MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

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1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO de Oliveira, Arquiteta Urbanista

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3 DEFINIÇÃO Produto resultante do endurecimento de uma mistura, em determinadas proporções, de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e água. As funções da pasta (cimento + água) são:. dar impermeabilidade ao concreto;. dar trabalhabilidade ao concreto;. envolver os grãos;. preencher os vazios entre os grãos. As funções do agregado são:. reduzir o custo do concreto;. reduzir as variações no volume (diminuição das retrações);. contribuir com grãos com resistência superior ao da pasta.

4 TIPOS 1. Concreto Simples ou Hidráulico: Preparado com cimento, agregado graúdo, agregado miúdo e água. Tem grande resistência aos esforços de compressão, mas pequena resistência aos esforços de tração. Tubos de concreto simples

5 TIPOS 2. Concreto Armado: Possui elevada resistência, tanto aos esforços de tração como aos de compressão. Além do cimento, agregado graúdo, agregado miúdo e água, utiliza-se armadura ou ferragem (barras de aço). Colunas de concreto armado

6 TIPOS 3. Concreto Magro: É um concreto simples com reduzido teor de cimento. É mais econômico, mas deve ser usado quando não for exigido tanta resistência e impermeabilidade. Exemplos: Contrapisos e bases de fundações e pavimentos. Camada de concreto magro

7 TIPOS 4. Concreto Protendido: É o concreto onde, através da tração dos cabos de aço, é introduzido pré-tensões de tal grandeza e distribuição, que as tensões de tração resultantes do carregamento são neutralizadas a um nível ou grau desejado.

8 TIPOS 5. Concretos especiais:.concreto leves (porosos, aerados ou celulares; com agregados leves ou com agregados sem finos): Caracterizados pela baixa massa específica aparente em relação aos concretos normais ou tradicionais. Nas construções possuem baixo peso próprio e elevado isolamento térmico. O isolamento térmico é melhorado com o acréscimo da porosidade. O termo concreto leve é usado para concreto cuja massa é menor que kg/m3.

9 TIPOS 5. Concretos especiais:.concretos com aditivos: Concretos que faz uso de plastificantes, incorporadores de ar, superplastificantes, aceleradores ou retardadores de pega e endurecimento. O uso de plastificantes possibilita a redução da água para uma mesma trabalhabilidade, aumentando a resistência, ou a redução do teor de cimento, mantendo a resistência no mesmo valor. As bolhas de ar incorporado ao concreto atuam como um agregado fino adicional, que possui coeficiente de atrito nulo em relação aos grãos rígidos vizinhos, melhorando a plasticidade e a trabalhabilidade do concreto fresco.

10 TIPOS 5. Concretos especiais:.concretos massa: Utilizado em peças de grandes dimensões (barragens), sem armadura, caracterizado por baixos consumos de cimento, agregados de elevado diâmetro máximo, e com geração de baixa quantidade de calor de hidratação.

11 TIPOS 5. Concretos especiais:.concretos injetados ou coloidais: Obtido a partir da injeção de com uma argamassa, de modo a preencher os vazios de um agregado graúdo, colocado anteriormente nas formas.

12 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos à vácuo: A quantidade de água utilizada para misturar e adensar o concreto é maior do que a necessária para a hidratação do aglomerante. Para facilitar o lançamento emprega-se o teor de água adequado à trabalhabilidade desejada e posterior elimina-se a água em excesso, com relação as necessidades das reações químicas. A água é eliminada por sucção e ao mesmo tempo aplica-se uma forte compressão às faces externas do concreto. O procedimento consiste em aplicar sobre a massa uma placa rígida composta por treliças recobertas por um tecido forte e permeável, e sobre estas, outra parede repousando sobre borrachas, formando uma cavidade sobre o concreto.

13 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos à vácuo:

14 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos refratários: Quando o concreto tiver que suportar elevadas temperaturas ou mudanças térmicas é preciso um concreto especial, tendo o nome de refratário, onde as características próprias levam a um comportamento adequado naquelas temperaturas. O concreto normal perde suas qualidades a C, desagregando-se, pois os compostos hidratados do cimento perdem sua água de constituição. Para obter este tipo de concreto, deve-se usar cimento aluminoso como aglomerante e, como agregados, materiais refratários mais ou menos silícicos, para temperaturas pouco elevadas, mais aluminosos, para temperaturas maiores, e, agregados como o coridon, o carborundo, a cromita, a magnesita, entre outros, para temperaturas elevadas.

