Concreto de Cimento Portland

Transcrição

1 Concreto de Cimento Portland Concreto é uma mistura de agregados miúdos e graúdos, cimento e água. Estes três materiais, reunidos e bem misturados, constituem uma massa plástica que endurece no fim de algumas horas, transformando-se em verdadeira pedra artificial com o decorrer do tempo. A fixação, na confecção de um concreto, das quantidades dos três elementos indicados, principalmente as do cimento e da água, constitui assunto importante para o engenheiro e o mestre-de-obras. TRAÇO Traço é a indicação das quantidades dos materiais que entram no concreto. Existem três sistemas: a) O traço em volume de todos os materiais, inclusive do cimento, é o sistema corrente em pequenas obras, porém o mais imperfeito e incerto, e por isso mesmo não deve, em absoluto, ser empregado numa grande obra. Os traços 1:2:4, 1:3:6 e 1:2:5 etc., fixados a olho, independentemente da graduação dos materiais e da quantidade de água produzem quase sempre concretos com resistências desconhecidas. esse método arbitrário deve ser combatido, já que não oferece nenhuma confiabilidade. A medida em volume do cimento dá origem a grandes erros e a desagradáveis surpresas na resistência do concreto, pois bem sabem os mestres-de-obras que se pode encher o volume de um litro com 1,0 ou 1,8 kg de cimento, conforme grau de compactação. b) Traço dos agregados em volume e do cimento em peso. Este sistema é um pouco melhor. Fixam-se o cimento e a água em peso; os agregados miúdos e graúdos são medidos em volume. Como o cimento e a água são os elementos que mais influenciam na resistência, o seu controle em peso praticamente garante a resistência que se deseja, com relativa regularidade. É um método rápido e muito bom para obra médias. c) Traço em peso de todos os materiais. Nas centrais de concreto e em grandes obras é pesado automaticamente tudo que entra na betoneira: agregados, cimento, água. Obtém-se assim uma resistência certa e um concreto uniforme. RESISTÊNCIA DO CONCRETO As pedras dos agregados devem ser sempre de uma rocha muito mais resistente do que a pasta de água e cimento. O concreto rompe na pasta - seu ponto mais fraco - e não nas pedras. O fenômeno do endurecimento resulta da coesão (força de aderência) desenvolvida entre os cristais que se formam na pasta de cimento. A existência, na pasta, de soluções de continuidade - vazios - diminui a superfície de contato dos cristais e reduz a resistência da pasta. O excesso de água, necessária até certo limite para dar consistência conveniente ao concreto, em relação à necessária para as reações químicas com o cimento, dá origem aos poros situados entre os cristais, diminuindo-lhes a superfície de contato. Portanto, quanto mais água em relação ao cimento da pasta, tanto mais poros e menor a resistência, que vai depender, assim, da relação água/cimento (A/C). A prática exige que se empregue água suficiente para obtenção de um concreto Plástico ou 1 P á g i n a

2 Trabalhável. Este critério de "trabalhabilidade" ditará, em todos os casos, a mínima quantidade de água que deve ser usada. Daí a necessidade de ter-se em mente a seguinte regra: "Empregue a menor quantidade de água que lhe possa assegurar um concreto plástico". Torna-se, desse modo, evidente a importância de qualquer modo de traçar, misturar e colocar concreto, que permita ao construtor reduzir ao mínimo a relação água/cimento. Em dosagem de concreto designamos um peso de água por A; e um peso de cimento por C. O que manda na resistência do concreto é a relação A/C (água/cimento). Fatores que influenciam na resistência do concreto a) Qualidade da água A água não deverá conter elementos que perturbem as reações de endurecimento, como óleo, ácidos, etc. b) Impurezas no agregado A existência de matéria orgânica e de argila, além de certos limites, enfraquece a pasta: diminui, portanto, a resistência do concreto. c) Grau de amassamento O amassamento é indispensável para produzir a boa mistura entre as partículas de cimento e água. Um bom amassamento distribui uniformemente a pasta de cimento na superfície dos grãos e nos vazios dos agregados. d) Modo de conservação (cura) A evaporação muito rápida da água de amassamento do concreto interrompe a marcha do endurecimento, impedindo a realização completa da reação química entre o cimento e a água. A temperatura ambiente tem também grande influência sobre a energia das reações: o calor é favorável, mas é preciso manter o concreto sempre úmido. O frio é desfavorável podendo, mesmo, quando muito intenso, paralisar as reações do cimento. PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO O termo consistência, aplicado ao concreto, traduz propriedades intrínsecas da mistura fresca, relacionadas com a mobilidade da massa e a coesão entre os elementos componentes, que interessam quando se consideram as operações de transporte, lançamento e adensamento. Assim sendo, poderíamos conceituar a consistência como sendo o grau de umidade do concreto intimamente relacionado com o grau de plasticidade da massa, isto é, a maior ou menor facilidade de deformar-se sob ação de esforços. A consistência é um dos principais fatores que influenciam a trabalhabilidade do concreto, não devendo, porém, ser confundida com ela. Em cada caso de aplicação do concreto, a consistência deve ser de tal ordem a permitir que o transporte, o lançamento e o adensamento do concreto, executados de acordo com os métodos escolhidos, se processem resultando massa homogênea e sem vazios. Quando um concreto apresenta características adequadas (consistência e dimensão máximas do agregado) ao tipo de obra a que se destina (dimensões das peças, afastamento e distribuição das 2 P á g i n a

