CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios Prof. Fábio Costa Magalhães CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND ESPECIFICAÇÕES E ENSAIOS versão 1.0

2 CAPÍTULO 1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS 1.1 INTRODUÇÃO Esta apostila visa apresentar, sob um aspecto prático, alguns conceitos fundamentais sobre o concreto de cimento Portland, suas propriedades, especificações e ensaios. As referências normativas de cada controle ou ensaio são apresentadas com o intuito de facilitar a aplicação profissional dos conceitos aqui expostos. Ao mesmo tempo, são oferecidas questões de conceituação teórica com o intuito de permitir o correto entendimento do conteúdo abordado. 1.2 OBJETIVOS Com a aquisição do conhecimento contido no presente documento, o aluno deverá ser capaz de diferenciar os diferentes tipos de concretos, suas aplicações e características. Também deverá ser capaz de realizar ensaios e a correta interpretação dos resultados referentes às propriedades do concreto, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. 1.3 CONCRETO O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo. Sua composição básica é cimento Portland, areia, brita e água. O concreto é um material que se adapta as mais diversas situações na engenharia e seu custo é relativamente baixo (quando comparado aos demais materiais de construção), tornando-o preferido por projetistas das mais diversas áreas da construção civil. À mistura de água, areia e cimento dá-se o nome de argamassa. Podendo ser considerado um concreto sem a adição de agregados graúdos (britas). Dependendo da necessidade de utilização, o concreto pode apresentar-se das mais diversas formas e classificações; variando resistência, consistência, cores, método de produção, entre outros. A seguir são apresentadas algumas classificações dos principais tipos de concreto: a) Quanto ao método de produção: 2

3 O concreto pode ser produzido diretamente na obra ou por empresas prestadoras de serviços de concretagem (concreteiras). No primeiro caso, denominado virado em obra V.O., os materiais são adquiridos, estocados e utilizados pelos colaboradores responsáveis pela aplicação do produto no próprio canteiro de obras. Normalmente são utilizadas betoneiras com capacidade de mistura variando entre 80 e 400 litros (Figura 1.1). Figura 1.1 Modelo de betoneira utilizada na dosagem de concreto em obra. A outra forma de produção de concreto é a realizada pelas chamadas centrais de concreto (concreteiras). Estas empresas produzem o denominado concreto dosado em central CDC. A produção do concreto nestas unidades industriais é normatizada pela norma NBR 7212 Execução de concreto dosado em central. As empresas de serviço de concretagem podem ser do tipo dosadora ou misturadora. As centrais dosadoras (Figura 1.2-a) são as mais encontradas, este tipo de instalação realiza a dosagem dos materiais, cabendo a mistura dos mesmos aos caminhões dotados de dispositivo de mistura, denominados caminhões betoneira CB (Figura 1.3-a). Estes caminhões são atualmente encontrados com capacidade para mistura de volumes entre 6 e 10 m³. São dotados de sistemas hidráulicos que produzem o giro do tambor misturador (balão); este balão é construído em aço, com pás misturadoras (facas) que produzem a mistura e permitem a descarga do concreto (Figura 1.3-b). As centrais misturadoras (Figura 1.2-b) possuem equipamentos estacionários capazes de misturar os materiais componentes do concreto, podendo este ser levado à obra através de caminhões basculantes. Em geral, os misturadores deste tipo de central possuem capacidade de produção de volumes entre 1 e 3 m³ em cada amassada. Normalmente a agilidade no processo de dosagem como um todo torna este método mais rápido quando comparada às centrais dosadoras, sobretudo nas obras que necessitam de grandes volumes de forma contínua. 3

4 Ponto de carga para CB (a) Compartimento de mistura (b) Figura 1.2 Exemplo de central dosadora de concreto (a) e central misturadora de concreto (b) (Adaptado: Indumix Brasil). 4

5 (b) (a) Figura 1.3 Modelo de caminhão betoneira para mistura e transporte de concreto dosado em central (a) e pás misturadoras (facas) do interior do balão (b) (Indumix Brasil). b) Quanto ao método de lançamento: O concreto pode ser lançado (descarregado) no local de utilização diretamente do caminhão betoneira (ou betoneira para concreto V.O.). Neste caso denomina-se lançamento do tipo convencional. O lançamento convencional pode ser auxiliado por carrinhos de mão, gericas, gruas ou elevadores. A outra forma de lançamento do concreto é através das denominadas bombas de concreto. Estes equipamentos realizam, através de tubulação, o transporte do concreto desde o caminhão betoneira até o local de aplicação. Estes equipamentos de bombeamento podem ser encontrados com ou sem o mastro (lança) distribuidor. Na existência do mastro estes são denominados bomba-lança (Figura 1.4). O serviço de bombeamento permite levar o concreto aos mais diversos locais da obra, possibilitando concretar estruturas de edifícios com vários andares de altura. 5

6 Figura 1.4 Bomba-lança de concreto (Revista Pisos Industriais). c) Quanto ao tipo de estrutura a ser executada: Dentre os tipos de construções mais executadas com concreto, podem-se destacar: o concreto armado, o protendido e o pré-moldado. O concreto armado é o tipo de concreto mais utilizado nas construções brasileiras. É denominado concreto armado aquele que possui no seu interior barras de aço formando malhas (armaduras). As armaduras destinam-se a compensar a deficiência do concreto em resistir à tração. No concreto armado as barras de aço são envolvidas pelo concreto que forma uma proteção à corrosão do aço. A aderência do aço ao concreto é fundamental para a qualidade da estrutura. O concreto protendido caracteriza-se por introduzir um estado prévio de tensões ao concreto através de uma compressão prévia da peça concretada. Esta protensão do concreto é obtida com a utilização de cabos de aço que são tracionados e fixados no próprio concreto. Este procedimento proporciona à estrutura uma maior eficiência em questões técnicas, tais como redução das dimensões das peças e capacidade de vencer vãos maiores devido ao maior desempenho mecânico do sistema após a protensão. 6

7 Figura 1.5 Exemplo de ponte em concreto protendido (ProtectProt). Uma estrutura fabricada em concreto pré-moldado é aquela em que as peças (vigas, pilares, blocos, lajes, entre outros) são concretados em formas em um local distinto do ponto onde o mesmo será utilizado. São estruturas que só são posicionadas no local de utilização depois de adquirir certa resistência mecânica. Seu uso é justificado pela possibilidade de produção em série de elementos estruturais com a utilização de uma mesma (ou um conjunto) de formas. Estas peças podem ser do tipo armado ou protendido, podendo ser produzidas na obra ou adquiridas de empresas especializadas na produção deste tipo de estrutura. Figura 1.6 Exemplo de construção em estrutura de concreto pré-moldado (VTN). d) Quanto às propriedades ou utilizações especiais requeridas: 7

