Betão como material de construção

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1 Materiais de Construção I Betão como material de construção Conceito de betão : Trabalhabilidade Durabilidade Resistência mecânica 2. Vantagens, Desvantagens. 3. Tipos de betões 5. Betão pronto. Conceito de betão como material de construção Definição: Betão é um material constituído pela mistura homogénea, devidamente proporcionada, de pedras e areia, com um ligante hidráulico, água e, eventualmente, adjuvantes. A propriedade que os produtos da reacção do ligante com a água têm de endurecer, confere à mistura uma coesão e resistência que lhe permite servir como material de construção. 2 1

2 Betão: Mistura homogénea, devidamente proporcionada (ligante hidráulico + pedras + areia + água + adjuvantes) 1 : 2 : MPa 1c + 2a + 3p + H 2 O = H 1c + 2a + 3p + 2 O = 3 1. Propriedades fundamentais do betão 4 2

3 No ciclo de vida do betão emergem duas etapas distintas: 1.Betão Fresco 2.Betão Endurecido qualquer delas com propriedades específicas. De um modo geral exigir-se-á que factores como a trabalhabilidade, a resistência mecânica e a durabilidade sejam características essenciais a garantir num bom Betão, às quais estão intimamente ligadas outras propriedades como a homogeneidade, compacidade, impermeabilidade, etc.. 5 Macro Estrutura Betão Pedras Ligante hidráulico Areia Estrutura interna do Betão cristais coesivos Micro Estrutura Betão porosidades cimento não hidratado 6 3

4 Trabalhabilidade Ensaio de Abaixamento do Cone de Abrams (Slump test) Apiloamento do betão colocado Retirada do Cone de Abrams Medição do Abaixamento Dimensões do cone de Abrams 7 8 4

5 Trabalhabilidade Ensaio de Vibração de Compactação Vêbê Moldagem do cone Colocação da placa Assentamento do betão Exsudação é a tendência da água, o componente mais leve, a separar-se dos outros. É um caso particular da segregação. 9 Durabilidade É a capacidade que um betão tem em comportar-se de modo satisfatório frente às acções ambientais agressivas de carácter físico ou químico que o solicitem, e de proteger adequadamente as armaduras e restantes elementos metálicos incorporados na sua massa, durante o tempo de vida de serviço previsto para a estrutura. São factores essenciais para uma boa durabilidade: Relação Água/Cimento; Compactação e Cura; Espessura de Recobrimento Meio Ambiente 10 5

6 Durabilidade 11 Resistência Mecânica A resistência do betão pode ser avaliada em termos de esforços de compressão, tracção, flexão, corte, etc., sendo que, fundamentalmente, o controlo do comportamento mecânico deste material seja feito através de ensaios de rotura à compressão e nalguns casos também de flexão (pontes, estradas, etc.). Os factores principais que influenciam na resistência do betão são: Constituintes; Trabalhabilidade; Característica dos moldes; Compactação; Cura; Idade; Métodos de ensaio. 12 6

7 Resistência Mecânica

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9 2. Vantagens, Desvantagens Vantagens, Desvantagens Principais vantagens do betão: Facilidade e pouca energia subjacente à sua fabricação; Economia relativa de produção e manutenção face aos outros materiais; Disponibilidade de matérias-primas na natureza; Adaptabilidade arquitectónica que permite tomar inúmeras formas e encher espaços diversificados; Endurecimento rápido e resistência mecânica às solicitações correntes (particularmente compressão e flexão); Incombustibilidade; Associação privilegiada ao aço, formando o betão armado e o betão pré-esforçado, que lhe dão extraordinária resistência aos esforços de tracção; Compatibilidade com outros materiais, permitindo novas soluções tecnológicas na construção. 18 9

10 1. 2. Propriedades Vantagens, Desvantagens fundamentais de um betão Desvantagens mais evidentes: Elevado peso próprio (da ordem de 2,4 t/m 3 ); Baixo poder de isolamento térmico; Dificuldade e custo na destruição e recuperação das obras que necessitem de ser demolidas; Sensibilidade às variações higrotérmicas; Aumento das deformações dos elementos, com o decorrer do tempo de sujeição às cargas instaladas (Fluência) Tipos de betões 20 10

11 3. Tipos de betões Os betões podem ser classificados de acordo com o tipo de ligante utilizado na sua confecção (cimento, betume, resina, etc.) ou com a sua massa volúmica (dependendo do tipo de inerte incorporado, visto que este constituinte ocupa cerca de 80% do volume do betão). Os tipos mais comuns são: Betões Leves Betões Pesados Betões Especiais Tipos de betões Betões Leves Usados na pré-fabricação ou como material de enchimento, devido as suas propriedades essenciais: Leveza (até 1,8 t/m 3 ); Bom isolamento térmico; Facilidade de serem trabalhados após o endurecimento (menor resistência mecânica que os betões tradicionais). Exemplos: Betões de argila expandida; são obtidos através da incorporação de grânulos arredondados de argila cozida a altas temperaturas (1100ºC). Estes betões apresentam uma massa volúmica entre 600 e 1000 Kg/m 3. Betão celular autoclavado; é constituído por uma massa fluida homogeneizada de cal gorda, cimento portland, areia siliciosa, pó de alumínio e água, que devido à reacção entre a cal e o alumínio, provoca a libertação de bolhas de hidrogénio aumentando de volume e adquirindo estrutura celular, com bolhas ou células esféricas de diâmetro variando entre 0,1 e 0,3 mm que não comunicam entre si. Betão de escória de alto-forno; é constituído por um granulado inerte de escória do altoforno, arrefecida, de forma a obter uma estrutura esponjosa, com massa volúmica entre 500 e 900 Kg/m 3. Betão sem finos; é um betão sem areias, com aspecto cavernoso, nos quais se utilizam apenas agregados grossos (Ø 10 a 30 mm) e pasta de cimento. Não têm fissuração e são pouco higroscópicos (ou seja, são permeáveis) devendo ser convenientemente revestidos. Têm em média 1400 a 1600 Kg/m 3 e 50% da resistência do betão corrente