3 barras das armaduras), e aos métodos de transporte, lançamento e adensamento que vão ser adotados, diz-se que ele é trabalhável. A trabalhabilidade não é apenas uma característica inerente ao próprio concreto, como a consistência, mas envolve também a consideração da natureza da obra e dos métodos adotados para o transporte, lançamento e adensamento. Assim, um concreto conveniente para peças de grandes dimensões e pouco armadas pode não ser para peças delgadas muito armadas; e, ainda, um concreto que permita perfeito adensamento com vibração (sem segregação dos componentes e sem deixar vazios), dificilmente proporcionará uma moldagem satisfatória com adensamento manual. Um mesmo concreto pode, portanto, ser trabalhável num caso e não ser em outro. Por outro lado haverá misturas que não serão trabalháveis em caso algum. Em resumo, podemos afirmar que trabalhabilidade é a propriedade do concreto fresco que identifica sua maior ou menor aptidão de ser empregado com determinada finalidade, sem perda de sua homogeneidade. Causas que originam concretos de consistência não-plástica quantidade de água muito baixa; quantidade de água muito elevada; quantidade de agregado muito elevada; quantidade de agregado graúdo muito elevada em relação ao agregado miúdo. Um concreto de consistência plástica pode apresentar-se com diversos aspectos, segundo seu grau de mobilidade, maior ou menor facilidade que apresenta para ser moldado e para deslizar entre os ferros da armadura, sem separação de seus componentes. A natureza da obra, o espaçamento das paredes das fôrmas e a distribuição de ferros impõem uma consistência adequada. Medida da consistência dos concretos A medida da consistência serve usualmente como uma aproximação da medida efetiva da trabalhabilidade. Como se pode verificar, o índice ou grau de consistência é dado pelo abatimento do concreto, expresso em milímetros. O ensaio de abatimento é, pois, normalmente empregado para controlar a constância do fator água/cimento. Um dos métodos mais conhecidos e utilizados, especialmente no Brasil, devido à simpliciade e facilidade de uso na obra, é o ensaio de abatimento, que nada mais é que o "slump test" dos americanos. O ensaio e a aparelhagem consistem em: dentro de um fôrma tronco-cônica de diâmetro 100 a 200mm e altura de 300mm, é colocada uma massa de concreto em três camadas iguais, adensadas, cada uma com 25 golpes, com uma barra de 16mm e 600mm de comprimento. Retira-se, devagar, o molde levantando-o verticalmente e determina-se a diferença entre a altura do molde e a da massa de concreto após assentada. 3 P á g i n a

4 Figura 1 - Ensaio de Abatimento A tabela a seguir fornece indicações úteis sobre os limites dos índices de consistência, em função dos diferentes tipos de obras e processos de adensamento. Tabela 1 - Índices de Consistência Consistência Abatimento (mm) Tipos de obras Condições de adensamento Extremamente seca 0 Pré-fabricação Especiais (terra úmida) Muito seca 0 Grandes massas; Vibração muito enérgica pavimentação Seca 0 a 20 Concreto armado ou Vibração enérgica protendido Rija 20 a 50 Estruturas correntes Vibração normal Plástica (média) 50 a 120 Estruturas correntes Manual Úmida 120 a 200 Estruturas correntes sem Manual grandes responsabilidades Fluida (líquida) 200 a 250 Inadequado pra qualquer uso ADITIVOS Os aditivos são empregados na confecção de concretos, argamassas e caldas de injeção. Seu emprego cresce com a necessidade de serem obtidos produtos finais de qualidade superior. Quanto mais desenvolvida a tecnologia do concreto, maior a necessidade de se recorrer aos aditivos. Ao se falar de aditivos não se tem em mente os do cimento, como muitos pensam, pois sua finalidade não é melhorar a qualidade do cimento e se proporcionar ou aprimorar certas características do produto acabado como um concreto. O aditivo não se limita a atuar sobre o aglomerante, mas sobre os três componentes básicos: agregado, cimento e água e nesta ação influem fortemente a natureza e a dosagem de cada um destes elementos. Eles são empregados na confecção do concreto ou argamassa para modificar ou proporcionar certas propriedades do material fresco ou endurecido, tornando-os mais apropriados para serem 4 P á g i n a