8 Concreto Rolado ou concreto compactado com rolo (CCR): é um tipo de concreto geralmente utilizado na sub-base de pavimento ou em barragens que necessitam de grandes volumes de concreto como elemento de preenchimento. Constitui-se de uma mistura seca, apresentando baixo consumo de cimento e baixa trabalhabilidade abatimento inferior a 30 mm. A baixa trabalhabilidade deste tipo de concreto permite sua compactação com a utilização de rolo compressor, característica que lhe confere o nome. Figura 1.7 Execução de base de pavimento com CCR (Itambé). Concreto Resfriado: este tipo de concreto é produzido com adição de gelo na mistura em substituição de parte da água de amassamento. A dosagem deste tipo de concreto utiliza gelo previamente produzido e composto em forma de escamas. A introdução de gelo é justificada nas obras de grande volume de concreto, tais como barragens e grandes blocos de fundação. Sua introdução permite a redução da temperatura inicial proveniente das reações exotérmicas de hidratação do cimento (calor de hidratação). A elevação da temperatura do concreto produz tensões de origem térmica, sobretudo em grandes volumes. Reduzindo-se esta temperatura evitase que as tensões geradas ultrapassem a capacidade de resistência do concreto e ocasionem o aparecimento de fissuras. Concreto Auto Adensável (CAA): este tipo de concreto possui a característica de fluir com maior facilidade nas formas e entre as armaduras, preenchendo todos os vazios sem a necessidade do uso de equipamento vibrador. O fato deste tipo de concreto dispensar a vibração torna as obras que utilizam o CAA mais produtivas. Pela sua elevada fluidez, este tipo de concreto é indicado a peças com alta densidade de armadura. O maior benefício deste material é a obtenção de 8

9 excelente trabalhabilidade sem a perda da coesão 1 entre os MCC s. Este fato é obtido pela adição de aditivos superplastificantes e os modificadores de viscosidade. O primeiro proporciona ao concreto a alta fluidez, enquanto que o segundo possibilita o aumento da coesão, evitando a segregação dos materiais. Figura 1.8 Concretagem com CAA (Revista Téchne). Concreto Ciclópico: consiste em adicionar ao concreto convencional ainda em estado fresco pedras de mão (matacões). A primeira etapa da produção deste tipo de concreto é a dosagem de maneira convencional. Este concreto é então lançado nas formas, sendo posteriormente adicionados os matacões. Estes matacões apresentam dimensões de aproximadamente 10 cm, preferencialmente da mesma origem mineralógica das britas utilizadas na dosagem. As pedras maiores não compõem a dosagem do concreto, assim como não são misturadas junto com o mesmo fato que acarretaria em danos aos equipamentos de mistura. Figura 1.9 Pedra de mão, matacão (Itambé). 1 Coesão é a propriedade do concreto pela qual os MCC s permanecem misturados, isto é, não se desagregam (separam). 9

10 Este concreto tem seu uso indicado para grandes estruturas, sendo amplamente utilizado em fundações, barragens e muros de arrimo. Por questões construtivas, o concreto ciclópico não é indicado para estruturas de concreto armado. Concreto Submerso: são denominados concretos submersos aqueles que são aplicados na presença de água. Sua principal característica é dar maior coesão aos MCC s, evitando que estes se dispersem ao entrar em contato com a água. Este tipo de concreto é utilizado nas concretagens submersas em água, tais como tubulões, estacas perfuradas e paredes diafragmas. Figura 1.10 Execução de concretagem submersa com tubo tremonha (Costa Fortuna). Concreto Extrusado: este tipo de concreto é utilizado na execução de guias e sarjetas para arruamento urbano. Geralmente este tipo de concreto apresenta adição de brita 0, não utilizando britas de tamanho maior. Uma máquina extrusora é empregada na produção das peças de concreto extrusado, cujo abatimento utilizado é extremamente baixo, cerca de 20 mm. 10

11 Figura 1.11 Execução de guias de arruamento com concreto extrusado. Concreto Projetado: o concreto projetado é assim denominado pelo fato deste ser lançado através de um jato, sob pressão, sobre uma superfície, proporcionando compactação e aderência do mesmo a esta superfície sem a necessidade de uso de formas. Esta técnica é amplamente utilizada no revestimento de túneis e na contenção de encostas. Existem duas formas distintas de projeção deste tipo de concreto: por via seca (dry mix) e por via úmida (wet mix). O processo por via seca é assim denominado pelo fato de o concreto (agregados + cimento) ser levado à máquina de projeção no estado seco através de ar comprimido; no bico de projeção a água é então adicionada à mistura. No método por via úmida o concreto é preparado normalmente e então projetado pelo sistema de bombeamento. Figura 1.12 Aplicação de concreto projetado (LAN Consultoria). 11

12 Concreto Pesado: este tipo de concreto é obtido com a utilização de agregados graúdos de maior massa específica aparente, tais como hematita, magnetita e barita. A massa específica deste concreto (ver item 3.1 pág.26) deve ser superior a 2800 kg/m³. O concreto pesado apresenta maior proteção contra as radiações, sendo amplamente utilizado na construção de unidades médicas com câmaras de raio X ou gama. Outras aplicações deste material são as paredes de reatores atômicos e os contrapesos de guindastes e similares. Grout: é uma argamassa composta por cimento, areia, quartzo, água e aditivos. Caracteriza-se pela elevada resistência mecânica apresentada, possuindo característica de elevada fluidez. É muito utilizado na recuperação de estruturas, preenchimento de orifícios, fixação de equipamentos (chumbamento), entre outros. É comercializado em sacos, bastando a adição de água, mistura e aplicação. Figura 1.13 Utilização de grout para chumbamento (AECweb). Concreto Magro: este tipo de concreto se caracteriza pelo baixo consumo de cimento. Trata-se de um concreto sem fins estruturas, sendo utilizado em contra-pisos, lastros de fundação, bases de blocos, enchimentos, envelopamento de tubos, etc. 12

13 Figura 1.14 Exemplo de utilização de lastro de concreto magro para execução da armação de fundação (Engenharia e Protensão Ltda.). CAPÍTULO 2 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO 2.1 INTRODUÇÃO O conhecimento das características e propriedades do concreto, logo após sua dosagem, é de fundamental importância para garantir a qualidade da mistura e a correta aplicação do mesmo. Embora o concreto só tenha sua aprovação garantida com quatro semanas (28 dias) de idade, alguns requisitos precisam ser verificados quando este se encontra em estado plástico como condição de aceitação para a aplicação na estrutura. Dentre as propriedades mais comumente analisadas podem ser destacadas: 2.2 TRABALHABILIDADE 13