15 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos refratários:

16 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos ciclópicos: Concreto simples que contém pedra de mão.

17 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos projetados: Concreto transportado pneumaticamente através de uma mangueira e projetado sobre uma superfície a uma alta velocidade.

18 TIPOS 5. Concretos especiais:. Concretos de alta resistência: Concretos onde a resistência à compressão é superior a 40 MPa e peso normal de kg/m3.

19 TIPOS 5. Concretos especiais:.concretos de alto desempenho: Isto é conseguido através da atuação da microssílica na microestrutura do concreto. Com o uso da microssílica o concreto passa a ter : maior resistência à compressão, porosidade próxima de zero, maior resistência à abrasão e à corrosão química, maior adesão a outras superfícies de concreto e melhor aderência com o aço, dentre outras vantagens. Podemos citar entre outras aplicações as seguintes : Edifícios em concreto (por reduzir tempo de execução, aumentar a área útil, tornar a estrutura mais durável e proporcionar uma economia em torno de 20%); Pontes e viadutos (permite maiores vãos, rapidez de execução e aumento da vida útil, além de economia);

20 TIPOS 5. Concretos especiais:.concretos de alto desempenho: Soleiras de vertedouros de usinas Hidrelétricas (devido à sua boa resistência à abrasão); Pisos industriais (indicado por ter alta resistência à abrasão bem como a ataques químicos); Obras marítimas (por se tratar de um material com permeabilidade próxima de zero é fortemente indicado o seu uso em ambientes agressivos); Recuperação de estruturas (pela sua grande aderência a superfícies de concreto, dispensando a utilização de epóxi para união das superfícies); Peças pré moldadas (seu uso impõe agilidade à produção); Concreto projetado (elimina o problema da reflexão no concreto projetado).

21 TIPOS 5. Concretos especiais:.concretos de alto desempenho:

22 CLASSIFICAÇÃO Os concretos simples ou hidráulicos podem ser classificados: Quanto às propriedades dos aglomerantes: - Comum; - Moderado calor de hidratação; - Alta resistência inicial; - Resistentes à águas sulfatadas; - Baixo calor de hidratação.

23 CLASSIFICAÇÃO Os concretos simples ou hidráulicos podem ser classificados: Quanto ao tipo de agregados: - Leves: Quando são executados com agregados leves. Exemplos: Pérolas de isopor, argila expandida, etc.) - Pesados: Quando são executados com agregados pesados. Exemplos: Minérios de barita, magnetita e limonita. - Normais: Quando são executados com agregados normais. Exemplos: Areias quartizosas, britas graníticas.

24 CLASSIFICAÇÃO Quanto à consistência: - Fracamente Plásticos: Abatimento do tronco de cone (Slump) menor que 5cm; - Medianamente plástico: Slump maior que 5cm e menor que 15cm; -Fortemente plástico: Slump maior que 15cm. Quanto ao processo de mistura, transporte e lançamento: - Manual; -Mecânico. Quanto ao processo de adensamento: - Manual; - Mecânico (vibração, pervibração, centrifugação, jateamento).

25 CLASSIFICAÇÃO Quanto ao seu destino: - Estrutural; -Secundário. Quanto ao processo de dosagem: - Experimental; - Empírica. Quanto à textura: - Gordo: Quando possui elevado teor de argamassa; - Magro: Quando possui baixo teor de argamassa; - Rico: Quando possui elevado teor de cimento; - Pobre: Quando possui baixo teor de cimento.

26 PROPRIEDADES CONCRETO FRESCO Trabalhabilidade - De acordo com PETRUCCI (1983), é uma propriedade qualitativa que identifica a maior ou menor aptidão do concreto para ser aplicado com determinada finalidade sem perda de sua homogeneidade. - A consistência é um dos principais fatores que influenciam a trabalhabilidade. - A trabalhabilidade compreende duas propriedades essenciais: A Consistência ou Fluidez que é função da quantidade de água adicionada ao concreto, e a Coesão que é a medida da facilidade de adensamento e de acabamento, avaliada pela facilidade de desempenar e julgamento visual da resistência à segregação.

