PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO E ENDURECIDO MCC2001 AULA 2 e 3

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1 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO E ENDURECIDO MCC2001 AULA 2 e 3 Disciplina: Materiais de Construção II Professora: Dr. a Carmeane Effting 1 o semestre 2014 Centro de Ciências Tecnológicas Departamento de Engenharia Civil

2 2. PROPRIEDADES DO CONCRETO O concreto deve ser analisado nestas duas condições: fresco e endurecido. O concreto fresco é assim considerado até o momento em que tem início a pega do aglomerante período inicial de solidificação da pasta ( viscosidade da T pasta). O concreto endurecido é o material que se obtém pela mistura dos componentes, após o fim da pega do aglomerante pasta se solidifica completamente (resistência-anos).

3 2.1 Propriedades do concreto fresco TRABALHABILIDADE TEMPO DE TRABALHABILIDADE TEMPO DE PEGA COESÃO

4 TRABALHABILIDADE Características e condições que o concreto possui para ser adequadamente misturado, transportado, lançado e adensado de uma maneira fácil e sem perda de homogeneidade, para mínimo de vazios. se obter um concreto com um

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7 FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES INTERNOS Consistência: relação água/materiais secos; Traço: proporção cimento/agregados Granulometria: proporção agregado miúdo/agregado graúdo; Forma dos grãos: forma angulosa ou arredondada; Aditivos plastificantes

8 Seixo, arredondado e liso Rocha britada, alongada Rocha britada, equidimensional Rocha britada chata Agregado leve, anguloso e rochoso Agregado leve, arredondado e liso Fig Forma e textura da superfície das partículas de agregado graúdo [MEHTA,1994]. Maior resistência

9 FATORES QUE AFETAM A TRABALHABILIDADE FATORES EXTERNOS Tipo de mistura: manual ou mecânica; Tipo de transporte: caçambas, bombas, calhas; Tipo de lançamento: pequenas ou grandes alturas: pás, calhas; Tipo de adensamento: manual, vibratório, etc; Dimensões da peça a executar e armadura.

10 CONSISTÊNCIA É a relativa mobilidade ou facilidade de o concreto ou argamassa escoar. Em se tratando de trabalhabilidade está implícita a necessidade de que uma mistura seja estável, não segregue. Segregação: é a separação dos constituintes da mistura, impedindo a obtenção de um concreto com características uniformes razoáveis

11 Consistência é o maior ou menor grau de fluidez da mistura fresca. O principal fator que influi na consistência é, sem dúvida, o teor água/materiais secos (A%). Teor de água/materiais secos é a relação entre o peso da água e o peso dos materiais secos multiplicada por 100. A% = Pag x 100 Pc + Pm onde: Pag = peso da água Pc = peso do cimento Pm = peso do agregado miúdo + agregado graúdo

12 Em função de sua consistência, o concreto é classificado em: seco ou úmido - quando a relação água/materiais secos é baixa, entre 6 e 8%; plástico - quando a relação água/materiais secos é maior que 8 e menor que 11%; fluido - quando a relação água/materiais secos é alta, entre 11 e 14%. Um concreto de consistência plástica pode oferecer, segundo o grau de sua mobilidade, maior ou menor facilidade para ser moldado e deslizar entre os ferros da armadura, sem que ocorra separação de seus componentes. São os mais usados nas obras em geral.

13 CONSISTÊNCIA Existem duas formas de segregação: 1º) Os grãos maiores tendem a se separarem dos demais, quer depositando-se no fundo das fôrmas, quer quando se deslocam mais rapidamente, no caso de concretos transportados por calhas. Este tipo de segregação ocorre muito em concretos pobres e secos. 2º) Separação total da pasta. Este tipo de segregação ocorre em concretos com muita água

14 A segregação pode ocorrer também como resultado de vibração exagerada, devido a erros no lançamento ou transporte do concreto; A segregação pode causar: a) Enfraquecimento da aderência pasta-agregado; b) Aumento da permeabilidade; c) Diminuição de resistência mecânica.

15 Agregados com grande quantidade de partículas chatas e alongadas produzem concreto com péssima trabalhabilidade. Areias com módulo de finura em torno de 2,75 resultam em concretos trabalháveis. laboratório Areias com deficiência de material fino, produzem concretos áridos, difíceis de trabalhar.

16 A quantidade de finos deve ser a menor possível para evitar consumo excessivo de água e a conseqüente retração acentuada do concreto.

17 Mas a quantidade de finos deve ser tal que proporcione o argamassamento suficiente para se obter o acabamento superficial, o preenchimento interno entre os grãos e também a coesão necessária.

18 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST A natureza da obra, o espaçamento entre as paredes das fôrmas e a distribuição da armadura no seu interior impõem que a consistência do concreto seja adequada. Fixada a resistência, mediante o estabelecimento de determinado valor para a relação água/cimento, resta assegurar à mistura uma consistência compatível com a natureza da obra. O processo de determinação de consistência mais utilizado no Brasil, devido à simplicidade e facilidade com que é executado na obra, é o ensaio de abatimento conhecido como Slump Test.