14 A trabalhabilidade é uma propriedade cuja definição ainda provoca divergências no meio técnico. Para MEHTA e MONTEIRO (2008), a trabalhabilidade determina a facilidade com que um concreto pode ser manipulado sem segregação nociva. Segundo NEVILLE (1997), um concreto é trabalhável quando pode ser adensado com facilidade, embora complemente que esta é uma definição muito simples para uma propriedade tão importante para o concreto. A trabalhabilidade de um dado concreto é função de características como a dimensão dos agregados, teor de argamassa, relação água/cimento, entre outros, embora este conceito seja mais subjetivo do que físico. Existem diversos métodos utilizados para mensurar a trabalhabilidade de uma determinada amassada de concreto, no entanto, a grande maioria baseia-se em dois critérios: a) medição da trabalhabilidade através da deformação do concreto fresco provocada pela aplicação de uma dada força sobre o mesmo; b) medição da trabalhabilidade através do esforço necessário para provocar no concreto fresco uma deformação pré-estabelecida. A trabalhabilidade do concreto é uma propriedade difícil de ser mensurada devido ao fato de esta apresentar influências externas, além das influências internas. Os fatores internos referem-se exclusivamente aos componentes do traço e sua dosagem. Nos fatores externos têmse as características da peça a ser concretada 2, a qualidade do serviço de concretagem, o transporte, a mistura, entre outros. Desta forma, não se tem um ensaio que determine diretamente a medida da trabalhabilidade do concreto, sendo propostas correlações desta com outras propriedades para obter informações úteis para a aplicação do material. Dentre os principais ensaios utilizados para este fim podem-se destacar: CONSISTÊNCIA A consistência é uma das propriedades mais importantes na especificação de um concreto. Este termo refere-se a propriedades intrínsecas da mistura em estado fresco, relacionadas com a mobilidade da massa e a coesão entre os materiais que o compõem. Desta forma, a consistência do concreto é um conceito intimamente relacionado com o grau de plasticidade 3 que este apresenta. 2 Densidade de armadura e geometria das peças, por exemplo. 3 A plasticidade refere-se à facilidade de um determinado material se deformar sob esforços externos. 14

15 DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA PELO ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE (NBR NM 67) A consistência é normalmente associada ao resultado do ensaio de abatimento do tronco de cone, conforme especificado na norma MERCOSUL NBR NM 67 Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Este ensaio consiste basicamente na determinação do assentamento do concreto adensado dentro de uma forma em forma de tronco de cone. O ensaio de abatimento do concreto, também conhecido como slump-test, tem seu resultado expresso em milímetros, e deve ser realizado a cada amassada de concreto como elemento de aceitação do mesmo antes do lançamento. Considerando-se uma uniformidade na dosagem dos materiais entre um determinado número de amassadas, o ensaio de abatimento pelo tronco de cone é usualmente utilizado para verificar a constância da relação água/cimento. O método da NBR NM 67 não se aplica a concretos com agregado graúdo de dimensão máxima superior a 37,5 mm. Nesta situação, o ensaio deverá ser realizado com a amostra de concreto que passa na peneira de abertura de 37,5 mm, conforme especificações da norma NBR NM 36 Concreto fresco Separação de agregados grandes por peneiramento. Este ensaio é amplamente realizado nas obras brasileiras, tanto pela exigência normativa quanto pela simplicidade do ensaio. Para a determinação da consistência é utilizado um conjunto de instrumentos apresentados na Figura 2.1. Figura 2.1 Conjunto para determinação de abatimento do tronco de cone: base plana, funil, cone tronco-cônico e haste socadora. 15

16 A metodologia de ensaio consiste em: - Retirar a amostra da betonada de concreto conforme NBR NM 33; - Umedecer o conjunto de cone e base metálica; - Posicionar o cone sobre a placa e calcá-la com auxílio dos pés (Figura 2.2-b); - Encher o cone em três camadas com altura uniformemente distribuída no cone; - Compactar cada camada com 25 golpes da haste de socamento (Figura 2.2-a); - Retirar o excesso de concreto e regularizar a superfície (Figura 2.2-b); - Retirar o molde verticalmente de forma cuidadosa em um tempo de aproximadamente 10 segundos; - Imediatamente após a retirada do molde, medir o abatimento, determinando a diferença entre a altura do molde e a altura média da massa desmoldada (Figuras 2.2-c, 2.2-d e 2.3); - O abatimento do concreto deve ser expresso em milímetros com aproximação de 5 mm. (a) (b) (c) (d) Figura 2.2 Determinação da consistência pelo ensaio de abatimento do tronco de cone NBR NM 67. Adensamento manual do concreto em camadas (a); regularização da superfície (b); retirada da forma (c) e medição do abatimento (d) (MAGALHÃES, 2009). 16

17 O abatimento de uma amassada de concreto determinado pelo ensaio deve ser o especificado na carta-traço 4, podendo apresentar a tolerância determinada pela norma NBR 7212 Execução de concreto dosado em central e apresentada na Tabela 2.1. Tabela 2.1 Tolerâncias para o abatimento (NBR 7212). Abatimento Tolerância de 10 a 90 mm ± 10 de 100 a 150 mm ± 20 acima de 160 mm ± 30 Medidas em milímetros Figura 2.3 Medida do abatimento segundo a NBR NM 67. A verificação da existência de coesão do traço de concreto pode ser verificada no momento da execução do ensaio de abatimento do tronco de cone. No momento da retirada da forma tronco-cônica, o concreto pode sofrer abatimento de distintas formas, conforme Figura 2.4. O ensaio abatimento que resultar em um concreto de forma distinta da apresentada na Figura 2.4-a 4 A carta-traço consiste em um documento contendo as especificações do concreto, tais como: resistência, proporção entre os materiais (dosagem), horário de mistura, agregado de maior dimensão, abatimento, entre outros. 17

18 deverá ser repetido; sendo que a repetição desta situação (Figuras 2.4-b e 2.4-c) indica que o concreto apresenta falta de coesão. Figura 2.4 Formas de abatimento: correto (a); cisalhamento (b) e desagregação (c) (NEVILLE, 1997) DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA PELO ESPALHAMENTO NA MESA DE GRAFF (NBR NM 68) A metodologia de verificação da consistência do concreto apresentada pela norma NBR NM 68 Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff é aplicável ao concreto cujo espalhamento seja 350 mm. Possui maior aplicabilidade em laboratório, embora seu uso não seja descartado nos canteiros de obras e concreteiras. Este ensaio é semelhante ao slump-test, conforme relatado a seguir. Após a coleta da amostra de concreto segundo a NBR NM 33, posicionar o molde em forma de tronco de cone, fixando-o manualmente à mesa de espalhamento e colocar o funil (colarinho). Realizar o enchimento do molde em duas camadas de mesma altura. Adensar cada camada com 10 golpes do soquete de forma uniformemente distribuída. Iniciar a desmoldagem da amostra de concreto 1 minuto após o adensamento, elevando o cone verticalmente em um tempo de (4 ± 1) segundos. Para a determinação do espalhamento deve-se proporcionar à mesa de Graff (Figura 2.5) os movimentos apresentados na NBR NM 68. Realizar a medição do espalhamento, em milímetros, com aproximação de 5 mm, com régua posicionada paralelamente aos lados da mesa, na posição onde foram obtidos os maiores diâmetros. 18