12 3. Tipos de betões Betões Pesados Possuem massa volúmica superior a 2,5 t/m3, usados sobretudo para elementos protegidos contra as radiações (aceleradores de partículas, reactores nucleares, produtos radioactivos, etc.). Para obter estes betões recorre-se à substituição dos inertes correntes por outros mais densos, à base de barita (sulfato de bário), magnetite (óxido de ferro), detritos de aço, etc.. No seu fabrico há que atender ao perigo de segregação e a eficácia da vibração. Os moldes terão que ser obviamente mais robustos e estanques, levando a um betão mais caro que o comum Tipos de betões Betões Especiais Exemplos: Betão Ciclópico; usa-se principalmente em grandes maciços, como sejam fundações de grande volume, não só por razões de ordem económica, como também para reduzir ao mínimo o aumento de temperatura resultante da hidratação do cimento. Este betão consiste na adição de pedras de grandes dimensões, arrumadas à mão numa proporção da ordem dos 30 a 40% do volume de betão, de modo que o intervalo possa ser preenchido por betão corrente. Betão de Ar Controlado; é um tipo de betão que possui no seu interior uma grande quantidade de bolhas de ar microscópicas, encerradas em células de 150 a 300 mícron de diâmetro, cujo o volume total perfaz uma proporção de 3 a 5%. A retenção de ar faz-se durante a amassadura com a adição de determinados produtos (resinas sintéticas), sendo que, as bolhas de ar interrompem a circulação de água higroscópica, tornando-o impermeável. Apresenta grande resistência à acção de gelo e degelos sucessivos e às águas agressivas pelo que se emprega principalmente na construção de barragem de montanha e estradas e aeródromos sujeitos a temperaturas muito baixas

13 4. Betão armado e pré-esforçado 25 Conceitos de Betão armado e pré-esforçado BETÃO AÇO ESFORÇOS 26 13

14 Betão armado Betão colocados entre reforços de aço formados respectivamente por barras chamados aços longitudinais e atravessados ou estribos que incorporam resistência de tração ao material. [Eu uso em elementos estruturais (vigas, lajes, colunas, telas, fundações, padieiras, paredes, etc] História - Em 1850: Lambort inventou para reforçar o betão com outros materiais na produção de um barco - Em 1854 Wilkinson e Monier eles reforçaram o betão durante 1ª vez com barras de aço e eles demonstraram a semelhança de ambos os materiais. - Depois de 30 anos de investigação, Wayss e Bauschinger eles expuseram os princípios básicos do betão armado cujo progresso deve a Melan, Hool e Turner em BETÃO + AÇO (Ordinario) = BETÃO ARMADO BETÃO + AÇO (Alta Resistencia) = BETÃO PRÉ-ESFORÇADO 28 14

15 Betão simples 29 Betão armado 30 15

16 Para aumentar resistência que diminui as seções dos elementos estruturais em resumo armado, comprimiu a técnica do betão pre-esforçado. Pre - esforçado: as armaduras de aço são tensionadas antes do forjada do betão 31 Pre - esforçado: as armaduras de aço são tensionadas antes do forjada do betão 32 16

17 Post - esforçado: as armaduras de aço são tensionadas depois do forjada do betão 33 Post - esforçado: as armaduras de aço são tensionadas depois do forjada do betão 34 17

18 35 Fases de produção: 1ª Seleção de componentes da mistura 2º Desígnio teórico da mistura 3º Ajustes práticos do desígnio 4ª Misturado 5ª Transporte 6ª Colocação: lançando ou projetou 7ª Compactassem 8ª Curado 9ª Desencofragen 10ª Manutenção 36 18

19 5. Betão pronto Betão pronto Betão Pronto Por betão pronto designa-se habitualmente a actividade de produção e transporte do betão através de camiões betoneiras (auto betoneiras) com função agitadora e/ou misturadora, de volumes de betão ( 6 m 3 /veículo) preparado em centrais fixas tecnologicamente habilitadas para confeccionar um material com a qualidade adequada ao tipo de estrutura e obra pretendidos, onde o mesmo vai ser incorporado 38 19

20 5. Betão pronto Betão Pronto; vantagens Melhoria da qualidade e segurança na construção; Maior rapidez da execução da obra; Redução dos custos da Não-Qualidade; Protecção ambiental e do consumidor; Procura da satisfação do utilizador