEL 4

5 bases e pequenas sapatas). nesses casos vibradores de eixo flexível são usualmente suficientes. Em lançamentos com concentração de ferragem pesada, eixos flexíveis podem ser usados já que cabeças de diâmetros pequenos (7/8" a 2") [2 a 5cm] podem evitar o levantamento de ferragens (ver tabela na página 3). Concreto duro não pode ser usado nesta situação; assentamentos ("slumps") de concreto de 3" (7,6cm) ou mais são comumente vibrados com o eixo flexível. VIBRADORES DE ALTA FREQÜÊNCIA são assim chamados devido ao requisito elétrico de 180 Hz (ciclos por segundo) indicando que a corrente alternada inverte de direção 180 vezes por segundo. (Não ser confundida com a velocidade VPM de vibradores também conhecidos como alto ciclo ou alta freqüência".) Isto permite o uso de um motor de indução, que pode fornecer tanta potência em pequeno volume quanto motores universais. Com este motor de pequeno tamanho, o rotor excêntrico pode ser acoplado diretamente ao motor que está dentro da cabeça blindada, eliminando a necessidade de um eixo flexível. (A comprida mangueira de manobra entre o motor/cabeça e a fonte de energia contém somente fios elétricos.) Isto permite que o vibrador de alto ciclo seja usado em concreto com assentamentos ("slumps") de 1" a 3" (2,5 a 7,6cm), especialmente em situações de produção. Por que vibradores de alta freqüência? Devido à natureza do motor universal, os motores de vibradores de eixo flexível perderão continuamente potência à medida que a carga aumenta. Quanto mais resistente a carga [tal como em concreto de baixo assentamento ("slump") ], maior a potência perdida. A principal vantagem é que o motor de indução de 180 ciclos usado nos vibradores de alta freqüência perderão somente cerca de 5% de sua VPM sob carga. Além disso, o eixo flexível criará perda de carga por atrito em cada curva, VIBRADOR DE ALTA FREQÜÊNCIA vindo a reduzir a VPM efetiva na cabeça. A diferença é um "slump" de baixo a médio do concreto. Um vibrador de alto ciclo operará com aproximadamente VPM até mesmo em baixo "slump" (o concreto se movimenta melhor entre e VPM). Em uma mistura dura, um eixo flexível irá operar com cerca de VPM ou menos, fazendo o operador demorar-se mais no concreto. Além disso, o alto ciclo cria uma maior força centrífuga e tem uma cabeça mais comprida, sujeitando mais o concreto à vibração. Estes fatores permitem ao operador atuar em um volume maior da mistura. Aplicações de vibradores de alta freqüência incluem qualquer serviço que requeira concreto com baixo a médio "slump", incluindo barragens, grandes muros de contenção, lançamento de lajes em edifícios altos e lotes de estacionamento, paredes inclinadas, e outros tipos de serviço padrão em construção. Vibrador Micon de alta freqüência Vibrador Multiquip de alta freqüência totalmente patenteado e controlado por computador (Micon) é o maior avanço tecnológico permitindo aos empreiteiros maximizar a sua produtividade. O Micon fornece o desempenho de um vibrador de alta freqüência enquanto oferece muitas características exclusivas. Por que Micon de alta freqüência? Uma vantagem do Micon é que ele utiliza corrente elétrica padrão de 60 Hz em vez de geradores especiais de 180 Hz que são necessários para alimentar vibradores de alta freqüência. O controlador Micon converte automaticamente a corrente de 60 Hz a 120 Volts para a corrente de 400 Hz a 58 volts necessária ao motor. Um microcomputador localizado dentro do controlador funciona como um cérebro do Micon, monitorando o desempenho do vibrador enquanto submerso no concreto. Isto o capacita a operar com incomparável VIBRADOR MICON DE ALTA FREQÜÊNCIA 5