19 Figura 2.5 Conjunto de mesa de Graff para determinar a consistência do concreto: cone tronco-cônico, soquete de madeira e mesa. A consistência do concreto é a média aritmética dos dois diâmetros obtidos conforme a equação (2.1), expressa com aproximação de 5 mm. Onde: D é a consistência do concreto (mm); D = d 1 + d 2 2 d 1 e d 2 são os diâmetros medidos na mesa de Graff (mm). (2.1) A fluidez do concreto 5 também pode ser obtida através da mesa de Graff; através da equação (2.2): f = D d (2.2) Onde: f é a fluidez do concreto; D é a consistência do concreto, obtida pela equação (2.1); d é a medida da base maior do molde tronco-cônico, ou seja, 200 mm OUTROS ENSAIOS PARA A DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA DO CONCRETO 5 A fluidez do concreto caracteriza a sua propriedade de fluir dentro das formas e preencher todos os espaços. Característica importante dos CAA. 19

20 Existem outras metodologias utilizadas para obter um parâmetro acerca da consistência de determinada amassada de concreto. Cada análise possui características distintas e se adaptam a condições práticas diversas. a) Ensaio do Fator de Adensamento Este ensaio busca verificar a quantidade de trabalho necessária para adensar determinada amostra de concreto. Considera-se neste caso, que quanto mais plástico for o concreto, maior sua capacidade de adensamento para uma mesma condição. O fator de adensamento é definido como a relação entre a massa específica do concreto fresco obtida no ensaio e a massa específica do mesmo concreto após plenamente adensado. Esta metodologia é normatizada pelo ACI American Concrete Institute e utiliza o Aparelho de Granville (Figura 2.6). Figura 2.6 Aparelho de Granville para determinação do fator de compactação do concreto fresco por meio de queda livre. Uma amostra de concreto fresco é introduzida no cone superior do aparelho, que possui uma válvula na parte inferior. Esta válvula é aberta e o concreto flui até o segundo cone que tem sua válvula inferior aberta, fazendo com que o concreto chegue até o cilindro inferior cujo volume é pré-estabelecido. A próxima etapa é determinar a massa específica do concreto que chegou ao cilindro (m e ). Para o complemento do ensaio, deve-se determinar a massa específica do concreto na forma plenamente adensada através de haste de socamento ou vibrador mecânico (m a ). 20

21 O fator de adensamento é definido pela equação (2.3): Onde: Fa é o fator de adensamento; m e é a massa específica do concreto que chegou ao cilindro; m a é a massa específica do concreto plenamente adensado. Fa = m e m a (2.3) A Tabela 2.2 apresenta a relação entre o fator de adensamento e o abatimento do tronco de cone, especificando a trabalhabilidade da mistura. Tabela 2.2 Fatores de adensamento em relação à trabalhabilidade e ao abatimento do concreto fresco (NEVILLE, 1997). Trabalhabilidade Fator de adensamento Abatimento, mm Muito baixa 0,78 0 a 25 Baixa 0,85 25 a 50 Média 0,92 50 a 100 Alta 0, a 175 b) Ensaio do Consistômetro de Vebê Este ensaio possui aplicabilidade voltada aos concretos de mistura mais seca, tendo seu uso destinado apenas aos laboratórios devido à dificuldade de repeti-lo no campo. O aparelho empregado neste ensaio é constituído por um cone de slump-test que é colocado no interior de um cilindro fixado em uma mesa vibratória (Figura 2.7). O procedimento de ensaio consiste em colocar uma amostra de concreto no interior da forma tronco-cônica de forma semelhante ao método do slump. Após, a mesa vibratória é ligada, introduzindo um efeito que facilita o adensamento do concreto; mede-se o tempo necessário para este concreto passar da forma tronco-cônica para a forma cilíndrica (remoldagem). 21

22 Figura 2.7 Aparelho para medir consistência de concretos de mistura seca Consistômetro de Vebê. Ao contrário do slump-test, este procedimento não evidencia a capacidade de coesão do traço. O ACI apresenta as especificações e metodologias do ensaio, sendo a medida do índice de trabalhabilidade definida pela equação (2.4): Onde: V 1 é o volume inicial do concreto (do tronco de cone); V 2 é o volume final do concreto (do cilindro); t é o tempo necessário para a remoldagem, em segundos. IT = t. V 2 V 1 (2.4) c) Ensaio de penetração de bola (Bola de Kelly) Este é um ensaio, geralmente utilizado em campo, que consiste em determinar a profundidade atingida por uma bola normatizada (Figura 2.8) em uma amostra de concreto fresco, sob ação do seu peso próprio. O ACI estabelece as condições de ensaio e as especificações do instrumento (bola de Kelly). 22

23 Figura 2.8 Bola de Kelly (Kelly Ball) para medição da consistência do concreto. Este ensaio é um procedimento alternativo ao abatimento do tronco de cone, com a vantagem de poder ser realizado com o concreto no local onde o mesmo se encontra, sem a necessidade de retirar uma amostra específica para tal. Sua utilização é recomendada para verificar possíveis variações na quantidade de água de amassamento entre misturas distintas. A relação entre a medida determinada pelo abatimento e pela penetração da bola de Kelly é apresentada na Figura 2.9. Figura 2.9 Relação entre a penetração da bola de Kelly e o abatimento (NEVILLE, 1997). d) Ensaio de espalhamento (slump flow test) No caso de concretos que apresentam maior fluidez, o ensaio de abatimento do tronco do cone é utilizado de forma modificada. Ao invés de medir a altura adensada do concreto, o valor 23

24 medido é o espalhamento do mesmo. O procedimento adota os mesmos instrumentos do slumptest, sendo o resultado do ensaio a medida de dois diâmetros perpendiculares, conforme a Figura Figura 2.10 Etapas da determinação do slump flow test (Informativo Realmix). Este ensaio é amplamente utilizado na caracterização dos concretos auto-adensáveis no estado fresco. 2.3 EXSUDAÇÃO A exsudação é a tendência da água de amassamento subir para a superfície do concreto recém aplicado. Este fato é ocasionado pela incapacidade de retenção de água dos materiais componentes do concreto quando estes tendem a descer, pois a massa específica da água é menor do que a dos demais MCC s. Esta água, ao subir para a superfície, carrega parte das partículas mais finas do cimento, fato que forma uma película de nata de cimento. No princípio, a exsudação evolui de forma acentuada, porém, logo essa velocidade decresce acentuadamente até que a pasta de cimento apresente rigidez suficiente para evitar o processo de sedimentação. 24