19 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST O equipamento para medição consta de um tronco de cone - Cone de Abrams - com as medidas apresentadas na Figura 2.2. Figura 2.2. Cone de Abrams

20 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST Na elaboração do ensaio, o cone deve ser molhado internamente e colocado sobre uma chapa metálica, também molhada. Uma vez assentado firmemente sobre a chapa, enche-se o cone com concreto em três camadas de igual altura. Cada uma dessas camadas é socada com 25 golpes, com uma barra de ferro de 5/8 (16 mm). Terminada a operação, retira-se o cone verticalmente e medese o abatimento da amostra conforme ilustrado na Figura 2.3.

21 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST Figura 2.3. Esquema do Slump Test.

22 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST

23 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST Fig Ensaio de abatimento de tronco de cone [EFFTING,2004].

24 ENSAIO DE ABATIMENTO SLUMP TEST Segundo a NBR 6118, a consistência do concreto deve estar de acordo com as dimensões da peça a ser concretada, com a distribuição da armadura no seu interior e com os processos de lançamento e adensamento utilizados. As Tabelas 2.1 e 2.2 fornecem indicações úteis sobre os resultados do Slump Test.

25 CLASSIFICAÇÃO DO CONCRETO FRESCO QUANTO AO ABATIMENTO Tabela 2.1. Abatimento recomendado para diferentes tipos de obras.

26 CLASSIFICAÇÃO DO CONCRETO FRESCO QUANTO AO ABATIMENTO Tabela 2.2. Índices de consistência do concreto em função de diferentes tipos de obras e condições de adensamento.

27 2.2 Propriedades do concreto endurecido

28 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO

29 MASSA ESPECÍFICA A massa específica do concreto endurecido depende do adensamento e dos agregados utilizados na mistura. Concreto não adensado: 2100 kg/m³ Concreto comprimido: 2200 kg/m³ Concreto socado: 2250 kg/m³ Concreto vibrado: 2300 a 2400 kg/m³

30 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA a) Fator água/cimento

31 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA b) Tipo e teor de cimento (finura, composição química); c) Água: deve estar sem impurezas; d) Agregados: aderência à pasta de cimento (rugosidade, tamanho dos grãos)

32 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA e) Cura: A função da cura é manter o concreto saturado, ou o mais próximo possível da saturação, até que o espaço ocupado pela água da pasta do cimento tenha sido preenchido, no volume desejado, pelos produtos da hidratação do cimento. f) Grau de hidratação.

33 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Quanto à RM do concreto endurecido, ou seja, a sua capacidade de resistir às diversas condições de carregamento a que possa estar sujeito quando em serviço, destaca-se a resistência à compressão, à tração, à flexão e ao cisalhamento. O processo de endurecimento dos concretos à base de cimento Portland é muito longo, podendo levar mais de dois anos. Com a idade o concreto endurecido vai aumentando a resistência a esforços mecânicos. Aos 28 dias de idade já adquiriu cerca de 75 a 90% de sua resistência total. É na RM apresentada pelo concreto endurecido 28 dias após a sua execução que se baseia o cálculo dos elementos de concreto.

34 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Resistência à compressão

35 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Chamamos de: fc = a resistência à compressão do concreto; ft = a resistência à tração simples no concreto; ft = a resistência à tração na flexão do concreto. A resistência à tração na flexão equivale, aproximadamente, à quinta parte da resistência à compressão do concreto; a resistência à tração simples é igual à décima parte da resistência à compressão do concreto, assim expressa:

36 (simples)

37 5%

38 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Tração simples Tração na flexão Chamamos de fck a resistência característica do concreto à compressão, que é a resistência adotada para fins de cálculo. Para a resistência à tração, a NBR 6118 permite a adoção, na falta de determinação experimental, dos seguintes valores:

39 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Sendo: fck = a resistência característica à compressão; ftk = a resistência característica à tração pura. temos que: (Tração simples)

40 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Para efeito de dosagem, a resistência adotada é chamada de fc 28 (resistência de dosagem), que corresponde a resistência média do concreto, ou seja, aquela que ocorre com probabilidade de 50%, a qual é superior ao fck e assegura a resistência à compressão determinada no projeto, no nível de probabilidade de 5%. Vários são os fatores que influem na RM do concreto, dentre os quais destacamos: fator água/cimento; idade; forma e granulometria dos agregados; tipo de cimento; condições de cura.

41 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA O fator água/cimento (x) é a relação entre o peso de água (Pag) e o peso de cimento (Pc) empregado no traço de um cimento. A resistência de um concreto depende fundamentalmente do fator água/cimento, isto é, quanto menor for este fator, maior será a resistência do concreto. Mas, deve-se ter um mínimo de água necessária para reagir com todo o cimento e dar trabalhabilidade ao concreto. Pode-se pois considerar a resistência do concreto como sendo função principalmente da resistência da pasta de cimento endurecida, do agregado e da ligação pasta/agregado.

