Estrutura Interna do Concreto

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Lídia Carmona Van Der Vinne
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1 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana Universidade Estadual de Maringá Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil Estrutura Interna do Concreto Referência desta aula Mehta & Monteiro (1994), Capítulo 2 1 Introdução O concreto tem uma estrutura muito heterogênea e complexa; Dificuldade em estabelecer modelos exatos para prever o comportamento do material com segurança; A relação ESTRUTURA PROPRIEDADE constitui a essência da ciências dos materiais. As relações estrutura propriedade no concreto ainda não estão bem desenvolvidas. 2 1

estruturas. 3 Definições Macroestrutura: Estruturas visíveis à vista humana; Olho humano 1/5 de milésimo (200µm).

2 Importância do Conhecimento da Microestrutura do Concreto Auxiliar na previsão e otimização das suas propriedades físicas e mecânicas; Prevenir manifestações patológicas nas estruturas; Contribuir para a durabilidade das estruturas. 3 Definições Macroestrutura: Estruturas visíveis à vista humana; Olho humano 1/5 de milésimo (200µm). Microestrutura: Estruturas vistas com auxílio de microscópios; Microscópio eletrônico aumento da ordem de 105 vezes. 4 2

Fases do Concreto Âmbito Macroscópico: Agregados; Pasta endurecida (matriz de cimento porosa). É considerado um material bifásico no âmbito macroscópico.

3 Fases do Concreto Âmbito Macroscópico: Agregados; Pasta endurecida (matriz de cimento porosa). É considerado um material bifásico no âmbito macroscópico. 5 Fases do Concreto Âmbito Microscópico: Estrutura bastante complexa; Heterogeneidade relacionada a: Porosidade; Quantidade de água; Tempo de hidratação (idade); Zona de transição: Região entre as partículas de agregado graúdo e a pasta; Considerada como a terceira fase do concreto; É a fase mais fraca do concreto e mais complexa. 6 3

4 Fases do Concreto Fases: Agregado; Pasta; Zona de transição; Cada fase é de natureza multifásica: Agregado: composição mineralógica, microfissuras, vazios; Pasta e Zona de transição: diferentes fases sólidas, poros, microfissuras, estão sujeitas a modificações com o tempo, umidade e temperatura. 7 Fase Agregado É responsável pelas seguintes propriedades do concreto: Massa unitária; Módulo de elasticidade; Estabilidade dimensional. 8 4

5 Fase Agregado Fatores que influenciam as propriedades do concreto: Porosidade; Forma (arredondada, chatas, alongadas, angulares); Textura (lisa ou rugosa). Não tem influência direta sobre a resistência dos concretos comuns. 9 Fase Pasta Endurecida SÓLIDOS VAZIOS ou POROS ÁGUA 10 5

Fase Pasta Endurecida SÓLIDOS Silicato de

ou Portlandita (CH); Sulfoaluminatos de cálcio

volume de sólidos; É a fase mais importante

6 Fase Pasta Endurecida SÓLIDOS Silicato de cálcio hidratado (C-S-H); Hidróxido de cálcio ou Portlandita (CH); Sulfoaluminatos de cálcio ou Etringita; Grãos anidros; 11 Fase Pasta Endurecida (Sólidos) Silicato de cálcio hidratado C-S-H Constitui de 50 a 60% do volume de sólidos; É a fase mais importante para as propriedades da pasta; Não é um composto bem definido 12 6

baixa resistência química à soluções ácidas; É mais solúvel.

7 Fase Pasta Endurecida (Sólidos) Hidróxido de cálcio ou Portlandita (CH) Constitui de 20 a 25% do volume de sólidos; Tende a formar cristais grandes, sob a forma de prismas hexagonais; Apresenta baixa resistência química à soluções ácidas; É mais solúvel. 13 Fase Pasta Endurecida (Sólidos) Sulfoaluminatos de cálcio ou Etringita Ocupa de 15 a 20% do volume de sólidos; Baixa resistência a sulfatos. 14 7

8 Fase Pasta Endurecida VAZIOS ou POROS Espaço interlamelar no C-S-H 5 a 25 Angstrons Vazios capilares 10nm 5 µm Ar aprisionado / incorporado 3 a 200 µm 15 Fase Pasta Endurecida (Vazios) Espaço interlamelar no C-S-H 28% da porosidade capilar no C-S-H; Não afeta as propriedades mecânicas e permeabilidade; Água é retida por pontes de hidrogênio; U. R. muito baixas podem contribuir para a retração e fluência. 16 8

Fase Pasta Endurecida (Vazios) Vazios Capilares Representam um espaço não ocupado pelo cimento ou pelos produtos de hidratação; Volume e tamanho determinado por: distância inicial

à resistência e à impermeabilidade; Vazios < 50 nm = microporos importantes para a retração e fluência.

9 Fase Pasta Endurecida (Vazios) Vazios Capilares Representam um espaço não ocupado pelo cimento ou pelos produtos de hidratação; Volume e tamanho determinado por: distância inicial entre partículas do cimento; relação a/c e idade 10 a 50 nm em pastas com relação a/c baixa 3 a 5 µm em pastas jovens com relação a/c elevada Vazios > 50 nm = macroporos prejudiciais à resistência e à impermeabilidade; Vazios < 50 nm = microporos importantes para a retração e fluência. 17 Fase Pasta Endurecida (Vazios) Ar aprisionado / incorporado São geralmente esféricos; Vazios de ar aprisionado na mistura até 3 µm; Vazios de ar incorporado 50 a 200µm; São muito maiores que os vazios capilares; Prejudica a resistência e impermeabilidade. 18 9

10 Fase Pasta Endurecida ÁGUA Capilar Adsorvida Interlamelar Quimicamente combinada 19 Fase Pasta Endurecida (Água) Água Capilar Presente nos vazios > 50 Å; Está livre das forças de atração; Pode ser dividida em água retida: em grandes capilares > 50 nm - água livre; na faixa de 5 a 50 nm retida por tensão capilar pode causar retração

11 Fase Pasta Endurecida (Água) Água Adsorvida Está próxima da superfície do sólido; Sob força de atração; Retida por pontes de hidrogênio; Perda da água adsorvida p/ U.R. <30% é responsável por retração da pasta. 21 Fase Pasta Endurecida (Água) Água Interlamelar Monomolecular, fixada ao C-S-H Apenas se movimenta p/ U. R. < 11%; Elevada retração 22 11

Fase Pasta Endurecida (Água) Água Quimicamente combinada Parte integrante de vários produtos hidratados do cimento; Não é perdida na secagem; Varia de 200 a 250g / kg cimento

12 Fase Pasta Endurecida (Água) Água Quimicamente combinada Parte integrante de vários produtos hidratados do cimento; Não é perdida na secagem; Varia de 200 a 250g / kg cimento anidro (para 100 % de hidratação) Remoção apenas a C 23 Fase Zona de Transição Estrutura Grande volume de vazios capilares e hidróxido de cálcio; Presença de microfissuras; 24 12

13 Fase Zona de Transição Resistência Adesão dos produtos de hidratação e agregados por forças de Van der Walls; Depende do volume e tamanho dos vazios presentes; Com a idade, a resistência pode tornar-se igual ou mesmo maior do que a argamassa; Considerada a fase de resistência limite no concreto. 25 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana Universidade Estadual de Maringá Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil Aglomerantes Referência desta aula Mehta & Monteiro (1994), Capítulo

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