25 Água emergindo na superfície Figura 2.11 Exsudação na superfície do concreto recém lançado. Durante a execução da obra, se a água proveniente da exsudação for remisturada durante o acabamento da superfície exposta da peça acarretará em uma superfície com pouca resistência ao desgaste. Esta situação pode ser evitada com o atraso das operações de acabamento, aguardando a evaporação da água da superfície. No entanto, se a evaporação da água da superfície do concreto for mais rápida do que a exsudação, pode ocorrer fissuração plástica (ver item 3.4.1). Esta fissuração ocorre quando a velocidade de evaporação é maior do que a velocidade de ascensão da água até a superfície. Temperaturas elevadas, exposição direta ao sol e ventos agravam esta manifestação indesejada. Piso e pavimentos executados em concreto tendem a apresentar maiores problemas de exsudação pelo fato de possuírem uma maior superfície exposta, propiciando uma maior ascensão e evaporação de água. Nestes casos, um acabamento mal realizado provoca a formação de lâminas superficiais de nata de cimento que depois de completado o processo de endurecimento, tendem a causar o efeito denominado de delaminação (Figura 2.12). A delaminação consiste no desplacamento de lâminas da superfície de peças concretadas. Normalmente este fenômeno ocorre quando o acabamento da superfície é realizado de forma prematura, fechando os poros do maciço do concreto e aprisionando a água que sobe por exsudação. Este aprisionamento faz com que a água exerça pressão sobre a superfície acabada, levando ao desplacamento. 25

26 Figura 2.12 Delaminação em piso industrial de concreto (Revista Pisos Industriais). A norma brasileira NBR Concreto Determinação da exsudação - prescreve dois métodos para a determinação da quantidade de água que exsuda de uma amostra de concreto fresco. Os métodos de ensaio diferem principalmente no grau de vibração ao qual a amostra é submetida. A exsudação pode ser amenizada com a utilização de um traço bem graduado, permitindo trabalhabilidade sem a necessidade de utilização de água de amassamento além da necessária para as reações. Agregados de granulometria mais contínua (bem graduados) e grãos em formatos menos angulosos. CAPÍTULO 3 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO O processo de endurecimento do concreto ocorre a partir do início da pega do cimento. As propriedades do concreto endurecido variam em função da idade e das condições a que o mesmo é submetido. Diversas são as características importantes do concreto neste estado, dentre os quais podem se destacar: 3.1 MASSA ESPECÍFICA A massa específica do concreto no estado endurecido é determinada segundo a norma NBR 9778 Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Os concretos endurecidos são classificados segundo sua massa específica como: a) Concreto normal: apresenta, quando seco em estufa, massa específica entre 2000 e 2800 kg/m³; 26

27 b) Concreto leve: apresenta, quando seco em estufa, massa específica entre 800 e 2000 kg/m³; c) Concreto pesado: apresenta, quando seco em estufa, massa específica superior a 2800 kg/m³. 3.2 RESISTÊNCIA AOS ESFORÇOS MECÂNICOS Atualmente, os projetistas estão especificando um número cada vez maior de propriedades do concreto em seus projetos. Isto se deve ao fato de cada vez mais, os engenheiros estarem buscando construir estruturas mais duráveis. Para FALCÃO BAUER (2000), o conhecimento das propriedades do concreto, de suas possibilidades e limitações são os elementos que permitem ao engenheiro escolher o material adequado para utilização nas obras. Na maioria dos casos, no entanto, a resistência é a única propriedade especificada para o concreto endurecido que é efetivamente controlada. Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008), isto ocorre devido à facilidade desta propriedade ser determinada. Os principais fatores que influenciam na resistência aos esforços mecânicos do concreto são: - relação água/cimento; - idade; - forma e graduação dos agregados; - tipo e consumo de cimento, entre outros RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO É sabido que, somente o controle da resistência à compressão não é capaz de identificar a qualidade do concreto, porém este se caracteriza como um parâmetro de elevada importância para garantir a segurança e a durabilidade das estruturas. O concreto é um material cuja capacidade de resistir aos esforços de compressão é bastante elevada, sobretudo quando esta propriedade é comparada com a resistência à tração. A verificação da resistência à compressão do concreto é determinada com base na norma brasileira NBR 5739 Concreto Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. A norma NBR 5738 Concreto Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova define as condições para a preparação dos corpos-de-prova a serem ensaiados. Nesta norma, são 27

28 definidos os principais parâmetros a serem considerados no momento de moldar os CP s, desde a escolha das dimensões, passando pela preparação das formas, adensamento, cura e identificação. A metodologia brasileira utiliza corpos-de-prova cilíndricos para determinar a resistência à compressão do concreto. Estes CP s podem apresentar-se nos diâmetros de 10, 15, 20, 25, 30 ou 45 cm; possuindo altura igual ao dobro do seu diâmetro. Na prática, os CP s de medidas 10 x 20 cm e 15 x 30 cm são os mais utilizados. Os corpos de prova podem ser adensados através de haste de socamento ou através de vibrador de imersão (Figura 3.1). A Tabela 3.1 apresenta o número de camadas para cada tipo de adensamento em função do corpo-de-prova utilizado. Figura 3.1 Exemplo de vibrador de imersão elétrico. Tabela 3.1 Número de camadas para moldagem de corpos de prova (Adaptado: NBR 5738). Dimensão Número de camadas em função do Número de golpes Tipo de corpode-prova básica 2 (d) tipo de adensamento 1 para adensamento mm Mecânico Manual manual Cilíndrico Para concretos com abatimento superior a 160 mm, a quantidade de camadas deve ser reduzida à metade da estabelecida. Caso o número de camadas resulte fracionário, arredondar para o inteiro superior mais próximo. 2 No caso dos CP s cilíndricos, a dimensão básica é o diâmetro da forma. A Figura 3.2 apresenta um exemplo de corpos-de-prova cilíndricos de concreto de dimensões 10 x 20 cm moldados e devidamente identificados para posterior rompimento. 28

29 Figura 3.2 Corpos-de-prova cilíndricos moldados segundo a NBR 5739 (MAGALHÃES, 2009). Após a moldagem dos corpos-de-prova do concreto, estes devem ser mantidos em câmara úmida ou imersos em água. A norma NBR 9479 Argamassa e concreto Câmaras úmidas e tanques para cura de corpos-de-prova especifica as condições deste processo, determinando a umidade relativa das câmaras úmidas e a temperatura em que a água deve manter no caso dos tanques de cura (Figura 3.3). Figura 3.3 Exemplo de tanque de cura de corpos-de-prova de concreto com controlador automático de temperatura (MAGALHÃES, 2009). 29