5 manuseados ou trabalhados, para incrementar suas características mecânicas, resistências às solicitações físicas ou químicas ou ainda torná-los mais econômicos e duráveis. Para melhor caracterizar os objetivos que se pretende alcançar com o uso dos aditivos enumeramos, a seguir, suas diferentes classificações: a) Os Plastificantes - têm por finalidade melhorar a plasticidade das argamassas e concretos, permitindo, em consequência, melhor compactação com menor dispêndio de energia ou, então, redução da quantidade de água, diminuindo a retração, aumentando a resistência ou economizando algomerante (cimento). b) Os Superplastificantes (fluidificantes) - têm um efeito semelhante ao dos plastificantes, porém muito mais intenso. São usados para obtenção de concretos de alta resistência (devido a redução de água de amassamento em até 25% ou 30%) e para obtenção de concretos reoplásticos, devido ao efeito de superplastificação (aumento típico de abatimento de 40mm para 220mm). c) Os Incorporadores de ar - têm por função principal propósito de aumentar a durabilidade das argamassas e concretos; melhoram também a plasticidade, facilitando a utilização. São muito usados em concretos com baixo teor de cimento para melhor a coesão e diminuir a exudação. d) Os Produtos de cura - substâncias pulverizáveis sobre o concreto, logo após seu lançamento, para obturar os capilares da superfície e impedir a evaporação da água de amassamento nos primeiros dias. São de uso muito interessante nos lugares de baixa higrometria ou em concretos sujeitos a insolação e aos ventos fortes. e) Os Dispersores - produtos que, por sua absorção à superfície dos grãos de cimento e elementos mais finos de areia defloculam os grãos mantendo-os num estado de dispersão estável, em face das ações repulsivas de natureza elétrica. São utilizados quer para melhorar a resistência mecânica quer para obtenção de argamassas injetáveis. A mesma argamassa coloidal pode ser obtida pela laminação dos grãos em aparelho especial, dotado de alta velocidade, que o eletriza temporariamente por choques e atritos. f) Os Impermeabilizantes - agem ou por obturação dos poros ou por ação repulsiva com relação à água. g) Os Produtores de gás ou espuma - aditivos capazes de produzir, na massa do concreto, bolhas de gás ou espuma, dando origem aos concretos porosos. PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO A resistência mecânica é, na grande maioria das aplicações, a propriedade que mais interessa no concreto. Não são raros, porém, os empregos em que a permeabilidade e outros atributos devem ser considerados. Além dessas propriedades, cabe acrescentar que o concreto deve, sempre, em cada caso especial de aplicação, apresentar um mínimo de qualidade, de sorte a poder enfrentar com sucesso, ao longo do tempo as demais condições de exposição a que for submetido. Isto porque, embora o concreto se destine a suportar uma carga pequena ou uma fraca pressão de água, é possível atender-se apenas àqueles fatores sem o risco de eventualmente comprometer sua durabilidade. a) Massa Específica: normalmente se utiliza a massa de unidade de volume, incluindo os vazios. 5 P á g i n a

6 Varia de e 2.500kg/m³. Com a utilização de agregados leves é possível reduzir esse valor (da ordem de 1.800kg/m³). Em alguns casos, especialmente para paredes de salas de reatores atômicos, usam-se concretos pesados, em que o agregado graúdo é barita ou magnetita, hematita, etc. (aproximadamente 3.700kg/m³). b) Resistência aos esforços mecânicos: o concreto é um material que resiste bem aos esforços mecânicos de compressão e mal aos de tração. Sua resistência à tração é da ordem da décima parte da resistência a compressão. Nos ensaios de flexão obtêm-se tensões de ruptura da ordem do dobro das tensões por tração. O concreto resiste mal ao cisalhamento em virtude das tensões de tração que se verificam em planos inclinados em relação ao plano de cisalhamento. c) Permeabilidade e Absorção: o concreto é um material que, por sua própria constituição, é necessariamente poroso, pois não é possível preencher a totalidade dos vazios do agregado com uma pasta de cimento. A permeabilidade torna-se a principal propriedade para os concretos que, expostos ao ar, sofrem ataques de águas agressivas ou a ação destrutiva dos agentes atmosféricos. Da mesma forma, assume importância essa propriedade nos concretos de estruturas hidráulicas. A Absorção é o processo físico pelo qual a água penetra nos poros e condutos capilares do concreto. E a Permeabilidade é a propriedade que identifica a possibilidade de passagem de água através do material. d) Deformações: as deformações causadoras de mudança de volume podem ser agrupadas em: i. causadas pela variações ambientais, tais como: retração, variação de umidade e ii. variação de temperatura. causadas pela ação de cargas externas que originam: deformação imediata e deformação lenta (fluência). Tanto a retração quanto a fluência estão relacionadas com o teor de pasta do concreto, isso devido ao fato de que esses fenômenos ocorrem na pasta sendo o agregado um elemento que restringe essas deformações. 6 P á g i n a