42 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Quando se trata de resistência à compressão, a resistência da pasta é o principal fator. Por outro lado, é conhecida a influência da porosidade da pasta sobre a resistência do concreto. Como porosidade depende do fator água/cimento, assim como do tipo de cimento. Pode-se dizer que para um mesmo tipo de cimento a resistência da pasta depende unicamente do fator água/cimento. Este também é um dos principais fatores determinantes da resistência da ligação pasta/agregado.

43 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Quem primeiro reconheceu essa relação de dependência foi Abrams, em trabalho publicado em Baseando-se em pesquisas de laboratório, Abrams demonstrou que a resistência do concreto dependia das propriedades da pasta endurecida, a qual, por sua vez, era função do fator água/cimento.

44 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA A chamada Lei deabrams é assim expressa: onde: R = resistência do concreto; A e B = constantes empíricas; x = fator água/cimento.

45 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Atualmente, a expressão resulta da ajustagem de dados experimentais e tem larga aplicação na tecnologia do concreto, apesar de a influência das propriedades dos agregados não haver sido considerada na sua formulação. A Lei de Abrams pode ser utilizada para avaliar a resistência à compressão do concreto em função do fator água/cimento, ou, o que é mais comum no Brasil, para escolher o fator água/cimento apropriado à obtenção da desejada resistência à compressão.

46 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA A influência da idade na resistência mecânica do concreto está diretamente associada à resistência da pasta, que por sua vez é determinada pelo tipo de cimento. A resistência do agregado deve ser igual ou superior à resistência do concreto que se pretende fabricar. Com relação à ligação pasta/agregado, esta depende, basicamente, da forma, da textura superficial e da natureza química dos agregados.

47 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA A forma e a textura, podem alterar significativamente a área específica dos agregados, influindo diretamente na ligação pasta/agregado. Partículas que tendem à forma cúbica apresentam maior área específica do que as que se aproximam da forma arredondada. De igual modo, quando a textura superficial é rugosa, a resistência mecânica do concreto aumenta consideravelmente, sobretudo nos esforços de tração na flexão. O mesmo efeito é obtido quando se reduz a dimensão máxima característica do agregado graúdo.

48 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESIST. MECÂNICA Com relação à reatividade potencial, alguns agregados naturais contendo sílica hidratada e certas rochas carbonatadas, desenvolvem reações químicas de interação com os álcalis do cimento Portland. Em conseqüência, é possível produzir deteriorações por aumento de volume em estruturas submetidas a condições de umidade permanente. Outro fator da maior relevância na resistência final do concreto a esforços mecânicos é a cura - procedimento utilizado para favorecer a hidratação do cimento consiste no controle da T e no movimento da água de dentro para fora e de fora para dentro do concreto - visto que as condições de umidade e T, principalmente nas primeiras idades, têm importância muito grande para as propriedades do concreto endurecido.

49 Figura 1- topo de pilar de vertedouro de barragem afetado por RAA.

50 Figura 2- Detalhe de reação álcali-agregado: a seta indica a borda de reação circundando o agregado graúdo.

51 REATIVIDADE ÁLCALI-AGREGADO -RECIFE Quadro fissuratório provocado pela RAA, em bloco de sapata de um edifício residencial: recuperação destas estruturas é cara e complexa.

52 PERMEABILIDADE Facilidade com que um fluido pode escoar através de um corpo sólido. Tanto a pasta de cimento como os agregados têm alguma porosidade e, o próprio concreto contém vazios decorrentes da dificuldade de adensamento que variam de 1% a 10% da mistura.

53 PERMEABILIDADE A permeabilidade do concreto é menor quanto menor for a relação água/cimento. Quanto maior o grau de hidratação da pasta, com o passar do tempo, menor o espaço disponível para o gel e, conseqüentemente, menor a permeabilidade. Para que isso ocorra, é fundamental a cura do concreto.

54 PERMEABILIDADE Se o agregado de um concreto tem baixa permeabilidade a área onde o fluxo de água pode ocorrer é reduzida e, sua presença prolonga o trajeto do fluxo, forçando-o a circunscrever as partículas do agregado, contribuindo para a redução da permeabilidade.

55 PERMEABILIDADE Por se tratar de um material alcalino, o concreto é atacado em meios ácidos. A própria atmosfera dos centros urbanos pode constituir um meio agressivo, uma vez que a concentração de poluente provoca chuvas ácidas ou em dias de muita umidade, uma névoa com altos níveis de acidez.

56 DURABILIDADE As ações mecânicas, físicas e químicas atuando de forma isolada ou combinada por meio do intemperismo natural ou resultante de resíduos industriais, contribuem para a redução da vida útil do concreto. A redução da permeabilidade do concreto é uma medida importantíssima do ponto de vista do aumento da durabilidade do concreto. O emprego de cimentos resistentes a sulfatos e com baixos teores de C3A, também aumentam a vida útil do concreto.

57 DURABILIDADE

58 DURABILIDADE

59 RETRAÇÃO A retração do concreto é a redução do volume em razão da redução do teor de água. Quando a retração ocorre no concreto ainda fresco minutos após o adensamento, ela é chamada de retração plástica e freqüentemente é acompanhada por abertura de fissuras. A umidade do ar, a T, a velocidade do vento e o volume da concretagem são fatores que influenciam neste tipo de deformação.