MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 ESTADO DE MATO GROSSO UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL ALINE DA SILVA NASCIMENTO, CARINA TRAMONTIN, KELLY DE MELLO LODI, LUANA JAQUELINE DE JESUS MENDES, MAYRA GARCIA MARCA MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL CONCRETO SINOP - MATO GROSSO 2017

2 Aline da silva nascimento, Carina Tramontin, Kelly de Mello Lodi, Luana Jaqueline de Jesus Mendes, Mayra Garcia Marca MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL CONCRETO Trabalho apresentado ao curso de bacharelado em Engenharia Civil, com o pretexto de obtenção de nota na disciplina de Materiais de Construção Civil, sob orientação da professora Karen Wrobel Straub Schneider. SINOP 2017

3 Introdução O concreto é o segundo material mais utilizado pelo homem depois da água, e seu consumo só tende a crescer nas realizações de construções no Brasil e no mundo. Ele é diretamente destinado à estrutura de concreto armado, protendido e projetado, e inúmeros outros tipos de concretos desenvolvidos de acordo com a necessidade e as dificuldades encontradas na Construção Civil e no projeto das edificações dos últimos tempos. É um aparato de construção resultante da mistura, em quantidades racionais, de aglomerante (cimento), agregados (pedra e areia) e água. Logo após a mistura o concreto deve possuir plasticidade suficiente para as operações de manuseio, transporte e lançamento em formas, adquirindo coesão e resistência com o passar do tempo, devido às reações que se processam entre aglomerante e água. Em alguns casos são adicionados aditivos que modificam suas características físicas e químicas. Porém por ser um material aparentemente fácil de ser produzido, é preciso levar em consideração diversos fatores na hora da sua produção e execução, como a versatilidade (facilidade no manejo, uma vez que o concreto é uma substância plástica - que pode ser moldada.), a durabilidade, a economia (é um dos materiais mais baratos e comumente disponível em todo o mundo) e a alta resistência à água, o que faz dele o material ideal para resistir à ação da água.

4 A Origem do Concreto Durante a passagem dos séculos, as pessoas se surpreenderam com a capacidade e versatilidade do concreto; grandiosas obras foram construídas, mas nem sempre foi assim. A história do concreto deve ser remetida à do cimento, seu principal componente e que produz a reação química de formação da pasta aderente, a qual torna o concreto tão eficiente. O cimento tem em sua antiga história, passagem pelas pirâmides do Egito, que utilizaram em sua concepção uma espécie de gesso calcinado, entra pela Roma e Grécia antigas, que aplicaram em seus monumentos uma massa obtida pela hidratação de cinzas vulcânicas e ganha desenvolvimento nas mãos do inglês John Smeaton, em suas pesquisas para encontrar um aglomerante para construir o farol de Eddystone em Com James Parker, que descobriu em 1791 e patenteou em 1796 um cimento com o nome de Cimento Romano, composto por sedimentos de rochas da ilha de Sheppel e ganha destaque com as pesquisas e publicações feitas pelo engenheiro francês Louis José Vicat, inventor do cimento artificial em Atribui-se a descoberta do concreto armado a Joseph- Louis Lambot, um agricultor francês, que em 1849 realizou a construção da primeira estrutura de concreto armado: um barco. Ele testou o barco em sua propriedade agrícola e realizou sua patente 1855, o mesmo ano em que foi apresentado na Feira Mundial de Paris. O projeto não teve grande repercussão, mas chamou a atenção de Joseph Monier, que vislumbrou a possibilidade de substituir os vasos de plantas ornamentais que até então produzia em madeira ou cerâmica, produtos que apodreciam ou quebravam com muita facilidade. Com o sucesso obtido, iniciou a produção de vários artefatos e estruturas de concreto armado, registrando várias patentes de cimento armados com ferro: de vasos de cimento para horticultura e jardinagem (1867), de tubos e tanques (1868), de painéis decorativos para fachadas de edifícios (1869), de reservatórios de água (1872), de construção de pontes e passarelas (1873 e 1875) e de vigas de concreto armado (1878). A primeira ponte de concreto armado foi construída por Monier em 1875, no castelo Chazelet. A grande contribuição de Monier foi, mesmo que de forma empírica e intuitiva, avaliar as características dos materiais para combiná-los de forma adequada, Monier percebeu que o concreto era facilmente obtido e moldado e tinha considerável resistência à compressão e ao esmagamento, porém apresentava deficiências em relação ao cisalhamento e à tração. Em 1886, o engenheiro alemão Gustav Adolf Wayss ( ) comprou as patentes de Monier para desenvolvê-las. Ele conduziu suas pesquisas para o uso do concreto armado como material de construção em sua empresa, a Wayss & Freytag. A firma Wayss & Freytag realizou, durante 20 anos, muitos ensaios para eliminar algumas dúvidas a respeito do novo material como: a umidade do concreto poderia causar a corrosão das barras de aço? Haveria aderência suficiente entre aço e concreto? Como seria tratada a diferença de deformação do concreto e do aço durante uma variação de temperatura? Desde então vários estudos foram realizados até que a desconfiança em relação ao material fosse superada. Hoje se sabe que a alcalinidade do cimento hidratado protege o aço contra a corrosão, que a aderência do aço e do concreto é boa e que o concreto e o aço têm o mesmo coeficiente de dilatação térmica.