6 eficiência e atinge uma consolidação superior do concreto independentemente das condições de assentamento ("slump"). Por exemplo, um vibrador convencional colocado em uma mistura dura sofrerá diminuição na freqüência e na RPM. Com o Micon, esta perda é detectada pelo controlador que sinaliza ao motor para aumentar a sua velocidade com a finalidade de compensar a perda. Sua capacidade de manter a freqüência até VPM o torna ideal para condições de assentamento ("slump") zero. O controlador protege contra problemas comuns tais como sobreaquecimento, queima do motor e oscilações de corrente. Sensores embutidos monitoram constantemente o sistema, parando o motor ao primeiro sinal de um problema. Vibradores externos Vibradores externos fixados diretamente à parede da forma e consolidam sem de fato tocar o concreto (por isso, externo ). Vibração externa é preferida em situações onde colunas ou concretagens pesadas de ferragem podem causar emaranhamento da cabeça de um vibrador interno. Vibradores externos são úteis na produção de premoldados, uma vez que eles podem permanecer colocados e assim economizar trabalho. Vendendo vibradores de alta freqüência Quando a primeira tecnologia de vibradores de alta freqüência se tornou disponível, os novos vibradores necessitavam de geradores especificamente projetados para esta finalidade (240 volts, 3 fases, 180 Hz) com alguma energia auxiliar de de 115 volts em CC. Estes geradores de alta freqüência com finalidade única eram grandes, pesados e caros; seu uso era estritamente limitado a aplicações de alta freqüência. No passado, vendas de vibrador de alta freqüência eram mínimas devido às restritivas exigências de suprimento de energia. No entanto, os empreiteiros preferiam usar alta freqüência pelas seguintes razões: Menos manutenção que as unidades de eixo flexível. Maior e mais consistente força centrífuga (e área de compactação) do que nos de eixo flexível. Elimina o problema do motor cair dentro da mistura de concreto ou da mistura penetrar no motor. Perda da RPM nominal sob carga. Índices de produtividade melhores que os do eixo flexível. Maior capacidade de operar misturas duras e serviços em grande escala. A introdução dos geradores Multiquip de 60/180 ciclos série GDP permite que o empreiteiro use uma única máquina tanto para aplicações gerais a 60Hz quanto para suprimento em alta freqüência (180Hz). Geradores Multiquip de 60/180 ciclos são inigualáveis nisso por serem mais leves, muito menos caros e oferecerem mais características padronizadas a um preço de tabela mais baixo que outras marcas. Vibradores Multiquip de alta freqüência são ideais para empresas de aluguel por poderem operar em uma extensa faixa de aplicações de vibração de concreto e poderem ser energizados pelo mesmo gerador usado para ferramentas de CA. E eles são construídos com mancais grandes e resistentes, permanentemente lubrificados fará garantir desempenho máximo, durabilidade e longa vida útil. Sistemas Micon para os vibradores de alta freqüência são projetados para executar serviço contínuo em concreto de assentamento ("slump") baixo ou zero. Estas unidades estão também disponíveis com uma extensão de cabeça de vibrador rígida que incorpora um tubo de extensão preso diretamente à cabeça. Em certas ocasiões onde a mangueira de operação é muito flexível para posicionar a cabeça do vibrador (em locais apertados ou em paredes oblíquas das formas), a extensão da cabeça (5,8" [15cm] de comprimento) permite ao operador posicionar a cabeça nos locais precisos, dando a adequada consolidação ao concreto. O sistema Micon fornece ao operador todas as vantagens dos vibradores de alta freqüência além de desempenho adicional e a capacidade de utilizar um suprimento de energia de 120 volts, a 60Hz. Na venda de vibradores de concreto, elimina a possibilidade de superequipar ou subequipar os clientes, utilizando a informação acima para determinar aplicações específicas de trabalho. Dados necessários incluem a dimensão da forma, o material da forma, o assentamento ("slump") do concreto, a extensão da concentração de ferragens, o número de lançamentos necessários e a disponibilidade de suprimento de energia no canteiro de obras. 6

7 Procedimentos para vibração Antes de usar um vibrador, cheque se a operação e as VPM estão adequadas usando um simples tacômetro manual (tipo fio). É de boa prática ter sempre um vibrador de reserva na obra. Para concreto em paredes e colunas, aplicar em várias profundidades, usualmente 12" a 24" (30 a 60cm). Vibrar a primeira elevação no sentido do fundo da forma de tal modo que a força de vibração se estenda lateralmente a partir da cabeça, não abaixo da ponta da cabeça. O vibrador deve ser sempre usado verticalmente. Aplique o vibrador primeiramente dentro dos níveis mais altos do concreto, e quando uma superfície mais ou menos plana for obtida, introduza-o a intervalos regulares (de 1½ vezes o raio de influência) para consolidação. Observe a ação da vibração na superfície para calcular o raio, o coloque adequadamente de modo a criar uma superposição; é melhor errar para o lado de mais sobreposição do que ela não ser o suficiente. Vibrar com a cabeça totalmente submersa no concreto, mantendo consistência de espaçamento e de tempo de vibração. Mantenha o vibrador parado por 5 a 15 segundos dependendo da mistura e da força do vibrador. Tempo menor não permitirá a consolidação ou a liberação do ar retido; e tempo muito maior poderá causar segregação, raias de areia e/ou perda de ar retido. A superfície deverá ficar coberta com uma fina camada de pasta (argamassa) e bolhas de ar não mais deverão surgir na superfície. Retire o vibrador lentamente de tal modo que o concreto se preencha atrás da cabeça. Na aplicação para a elevação seguinte, insira o vibrador pelo menos 6" (15cm) dentro da última elevação para fazer a junção das camadas isso elimina juntas frias. Nunca use vibrador para esparramar concreto e sempre o mantenha a uma distância de 2" (5cm) das paredes das formas e das lajes de fundo. Seleção do vibrador GERADOR MULTIQUIP DE ALTA FREQÜÊNCIA 60/180 GDP-5000H Vibradores Stow de eixo flexível motores elétricos de 1, 2 e 3HP motor Honda a gasolina de 5,5HP Eixos flexíveis de 2 a 21 pés (0,6 a 6,4m) Cabeças de 7/8" a 2 5/8" (2,2 a 6,7cm) Vibradores Mikasa de eixo flexível motores elétricos de 2 e 3HP Honda de 5,5HP Eixos flexíveis de 3 a 21 pés (0,9 a 6,4m) Cabeças de 7/8" a 2 3/8" (2,2 a 6,0cm) Vibradores Mikasa de alta freqüência motores de 2,0 e 4,5A cabeças de 2" e 2 3/8" (5,1 e 6,0cm) gerador 5kVA 180Hz/4kW 60Hz Vibradores de alta freqüência controlados por microcomputador Micon controladores de 10 e 20A cabeças de 1,25" a 2,8" (3,2 a 7,1cm) Peça nossos panfletos coloridos Vibradores de Concreto mostrando a nossa linha completa de equipamentos de vibração 7

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