30 Após sujeito às condições prescritas na NBR 9479, os corpos-de-prova cilíndricos são capeados de forma a regularizar seus topos. Este capeamento é normalmente realizado através de enxofre aquecido, conforme mostra a Figura 3.4. Figura 3.4 Processo de capeamento de corpo-de-prova de concreto com enxofre aquecido. Alternativamente ao capeamento com enxofre, podem ser utilizados discos compostos de borracha (neoprene) devidamente confinadas em pratos metálicos como elemento regularizador dos topos dos CP s. Este procedimento permite maior agilidade no ensaio e reduz os riscos à saúde dos laboratoristas; por outro lado, tende a aumentar a variabilidade dos resultados. Figura 3.5 Esquema de utilização de discos de neoprene para rompimento à compressão de corpos-de-prova de concreto. 30

31 Outra opção para a regularização dos topos dos CP s antes do rompimento à compressão é a retificação dos topos. Este método consiste em retificar as duas faces do corpo-de-prova em um equipamento destinado exclusivamente para este fim (Figura 3.6) constituído por um rebolo abrasivo impulsionado por um motor elétrico. Figura 3.6 Retificadora de corpos-de-prova cilíndricos de concreto. Após a regularização dos topos dos CP s, os mesmos deverão ser rompidos à compressão em uma data especificada, com as tolerâncias de tempo prescritas na Tabela 3.2. Tabela 3.2 Tolerância para a idade de ensaio. Idade de ensaio Tolerância permitida (horas) 24 horas 0,5 3 dias 2 7 dias 6 28 dias dias dias 48 Nota: Para outras idades de ensaio, a tolerância deve ser obtida por interpolação. O carregamento de ensaio sobre o CP deve ser realizado de forma contínua, com velocidade de (0,45 ± 0,15) MPa/s. O carregamento só deverá ser cessado quando houver uma queda de força que indique a ruptura do CP. 31

32 (3.1): A resistência à compressão do corpo-de-prova de concreto é calculada através da equação Onde: f c = - f c é a resistência à compressão (MPa); - F é a força máxima alcançada na prensa (N); - D é o diâmetro do corpo-de-prova (mm). 4. F (3.1) π. D 2 Uma amassada de concreto terá sua resistência à compressão determinada em uma dada idade a partir do rompimento de dois corpos-de-prova de concreto moldados da mesma amostra e rompidos com a mesma idade. A resistência da amassada (exemplar) é dada pelo maior resultado de resistência individual dentre estes dois CP s. Em outras palavras, o menor valor dentre os dois CP s rompidos é descartado. O conceito de exemplar é definido como elemento de amostra constituído por dois corpos-de-prova da mesma amassada, moldados no mesmo ato, para cada idade de rompimento. Figura 3.7 Prensa para rompimento à compressão de corpo-de-prova cilíndrico de concreto e ruptura do concreto (MAGALHÃES, 2009). 32

33 Os tipos de ruptura que podem ocorrer em um corpo-de-prova submetido à compressão são apresentados pela norma NBR 5739, sendo exposto pela Figura 3.8. A verificação do tipo de rompimento é importante para aferir sobre a qualidade da moldagem dos CP s. As rupturas dos tipos F e G, geralmente apresentam dispersões significativas nos resultados de um mesmo exemplar. Tipo A Cônica e cônica afastada 25 mm do capeamento Tipo B Cônica e bipartida e cônica com mais de uma partição Tipo C Colunar com formação de cone Tipo D Cônica e cisalhada Tipo E Cisalhada Tipo F Fraturas no topo e/ou na base abaixo do Tipo G Similar ao tipo F com fraturas próximas capeamento ao topo Figura 3.7 Tipos de ruptura dos corpos-de-prova (Adaptado: NBR 5739). 33

34 3.2.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO Embora a resistência à tração do concreto não seja a propriedade de melhor desempenho deste material, sua mensuração faz-se fundamental em algumas situações como quesito de aceitação e de segurança das estruturas. Amplamente considerados nos cálculos de pavimentos e pisos industriais de concreto, a resistência à tração do mesmo vem sendo cada vez mais verificada em ensaios de laboratório e de campo, garantindo um controle de qualidade mais completo para as construções. Existem basicamente três métodos de determinação da resistência à tração do concreto, conforme apresentados a seguir: a) Resistência à tração direta O ensaio de tração direta consiste em um mecanismo de fixação que traciona uma peça padrão de concreto, semelhante aos ensaios de tração de aço destinado a construção. Este tipo de ensaio é raramente utilizado, principalmente porque os dispositivos de fixação do corpo de prova introduzem tensões secundárias difíceis de serem mensuradas e cuja influência não pode ser ignorada. A Figura 3.9 apresenta um modelo esquemático do ensaio de tração no concreto. Figura 3.9 Esquema de ensaio de tração direta do concreto. b) Resistência à tração por compressão diametral A resistência à tração obtida através de compressão diametral é outra forma de medir esta grandeza. Este método consiste em comprimir um corpo de prova cilíndrico ao longo de duas linhas axiais diametralmente opostas (Figura 3.10). Este ensaio é amplamente utilizado, visto que não necessita de grandes adaptações na prensa, e por utilizar as mesmas formas de corpos de prova de ensaios à compressão. 34

35 O ensaio de tração por compressão diametral é conhecido mundialmente como o ensaio brasileiro, uma vez que o mesmo foi desenvolvido no Brasil, em 1943, pelo professor Fernando Luiz Lobo Carneiro. (a) (b) Figura 3.10 Esquema de ensaio de tração direta do concreto (a) e dispositivo adaptador para rompimento sob compressão diametral em prensa hidráulica(b). A norma brasileira NBR 7222 Argamassa e concreto Determinação da resistência à tração por compressão diametral em corpos-de-prova cilíndricos especifica os métodos deste ensaio. A resistência à tração por compressão diametral é determinada através da equação (3.2): Onde: f t,d = 2. F π. d. L - f c.d é a resistência à tração por compressão diametral, com aproximação de 0,05 MPa; - F é a carga máxima obtida no ensaio (kn); - d é o diâmetro do corpo-de-prova (mm); - L é a altura do corpo-de-prova (mm). (3.2) c) Resistência à tração na flexão O terceiro método de ensaio da resistência à tração do concreto é a chamada determinação da resistência à tração na flexão. Este método consiste em romper corpos-de-prova prismáticos moldados de acordo com a norma NBR A Tabela 3.3 apresenta as condições de moldagem 35