27 PROPRIEDADES CONCRETO FRESCO Trabalhabilidade - Os principais fatores que afetam e determinam a trabalhabilidade são: a) Fatores internos: - Consistência: Função da relação água/materiais secos (umidade do concreto); - Traço: Proporção relativa entre cimento e agregados; - Granulometria: Distribuição granulométrica dos agregados e proporção relativa entre eles; - Forma dos grãos dos agregados; - Tipo e finura do cimento.

28 PROPRIEDADES CONCRETO FRESCO Trabalhabilidade - Os principais fatores que afetam e determinam a trabalhabilidade são: b) Fatores externos: - Tipo de aplicação (finalidade); - Tipo mistura (manual ou mecânica); - Tipo de transporte (calhas, bombas, etc.), lançamento, adensamento e dimensões peças.

29 PROPRIEDADES CONCRETO FRESCO Exsudação - Forma particular de segregação, onde a água da mistura tende a elevar-se à superfície do concreto recentemente lançado. - Fenômeno causado pela incapacidade dos constituintes sólidos do concreto fixarem toda água da mistura, depende muito das propriedades do cimento. - O resultado da exsudação é o topo de cada camada de concreto tornar-se muito úmido e, se a água é impedida de evaporar pela camada que lhe é superposta, podendo resultar em uma camada de concreto poroso, fraco e de pouca durabilidade.

30 PROPRIEDADES CONCRETO FRESCO Exsudação A exsudação provoca: - enfraquecimento da aderência pasta-agregado e pasta-armadura; - aumento da permeabilidade; - formação da nata de cimento na superfície do concreto, precisando remove-la ao executar concretagem de nova etapa.

31 PROPRIEDADES CONCRETO ENDURECIDO Massa específica Massa da unidade de volume, incluindo os vazios. Varia principalmente com tipo de agregado utilizado. Valores usuais: - Concretos não-armados: 2.300kg/m3 -Concretos armados: 2.500kg/m3 * A massa específica fazendo-se uso de agregados leves é da ordem de 1.800kg/m3 e comagregados pesados é de 3.700kg/m3.

32 PROPRIEDADES CONCRETO ENDURECIDO Resistência aos esforços mecânicos: O concreto é um material que resiste bem aos esforços de compressão e mal aos de tração. A resistência à tração é da ordem de um décimo da resistência à compressão. Resiste mal ao cisalhamento devido as tensões de distensão que verificam-se nos planos inclinados. Os fatores que afetam a resistência mecânica são: a. Relação água/cimento b. Idade c. Forma e graduação dos agregados d. Tipo de cimento e. Forma e dimensões do corpo-de-prova f. Velocidade de aplicação de carga de ensaio g. Duração da carga

33 PROPRIEDADES CONCRETO ENDURECIDO Resistência aos esforços mecânicos: Resistência a compressão do concreto simples

34 PROPRIEDADES CONCRETO ENDURECIDO Resistência aos esforços mecânicos: Resistência a tração do concreto simples

35 PROPRIEDADES CONCRETO ENDURECIDO Resistência aos esforços mecânicos: Resistência a tração e a compressão do concreto armado

36 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 1. Fator água cimento - Principal fator a ser controlado quando se deseja atingir uma determinada resistência. A resistência do concreto é inversamente proporcional à relação água-cimento. O excesso água colocado na mistura para que se obtenha uma consistência necessária ao processo de mistura, lançamento e adensamento ocasiona, após o endurecimento, vazios na pasta de cimento. Quanto maior o volume de vazios, menor será a resistência do material. 2. Idade do concreto - A resistência do concreto progride com a idade, devido ao processo de hidratação do cimento que se processa ao longo do tempo. Em projetos, é usual utilizar a resistência do concreto aos 28 dias como padrão, após esta idade (para o cimento Portland Comum) o aumento de resistência é muito pequeno.

37 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 3. Forma e graduação dos agregados - Os concretos confeccionados com seixos rolados tendem a ser menos resistentes do que aqueles confeccionados com pedra britada, possuindo o mesmo fator água/cimento, devido a menor aderência pasta/agregado. Este efeito só é significativo para concretos de elevada resistência. A granulometria do agregado graúdo também influencia a resistência do concreto. Concretos confeccionados com britas de menor diâmetro tendem a gerar concretos mais resistentes, mantida a relação água/cimento.