5 Definição Material plástico, que é moldado de maneira a adquirir a forma desejada antes que desenvolva um processo de endurecimento, adquirindo resistência suficiente para resistir sozinho aos esforços que o solicitam. O concreto é o resultado da mistura de cimento, água, pedra e areia, sendo que o cimento ao ser hidratado pela água forma uma pasta resistente e aderente aos fragmentos de agregados (pedra e areia), formando um bloco monolítico. É um material bastante frequente na construção civil pela sua capacidade de resistir a grandes pressões de compressão. No entanto, o betão ordinário não suporta tão bem outros tipos de pressões, como a flexão ou a tração. Como tal, o concreto é usado em conjunto com o aço ou outras armações metálicas num composto, conhecido pelo nome de concreto armado. É frequente serem acrescentados alguns aditivos ao concreto para modificar as suas características. Entre eles, estão os impermeabilizantes, os corantes e os retardadores de presa, entre outros. Os edifícios residenciais, as pontes, os túneis e os canais são algumas das obras que se podem realizar com concreto ou concreto armado. O principal produtor de concreto do mundo é a China, seguida da Índia, dos Estados Unidos, do Japão e da Rússia, nesta ordem. Tipos de concreto Convencional Possui consistência seca e resistência que varia de 5,0 em 5,0Mpa, de 10,0 e 40,0Mpa. Lançado através de carrinhos de mão, gruas, etc.; além das obras é usado em peças pré-moldadas. Principais vantagens é uma obra mais durável e com maior qualidade além de reduções em custo e execução. Pavimento Rígido Deve ser resistente à tração na flexão e ao desgaste superficial. Tem fácil lançamento e execução, sendo aplicado em estradas e vias urbanas. Suas vantagens são maior durabilidade e luminosidade e redução em custos e manutenção. Protendido Possui a tecnologia da protensão que lhe imprime maior resistência à tração. A protensão é obtida através da utilização de aço de alta resistência, sendo tracionados e fixados no próprio concreto. Uma das vantagens é a redução no aparecimento de fissuras, menor dimensão das peças.

6 Concreto de Alto Desempenho O concreto de Alto desempenho, (CAD) é calculado para se obter elevada resistência e durabilidade. Com a utilização de adições e aditivos especiais, sua porosidade e permeabilidade são reduzidas, tornando as estruturas elaboradas com este tipo de concreto, mais resistentes ao ataque de agentes agressivos tais como cloretos, sulfatos dióxido de carbono e maresia (areia da prata). Normalmente elaborado com adições minerais tipo sílica ativa e metacaulim e aditivos superplastificantes. Os concretos assim obtidos possuem excelentes propriedades. É aplicado em obras civis especiais, hidráulicas em geral e em recuperações. As vantagens são: redução dos custos da obra e melhor aproveitamento das áreas disponíveis para construção. O CAD tem suas resistências superiores a 40 MPA, o que é de extrema importância para estruturas que necessitam ser compostas por peças com menores dimensões. Além do aumento na vida útil das obras, este concreto pode proporciona: desformas mais rápidas, diminuição na quantidade e metragem das formas, maior rapidez na execução da obra. Referência de projeto feito. Edifício Kuala Lumpur (Malásia 1997 om altura em torno de 450 m e emprego de concreto com resistência característica de 80 MPa. Concreto de alta resistência inicial O concreto de alta resistência inicial, como o nome já diz é aquele que tem a característica de atingir grande resistência, com pouca idade, podendo dar mais velocidade à obra ou ser utilizado para atender situações emergenciais. Sua aplicação pode ser necessária em indústrias de pré-moldados, em estruturas convencionais ou protendidas, na fabricação de tubos e artefatos de concreto, entre outras. O aumento na velocidade das obras que este concreto pode gerar traz consigo a redução dos custos com funcionários, com alugueis de formas, equipamentos e diversos outros ganhos de produtividade. A alta resistência inicial é fruto de uma dosagem racional do concreto, feita com base nas características específicas de cada obra. Concreto Projetado É um tipo de concreto que é lançado, projetado através de mangueiras especiais com uso de ar comprimido. Pode ser via seca ou úmida dependendo se o concreto for lançado com ou sem água no bocal de lançamento o que é controlado pelo operador. Também são utilizados aceleradores aditivos e aceleradores de pega. São utilizados para revestimentos de túneis, paredes, pilares, contenção de encostas, etc. A dosagem de cimento empregada em concreto projetado é a mesma utilizada nos concretos tradicionais, oscilando entre 300 e 375 kg/m3, embora haja casos em que se terá que utilizar dosagem de até 500 kg/m3. Deve-se, entretanto, utilizar agregados de tamanho superior a 10 mm para possibilitar a redução de cimento e com isso a diminuição da retração hidráulica. Isso faz com que o concreto projetado possa ser utilizado como material estrutural. A relação água/cimento deve variar entre 0,35 e 0,50 de forma a