36 destes corpos-de-prova em forma de prisma, conforme esta norma. A Figura 3.11 mostra um exemplo prático da moldagem de CP s prismáticos de dimensões 15 x 15 x 50 cm. Tabela 3.3 Número de camadas para moldagem de corpos de prova (Adaptado: NBR 5738). Dimensão Número de camadas em função do Número de golpes Tipo de corpode-prova básica 2 (d) tipo de adensamento 1 para adensamento mm Mecânico Manual manual Prismático Para concretos com abatimento superior a 160 mm, a quantidade de camadas deve ser reduzida à metade da estabelecida. Caso o número de camadas resulte fracionário, arredondar para o inteiro superior mais próximo. 2 No caso dos CP s prismáticos, a dimensão básica é a menor aresta da forma. Figura 3.11 Moldagem de corpos-de-prova prismáticos de concreto (MAGALHÃES, 2009). A norma brasileira NBR Concreto Determinação da resistência à tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos determina o procedimento de ensaio de tração na flexão. Este consiste basicamente em aplicar duas cargas linearmente distribuídas nos terços médios de um prisma, de modo a provocar tração na face inferior do CP. Esta face terá suas fibras tracionadas até a ruptura do concreto. Devido à forma de aplicação da carga de ruptura no elemento de concreto, o terço central da peça fica sob ação de flexão pura, não havendo efeitos 36

37 de esforços cortantes, como pode ser observado através de diagrama de esforços solicitantes (Figura 3.12). Figura 3.12 Diagrama de ensaio de tração na flexão segundo a NBR Este é um ensaio amplamente utilizado devido às propriedades importantes que o mesmo determina. Esta análise é mais comum na execução de pisos industriais de concreto, uma vez que ela reproduz parte dos esforços principais deste tipo de estrutura. A Figura 3.13 apresenta a execução do ensaio de tração na flexão e o plano de fratura após a aplicação da carga. (a) Figura 3.13 Rompimento à tração sob flexão de CP prismático (a) e detalhe do plano de (b) fratura no concreto (b) (MAGALHÃES, 2009). 37

38 A resistência à tração na flexão do concreto (f ctm ) pode ser determinada de duas formas distintas. Dependendo do local onde ocorre a ruptura, a norma NBR estabelece duas equações para o cálculo da resistência. As equações (3.3) e (3.4) referem-se, respectivamente, a rupturas ocorridas no terço médio e fora do terço médio da peça. f ctm = P. l (3.3) b. d 2 Onde: - P é a carga aplicada (N); f ctm = - l é a distância entre os cutelos de suporte (mm); - b e d são a largura e a altura média do CP (mm); 3. P. a b. d 2 (3.4) - a representa a distância entre a linha de ruptura e o apoio mais próximo (mm) RELAÇÃO ENTRE AS RESISTÊNCIAS DO CONCRETO As metodologias normatizadas e alguns autores estabelecem relações entre as resistências do concreto, apresentando correlações entre os resultados obtidos por distintos ensaios. Estas equações são muito úteis em situações nas quais uma das propriedades precisa ser estimada, porém não foi ensaiada. A norma brasileira NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento estabelece uma correlação direta entre o valor da resistência característica à compressão 6 (f ck ) do concreto e a sua resistência média à tração (f ctm ). f ctm = 0,30. f ck 2/3 (3.5) A mesma norma NBR 6118 prevê ainda, modelos de relação entre os três tipos de ensaio à tração do concreto; expressos pelas equações (3.6) e (3.7). 6 Valor de resistência à compressão acima do qual se espera ter 95 % de todos os resultados possíveis de ensaio. 38

39 f ct = 0,90. f ct,sp (3.6) f ct = 0,70. f ct,f (3.7) Onde: - f ct é a resistência à tração direta do concreto (MPa); - f ct,sp é a resistência à tração indireta ou por compressão diametral do concreto (MPa); - f ct,f é a resistência à tração na flexão do concreto (MPa). As equações anteriores mostram claramente que a resistência à tração medida através de esforço direto apresenta os menores resultados; os maiores valores são os da resistência à tração medida através da flexão. 3.3 PERMEABILIDADE E ABSORÇÃO DE ÁGUA O concreto é um material que, por suas características de constituição, apresenta vazios (poros) em seu maciço. Dentre os fatores que aumentam esta porosidade podem ser destacados: a) O fato de ser sempre necessário adicionar mais água do que o indispensável para a hidratação do cimento para proporcionar trabalhabilidade ao concreto. Esta água em excesso evapora, deixando vazios. b) Uma quantidade considerável de ar é incorporada ao concreto durante a mistura, resultando em vazios. Uma vez que estes poros formados no interior do concreto estabelecem ligações entre si, este se torna permeável a água. Não existe um concreto totalmente impermeável, porém o grau de permeabilidade do mesmo pode ser reduzido de forma a obter um elemento estrutural de maior qualidade. A permeabilidade é a propriedade que identifica a possibilidade de passagem de água através do concreto. Esta permeabilidade provoca diversas manifestações patológicas nas estruturas, uma vez que a água que penetra no concreto carrega substâncias que podem ser nocivas, sobretudo às armaduras no caso de concreto armado ou protendido. A corrosão da armadura é uma das principais causas de deterioração deste tipo de estrutura. O concreto que envolve a armadura deve servir como um elemento de proteção a esta, impedindo o ataque de agentes agressivos. Quanto menos permeável for o concreto maior será a durabilidade da peça. 39

40 A norma NBR Concreto endurecido Determinação do coeficiente de permeabilidade à água define o método de ensaio da permeabilidade do concreto através da percolação de água sob pressão. O método utiliza corpos-de-prova cilíndricos de concreto. Estes CP s têm seus topos jateados com jato de areia e suas superfícies laterais recebem uma camada de material de vedação. Este CP é colocado em uma câmara que deve ser preenchida com água destilada e deve garantir uma perfeita vedação. Esta câmara é fechada e submetida a uma pressão de ar, sendo verificada a vazão de entrada do ar de forma contínua (Figura 3.14). Este é um ensaio realizado em um período de, aproximadamente 500 horas, devendo ocorrer de forma ininterrupta. Figura 3.14 Esquema do aparelho de verificação da permeabilidade (NBR 10786). O coeficiente de permeabilidade é determinado pela equação (3.8): 40