38 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 4. Tipo de cimento - A composição química do cimento ( proporção de C3S e C2S) influenciam na resistência concreto, bem como a adição de escórias e pozolanas. Quanto mais fino possuir a mistura, maiores são as resistências iniciais do cimento. 5. Forma e dimensões do corpo de prova - Para o ensaio de resistência à compressão do concreto, utiliza-se o corpo-de-prova cilíndrico de 15cm de diâmetro por 30cm de altura. 6. Velocidade e aplicação da carga - Quando aplica-se velocidades maiores a tendência é gerara valores de resistências mais elevados. Em velocidades mais baixas existe um tempo maior para propagação de fissuras que ocorrem durante o carregamento, levando o corpo-de-prova ao colapso em níveis de carga inferiores. Portanto esta velocidade é normalizada (0,3-0,8MPa/s ou 530 a 1410kgf/s) no Brasil.

39 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 7. Duração da carga - Nas cargas de curta duração o concreto resiste a maiores níveis de carga, devido a velocidade da propagação das fissuras. 8. Resistência a tração - Propriedade de difícil determinação direta. Sua importância está ligada a alguns tipos de aplicação (exemplo dos pavimentos de concreto), devido a resistência à tração ser desprezada para efeito de cálculo.

40 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 9. Permeabilidade e absorção - O concreto é um material poroso. A interconexão de vazios de água ou ar poderá tornar o concreto permeável. As razões da porosidade são: - Quase sempre é necessário utilizar uma quantidade de água superior a que se precisa para hidratar o aglomerante, esta água ao evaporar deixa vazios. - Com a combinação química diminuem os volumes absolutos do cimento e água que entram na reação. - Durante o amassamento ocorre incorporação ar na massa.

41 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 9. Permeabilidade e absorção Para que se obtenha concretos com baixa absorção e permeabilidade, deve-se tomar as seguintes providências: - Utilizar baixos fatores água/cimento (aumentar o consumo de cimento ou utilizar aditivos redutores de água como plastificantes, superplastificantes e incorporadores de ar); - Substituir parcialmente o cimento por pozolanas (cinzas volantes, cinza da casca de arroz ou microssílica) para preencher os vazios capilares do concreto através da reação entre pozolana e hidróxido de cálcio liberado nas reações de hidratação do cimento. - Utilizar agregados com maior teor de finos, mas não de natureza argilosa.

42 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 9. Deformação - As variações de volume dos concretos são devido aos fatores citados a seguir: - Retração autógena: Variação de volume absoluto dos elementos ativos do cimento que se hidratam. - Retração plástica: Variação de volume do concreto ainda no estado fresco com a perda de água. - Retração hidráulica irreversível: Variação do volume de concreto endurecido pela saída de água dos poros capilares - Retração hidráulica reversível: Variação de água dos poros capilares devido a mudanças na umidade do ar. - Dilatação e retração térmica: Variação do volume do material sólido com a temperatura.

43 FATORES A SEREM CONTROLADOS NA PRODUÇÃO: 9. Deformação - As variações de volume dos concretos são devido aos fatores citados a seguir: - Cargas externas: A atuação de cargas externas originam as deformações imediatas e deformações lentas, estas últimas relacionadas também à perda de água dos poros capilares.

44 CONTROLE DA QUALIDADE DO CONCRETO Baseado na NBR12655/1996 Responsabilidade pela composição e propriedades do concreto: - Profissional responsável pelo projeto estrutural: registro resistência característica concreto fck (desenho e memórias do projeto); especificação de fck para etapas construtivas (retirada de cimbramento, aplicação de protensão ou manuseio de pré-moldados); especificação requisitos correspondentes à durabilidade da estrutura e de propriedades especiais do concreto (consumo mínimo de cimento, relação água/cimento, módulo de deformação estático mínimo na idade de desforma, etc.).

45 CONTROLE DA QUALIDADE DO CONCRETO Baseado na NBR12655/1996 Responsabilidade pela composição e propriedades do concreto: - Profissional responsável pela execução da obra: escolha modalidade preparo concreto; concreto preparado na obra é responsável pelas etapas de execução (dosagem, ajuste e comprovação do traço, armazenamento dos materiais constituintes, medidas dos materiais e do concreto e mistura) e pela definição da condição de preparo; escolha tipo de concreto, consistência, dimensão máxima agregado e outras propriedades de acordo com projeto e condições de aplicação, tipo de cimento, aceitação do concreto, cuidados requeridos pelo processo construtivo, retirada do escoramento.