7 garantir a aderência e a resistência do material. Podem ser utilizados aditivos nesse tipo de concreto, na proporção de 2 a 3%, de forma a diminuir a reflexão e aumentar a resistência, quais sejam aditivos aceleradores de pega, impermeabilizantes ou plastificantes. Concreto Leve Estrutural Os concretos leves estruturais têm como principal finalidade a redução de peso da estrutura mantendo as características de resistência à compressão. Podem ser obtidas densidades da ordem de a 1.800kg/m³ dependendo da resistência exigida e do tipo de agregado utilizado. Os concretos leves mais utilizados são os celulares, os sem finos e os produzidos com agregados leves, como isopor, vermiculada e argila expandida. Sua aplicação está voltada para procurar atender exigências específicas de algumas obras e também para enchimento de lajes, fabricação de blocos, regularização de superfícies, envelopamento de tubulações, entre outras. Concreto Armado Concreto armado é um tipo de estrutura que utiliza armações feitas com barras de aço. Essas ferragens são utilizadas devido à baixa resistência dos esforços de tração do concreto, que tem alta resistência à compressão. Em uma estrutura de concreto armado, o uso de aço em vigas e pilares torna-se indispensável. Dentre as principais vantagens do concreto armado está o fato de ser econômico, já que conta com matéria prima om custo não muito alto e da relativa rapidez na construção. Como é um material que necessita de equipamentos simples para preparo, transporte, adensamento e vibração, não exige mão de obra muito especializada. É uma estrutura durável, impermeável se dosada de forma correta e que resiste e que ao fogo, às influências atmosféricas, ao desgaste mecânico, ao choque vibrações. Porém, ele lembra que a solução também apresenta algumas desvantagens, como o peso elevado e a dificuldade para realizar reformas e demolições, que se tornam trabalhosas e caras. Para utilização do concreto armado no Brasil há duas normas técnicas principais. A ABNT NBR 6118, projetos de estruturas de concreto. Procedimento, é a norma que contém todas as informações necessárias para tomada de decisões na fase do projeto. Já a BMT NBR 14931, Execução de concreto traz as regras que devem ser respeitadas na fase de execução. Traço do concreto É a indicação de quantidade dos materiais que constituem o concreto: Os traços são indicados da seguinte maneira: 1:3:3, 1:3:4, 1:3:6, sendo que o 1º algarismo indica a quantidade de cimento a ser usado;

8 O 2º algarismo indica a quantidade de areia e o 3º algarismo a quantidade de pedra. Assim temos para o traço 1:3:3, um volume de cimento por três volumes da areia. A quantidade de água depende da umidade da areia, devendo-se lembrar que as argamassas e concretos com uma dosagem excessiva de água diminuem sua resistência. Procedimentos básicos de produção do concreto Dosagem é a indicação das proporções e quantificação dos materiais componentes da mistura, afim de obter um concreto com determinadas características previamente estabelecidas. A mistura ou amassamento do concreto consiste em fazer com que os materiais componentes (cimento, agregados, água e aditivos) entrem em contato íntimo de modo a obter-se um recobrimento de pasta de cimento sobre as partículas dos agregados. O transporte do concreto misturado até o local do lançamento deve ser feito o mais rápido possível para manter a homogeneidade e consistência necessárias. O concreto deve ser lançado o mais próximo possível da sua posição final, e o mais rápido possível após o amassamento. Não é permitido intervalo superior a duas horas entre o final do amassamento e o lançamento, mas sempre mantendo o concreto sob agitação. Se for realizada agitação mecânica, esse intervalo deverá ser contado a partir do final da agitação. Se forem utilizados retardadores de pega, o prazo poderá ser aumentado de acordo com as características do aditivo. De maneira nenhuma o lançamento poderá ser feito após o início da pega. O adensamento do concreto tem por objetivo a expulsão de bolsas de ar retidas no seu interior após o lançamento, favorecendo o preenchimento das fôrmas, o contato com a armadura e o rearranjo interno dos agregados. O adensamento mecânico é o método mais utilizado na grande maioria das obras, podendo ser feito por meio de vibração ou centrifugação. Para obter um bom concreto, o lançamento de uma mistura adequada deve ser seguido pela cura em um ambiente apropriado durante o endurecimento. Cura é a denominação dada aos procedimentos adotados para promover a hidratação do cimento e consiste no controle da temperatura e da entrada e saída de água do concreto. O objetivo é manter o concreto saturado, até que os espaços originalmente preenchidos com água na pasta de cimento fresca tenham sido preenchidos pela quantidade de produtos de hidratação do cimento. Ensaio de resistência do concreto A preparação do traço do concreto começa na balança, pesando a proporção de pedra (brita) que será misturada. Depois, as pedras são depositadas na betoneira. A mesma medição é feita com a água. Na sequência, ela é despejada na betoneira, que faz uma