41 Onde: K = Q. L A. H - K é o coeficiente de permeabilidade (cm/s); - Q é a vazão de entrada (cm³/s); - L é a altura do corpo-de-prova (cm); - A é a área da seção transversal do CP (cm²); - H é a altura da coluna de água correspondente à pressão utilizada (cm). (3.8) Outra propriedade importante em relação à porosidade do concreto é a absorção. Define-se absorção como o processo pelo qual o concreto retém água nos poros e condutos capilares. A norma NBR 9778 determina os métodos e condições de ensaio desta propriedade do concreto. Resumidamente: A porosidade do concreto refere-se a quantidade total de vazios existentes na peça; a absorção é função dos poros que possuem comunicação com as faces externas do concreto, enquanto que a permeabilidade indica a continuidade entre os vazios. 3.4 DEFORMAÇÕES O concreto é um material sólido que apresenta em seu interior vazios (poros) que são preenchidos por água ou por ar. Nas situações em que o concreto apresenta seus poros totalmente secos ou totalmente saturados, o concreto se comporta como um sólido comum. Por outro lado quando estes vazios apresentam-se parcialmente preenchidos por água, surgem tensões capilares nos poros do concreto que atribuem ao mesmo, deformações distintas das observadas em sólidos comuns. Este fato faz com que o concreto seja considerado um material pseudo-sólido. A variação do volume dos concretos são resultados de uma série de situações, dentre as quais podem ser destacadas: - variação do volume absoluto dos elementos ativos que se hidratam; - variação do volume dos poros internos, com água ou ar; - variação do volume de material sólido inerte (incluindo o cimento hidratado). 41

42 Entender o comportamento da variação volumétrica do concreto é de fundamental importância para evitar as possíveis fissurações que se apresentam como conseqüência deste fato. Estas fissuras se constituem em ponto frágil da estrutura, permitindo a entrada de agentes agressivos ao maciço de concreto e, em casos extremos, levar a estrutura ao colapso. As deformações no concreto podem ser agrupadas em duas classes: - Causadas por variações das condições do ambiente: variações de umidade e temperatura. Como exemplo, a retração. - Causadas por cargas externas: decorrência da aplicação de cargas às estruturas de concreto; podendo ser deformações imediatas (imediatamente após a aplicação) ou deformações lentas (fluência quando ocorrem ao longo do tempo, sob ação de um carregamento externo permanente) RETRAÇÃO A retração caracteriza-se por ser um processo de deformação (redução de volume) causada por variações das condições do ambiente. Dentre os principais tipos de retração podem ser destacadas: Retração autógena: é a deformação medida no concreto em um sistema fechado, não sendo consideradas entradas ou saídas de substâncias ao mesmo. Caracteriza-se pela redução de volume absoluto dos elementos ativos do cimento que se hidratam (produtos de hidratação). Em outras palavras, o volume dos produtos de hidratação é menor do que a soma dos volumes de água e do cimento que está sendo hidratado. Por vezes, este tipo de retração é chamado de autodessecação. Retração plástica: é a redução de volume do concreto observada após o concreto fresco ser colocado nas formas. Trata-se de um assentamento natural do maciço de concreto quando o mesmo ainda encontra-se no estado plástico. Como resultado desta retração tem-se o desenvolvimento de fissuras acima dos pontos de obstrução deste assentamento; como, por exemplo, sobre as barras de aço e os maiores grãos de brita. 42

43 Figura 31.5 Fissuração por retração plástica em concreto fresco (MEHTA e MONTEIRO, 2008). Dentre os fatores que contribuem para a retração plástica do concreto podem ser destacados: a exsudação, a perda de água por absorção na sub-base (lastro 7 ), nas formas ou nos agregados 8. Outras causas importantes são a perda rápida de água por evaporação e o inchamento ou assentamento das formas. Retração por secagem (ou hidráulica): e a redução do volume do concreto em decorrência da perda de umidade (água) do concreto. Esta retração pode ocorrer de forma irreversível ou reversível. A parte irreversível da retração ocorre na primeira etapa do ciclo de molhagem e secagem (cura 9 ), conforme pode ser observado na Figura A parcela de retração que pode ser recuperada nos ciclos de molhagem e secagem é denominada reversível e corresponde a uma fração menor da retração total por secagem. 7 Este fato mostra a importância da realização de um bom lastro de concreto magro como sub-base de fundações. No caso de pisos industriais de concreto, por exemplo, utilizam-se lonas plásticas para evitar a perda de água por absorção (pode ser observado na Figura 1.4). 8 Os agregados, sobretudo os graúdos, quando expostos ao sol ou a altas temperaturas apresentam grande potencial de absorção da água de amassamento. A aspersão de água para redução da temperatura e leve umedecimento dos grãos tende a reduzir este efeito. 9 Procedimentos realizados para manter as condições favoráveis de umidade e temperatura nas primeiras idades do concreto de forma a garantir a qualidade do mesmo. 43

44 Figura 3.16 Reversibilidade da retração por secagem (MEHTA e MONTEIRO, 2008). Retração Térmica: o aumento da temperatura do concreto durante as reações e a baixa capacidade de dissipação nos grandes maciços, fazem com que ocorra uma forte redução de volume durante o resfriamento do mesmo. A esta redução de volume dá-se o nome de retração térmica MÓDULO DE ELASTICIDADE Como fator complementar à importância da resistência do concreto tem-se a deformação conseqüente das tensões aplicadas na peça. A relação entre a tensão e a deformação de determinada estrutura (de concreto ou não) é fundamental no momento de se realizar um projeto estrutural. O concreto apresenta a propriedade de elasticidade dentro de certos limites de carregamento. Um material é dito elástico quando as deformações provocadas pela aplicação de uma dada carga são imediatamente revertidas depois de cessado o carregamento (tensão). A aplicação de um carregamento axial em corpos-de-prova padrões com incremento de carga ocorrendo de forma contínua, desde o zero até a ruptura, permite a construção de uma curva tensão-deformação do material. O diagrama tensão-deformação exibe, para a maioria dos materiais de construção civil, uma relação linear na região de comportamento elástico do material. Este fato mostra, por conseqüência, que o aumento na tensão aplicada provoca um aumento proporcional na deformação. A equação (3.9) foi determinada por Robert Hooke em

45 σ = E. ε (3.9) Onde: - σ é a tensão aplicada à peça; - ɛ é a deformação específica 10 do material; - E representa a constante de proporcionalidade, denominada Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young. No caso do concreto, a Lei de Hooke se aplica a valores limitados de tensão. Muitos autores estabelecem esta limitação em 30 % do valor de resistência que leva o concreto à ruptura (f c ). Quando a tensão aplicada ao concreto é superior a 30 % da resistência do concreto, este passa a ter um comportamento não-elástico, ou seja, parte da deformação provocada pela carga permanece depois de cessado o carregamento. A Figura 3.17 mostra a relação tensão-deformação típica do concreto sob tensão crescente. Pode-se observar que no princípio ocorre um crescimento linear das deformações com o carregamento. Nesta fase, quando cessada a solicitação, a deformação verificada desaparece comportamento elástico. A partir de um determinado momento (tensão de escoamento) o gráfico passa a não ser mais linear e neste caso, quando cessado o carregamento, parte da deformação permanece comportamento não-elástico. Figura 3.17 Relação tensão-deformação de material sob regime de tensão crescente (ABNT/CEB-18). 10 Quociente entre o alongamento ou encurtamento de determinado material durante o carregamento em relação à medida inicial da peça. 45