46 CONTROLE DA QUALIDADE DO CONCRETO Baseado na NBR12655/1996 Responsabilidade pela composição e propriedades do concreto: - Responsável pelo recebimento do concreto: proprietário da obra ou responsável técnico pela obra; documentação comprobatória NBR (relatórios de ensaios, laudos e outros) devem estar no canteiro de obra, durante toda construção, arquivada e preservada pelo prazo legislação vigente, salvo concreto produzido em central.

47 PROCEDIMENTO E PLANO DE AMOSTRAGEM - Controle da qualidade, atuar em diferentes fases do processo de produção. - Verificar materiais no canteiro corresponde aos utilizados na dosagem: Cimento (mesma marca comercial e especificação), agregado miúdo (mesma granulometria), agregado graúdo (mesma dimensão máxima característica, origem mineralógica e forma dos grãos) e as quantidades relativas dos constituintes do concreto (traço). - Quando dosado em obra: Pelo menos uma vez dia verificar colocação materiais na betoneira. Quando concreto usinado: coleta de amostras e reconstituirão do traço recém misturado. Para cada tipo e classe de concreto colocado em uma estrutura realizar seguintes ensaios: - Consistência abatimento tronco de cone (Slump Test) NBR 7223 ou Espalhamento tronco de cone (Mesa de espalhamento) NBR 9606; Resistência à Compressão.

48 PRODUÇÃO DO CONCRETO A produção do concreto consiste em uma série de operações ou serviços executados e controlados (mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura) para que seja possível obter um concreto com as propriedades especificadas, de acordo com o projeto. a) Manuseio e estocagem dos materiais: - Cimento: Embalados em saco de papel, abrigados da chuva e umidades excessivas, as pilhas não devem ter mais do que 10 sacos em altura (a não ser que o tempo de estocagem seja inferior a 15 dias, admitindo-se pilhas de até 15 sacos de altura). Utilizar barracões, cobertos e protegidos, com estrados de madeira ou material equivalente, evitando o contato direto dos sacos de cimento. Período médio de estocagem: 30 dias.

49 PRODUÇÃO DO CONCRETO A produção do concreto consiste em uma série de operações ou serviços executados e controlados (mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura) para que seja possível obter um concreto com as propriedades especificadas, de acordo com o projeto. a) Manuseio e estocagem dos materiais: - Cimento: Embalados em saco de papel, abrigados da chuva e umidades excessivas, as pilhas não devem ter mais do que 10 sacos em altura (a não ser que o tempo de estocagem seja inferior a 15 dias, admitindo-se pilhas de até 15 sacos de altura). Utilizar barracões, cobertos e protegidos, com estrados de madeira ou material equivalente, evitando o contato direto dos sacos de cimento. Período médio de estocagem: 30 dias.pode ser de 60 dias em locais de clima seco, bastante reduzido em locais de clima úmido.

50 PRODUÇÃO DO CONCRETO

51 PRODUÇÃO DO CONCRETO - Agregados: Evitar segregação durante o lançamento das pilhas, pilhas de diferentes materiais devem estar bem separadas para evitar misturas que venham a interferir nas proporções da mistura final, evitar que o material contenha solos e outras impurezas. Durante o carregamento, evitar que a pá ou lâmina da carregadeira trabalhem muito rente ao solo. Com os agregados miúdos devem tomar cuidado para que enxurradas carreiem as parcelas finas. - Água: Não pode ter contaminação por materiais como açúcar, cloretos, ácido úmico, etc.

52 PRODUÇÃO DO CONCRETO

53 PRODUÇÃO DO CONCRETO b) Proporcionamento: De acordo com a dosagem em laboratório;

54 PRODUÇÃO DO CONCRETO c) Mistura: Manual ou Mecânica (Betoneiras);

55 PRODUÇÃO DO CONCRETO d) Transporte: Do local de amassamento para local de lançamento. Quanto à direção: horizontal, vertical e oblíquo. Pode ocorrer problemas durante o transporte: Hidratação do cimento, evaporação, absorção e trituração. Atualmente maior parte do concreto é lançado em estrutura de edifícios pelo processo de bombeamento. e) Lançamento: Colocar no ponto onde deverá permanecer definitivamente.

56 PRODUÇÃO DO CONCRETO f) Adensamento: Manual: Barras de aço (soquetes) e Mecânico: Vibrador, vibrador de forma e placa, réguas vibratórias, mesas vibratórias, centrifugação. g) Cura