9 primeira "lavagem" da brita. Enquanto isso, são pesados na balança a areia e o cimento, nas proporções indicadas para o traço do concreto. Primeiro, é despejada a areia e, depois, a proporção já pesada de cimento; a betoneira fica em funcionamento até que a mistura se torne bem homogênea. No piso nivelado e regular, são colocadas as fôrmas cilíndricas de aço para moldagem. Cada fôrma é preenchida até a metade e recebe 12 golpes de bastão padronizado para que a mistura se assente no fundo do molde. Depois, despeja-se a segunda camada de concreto, que recebe mais 12 golpes. O acabamento é padronizado e etiquetado, com data e número de série. A mistura descansa sobre o piso por 24 horas. O próximo passo é armazenar o corpo de prova na câmara úmida - onde ele deverá descansar (curar) sob condições controladas de umidade por sete, 14, 28 ou até mesmo 63 dias, dependendo do pedido do cliente, lembrando que o concreto atinge a sua resistência característica no 28⁰dia. Passado o tempo de cura estipulado para o ensaio, a peça sai da câmara úmida e vai para a retífica, onde terá suas superfícies de apoio polidas e niveladas. Outra forma de nivelar é com o uso de enxofre quente. O corpo de prova é depositado sobre uma peça cheia de enxofre em estado líquido que, ao esfriar, forma uma capa lisa e regular. Por fim, o corpo de prova é colocado na máquina de compressão axial, para o chamado rompimento - a máquina exerce pressão vertical sobre a peça até que se rompa, a força exercida é dividida pela área de topo do corpo de prova em cm², temos então a relação de kgf (exercido pela máquina) por cm², que para chegarmos ao Mpa, basta dividir este valor por 10. Assim, verifica-se a resistência máxima padronizada pelo traço de concreto ensaiado.

10 CONCLUSÃO Com o desenvolvimento acelerado das construções civis no Brasil e no mundo, julga-se como principal componente para esse contexto o concreto, pois a facilidade que este material proporciona para trabalhar é fundamental nas construções, tendo uma fácil locomoção, podendo ser aplicado em diversas situações diretamente no local desejado, que se adapta as necessidades exigidas. Ele como um material que possui as características de ser facilmente moldado por ser bem maleável antes de seu endurecimento, e também, por possuir grande resistência, é capaz de sustentar facilmente as bases de qualquer construção. O fato de possuir, também, a característica de poder ser pré-moldado nas alvenarias de diferentes formas e tamanhos, dando uma maior agilidade para obra, faz com que o concreto seja cada vez mais indispensável nas construções. Portanto, o concreto é um material brilhante e inovador, que proporciona de maneira em geral uma melhor trabalhabilidade para qualquer obra como um todo, onde cada vez mais é produzido com maior resistência e inovação no que diz respeito a investimentos para a sua sustentabilidade, onde passa a ser substituído 70% de areia natural por de fundição e 100% da pedra por escória de aciaria (resultante da transformação do ferro gusa líquido em aço), pois desta maneira já pode funcionar em pavimentações e diminui os seus impactos ambientais, tanto na poluição como na economia de recursos naturais.

11 Bibliografia Disponível em: Acesso em 15/05/2017. Disponível em: Disponível em: Disponível em: Disponível em: Disponível em: Acesso em 15/05/2017/. Disponível em: Acesso em 15/05/2017. Disponível em: Acesso em 15/05/2017. Disponível em: Disponível em: Disponível em: Acesso em 15/05/2017. Disponível em: Disponível em: Acesso em 15/05/2017.