Dosagem dos Concretos de Cimento Portland
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- Tiago Lombardi Gusmão
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1 (UFPR) (DCC) Disciplina: Dosagem dos Concretos de Cimento Portland Eng. Marcelo H. F. de Medeiros Professor Dr. do Professor Dr. do Programa de Pós-Graduação em Eng. de Constr. Civil Universidade Federal do Paraná (UFPR) ANO: 2017
2 Dosagem do concreto Conceito: Conjunto de procedimentos adotados para a determinação da composição do concreto (traço), expressa pelas proporções relativas (massa ou volume) dos materiais constituintes. Grupo de Materiais de Construção 2
3 Dosagem do concreto Objetivos: Encontrar a mistura mais econômica para a obtenção de um concreto com características adequadas às condições de serviço, empregando os materiais disponíveis. Grupo de Materiais de Construção 3
4 Dosagem do concreto Materiais passíveis de serem usados (DÉCADAS ATRÁS) 1. Cimentos 2. Agregados miúdos 3. Agregados graúdos 4. Água 5. Ar aprisionado Grupo de Materiais de Construção 4
5 Dosagem do concreto Materiais passíveis de serem usados (DIAS ATUAIS) 1. Cimentos 2. Agregados miúdos 3. Agregados graúdos 4. Aditivos 5. Adições 6. Pigmentos 7. Fibras 8. Água 9. Ar incorporado 10. Ar aprisionado Vários tipos Grupo de Materiais de Construção 5
6 1918: Duff A. Abrams Histórico Abrams Law: Dentro do campo dos concretos plásticos, a resistência aos esforços mecânicos, bem como as demais propriedades do concreto endurecido variam na relação inversa da relação água/cimento. Módulo de finura. Ensaio de abatimento do tronco de cone. Grupo de Materiais de Construção 6
7 Lei de Abrams f 1 cj a / c k2 - f cj = resistência à compressão a j dias de idade. - k 1 e k 2 = constantes que dependem da natureza dos materiais, da idade e das condições de cura. - a/c = relação água-cimento. k Histórico Grupo de Materiais de Construção 7
8 Lei de Lyse Histórico 1931: Inge Lyse - para materiais de mesma natureza, formato, textura e dimensão máxima característica, a massa de água por unidade de volume de concreto é o principal determinante da consistência do concreto fresco. m k k a / 3 4 c Grupo de Materiais de Construção 8
9 Lei de Lyse Em outras palavras: Relação Re lação água mistura seca Histórico Re lação c a / a c p Grupo de Materiais de Construção 9
10 Lei de Lyse Histórico água areia brita cimento água areia brita cimento Mesma consistência Grupo de Materiais de Construção 10
11 Aplicação da Lei de Lyse: Conheço o traço 1:2:3 com a/c = 0,60 Resolvi reduzir a relação a/ para 0,45 por questões de durabilidade do concreto. Porém, quero ter um concreto com a mesma fluidez. a / c 0,60 Re lação 0, 10 c a p a / c 0,45 Re lação 0, 10 c a p 1 a p Grupo de Materiais de Construção 11
12 Aplicação da Lei de Lyse: Conheço o traço 1:2:3 com a/c = 0,60 Resolvi reduzir a relação a/ para 0,45 por questões de durabilidade do concreto. Porém, quero ter um concreto com a mesma fluidez. Re sultado a p 3,5 Tem lógica? É possível saber qual o valor de a e de p individualmente? Grupo de Materiais de Construção 12
13 1948: Powers Histórico f c k 0,679 0,32 a / c n - f c = resistência à compressão (MPa). - a/c = relação água-cimento. - = grau de hidratação (entre 0 e 1). - n = cte que depende dos materiais (da ordem de 3). - k = cte que depende dos materiais (da ordem de 120). Grupo de Materiais de Construção 13
14 Aplicação da Lei Powers: Conheço o traço 1:2:3 com a/c = 0,60 Quero estimar a resistência à compressão que ele vai resultar em 28 dias. f c k 0,679 0,32 a / c n 120 0,679 0,7 0,32 0,7 0,6 3 Re sultado 23MPa Grupo de Materiais de Construção 14
15 Aplicação da Lei Powers: Conheço o traço 1:2:3 com a/c = 0,60 Quero estimar a resistência à compressão que ele vai resultar em 28 dias. Re sultado 23MPa CUIDADO!!! Isso é uma estimativa e como toda estimativa, tem imprecisão. Grupo de Materiais de Construção 15
16 1951: Petrucci Histórico Trabalhabilidade? Grupo de Materiais de Construção 17
17 Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM67) Molde usado Grupo de Materiais de Construção 18
18 PROCEDIMENTO Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM67) 1. Molhar o molde internamente para diminuir a influência do atrito do molde; 2. Manter o molde firme à base metálica colocando os pés sobre as saliências da base; 3. Preencher o molde em 3 camadas adensando cada camada individualmente com 25 golpes da haste padrão; Grupo de Materiais de Construção 19
19 PROCEDIMENTO 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1 a camada 2 a camada 3 a camada Grupo de Materiais de Construção 20
20 PROCEDIMENTO 4. Rasar a superfície com espátula ou colher de pedreiro; 5. Logo em seguida, erguer o molde deixando a massa de concreto abater pelo seu peso próprio; Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM67) Grupo de Materiais de Construção 21
21 6. Colocar o molde com o topo apoiado na base metálica e ao lado da amostra de concreto; 7. Com o auxílio de uma régua de aço e uma escala, medir o abatimento do tronco de cone. Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM67) PROCEDIMENTO Grupo de Materiais de Construção 22
22 Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM67) Medeiros (2014) Aulas UFPR Grupo de Materiais de Construção 23
23 Dosagem não experimental: O traço é fixado em bases arbitrárias, definidas pela experiência ou tradição. Obras de pequeno porte. Fundamentos Grupo de Materiais de Construção 24
24 Fundamentos Dosagem não experimental: Pode se basear em tabelas Grupo de Materiais de Construção 26
25 Fundamentos Dosagem não experimental: Pode se basear em tabelas Antigamente se referia a fck com a unidade kgf/cm 2 Hoje a unidade usual é MPa 1 MPa = 10 kgf/cm 2 Grupo de Materiais de Construção 27
26 Fundamentos Dosagem experimental (racional): O traço é fixado através de um estudo teóricoprático, para obtenção da mistura mais econômica a ser feita com os materiais disponíveis e que forneça um concreto com características adequadas às condições de serviço. Grupo de Materiais de Construção 28
27 Dosagem experimental: Resistência característica (f ck ): valor que tem a possibilidade de ser ultrapassado com 95% de probabilidade. Resistência de dosagem (f cj ): f cj = f ck + 1,65. s d Desvio padrão de dosagem (s d ). Fundamentos Grupo de Materiais de Construção 29
28 Traço: Em massa: Fundamentos Relação água/cimento 1 : a : p a/c ou 1 : m a/c Areia Pedra Agregados Cimento Grupo de Materiais de Construção 30
29 Traço: Fundamentos Nas dosagens em obra, os traços são convertidos em proporções adequadas ao volume desejado. Mudança de traço: massa/volume ou volume/massa: massa unitária Grupo de Materiais de Construção 31
30 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Massa Unitária: Fundamentos Grupo de Materiais de Construção 32
31 Traço: Pode ser em volume: Relação água/cimento Fundamentos Precisa ser em relação à massa de cimento!!! 1 : a : p a/c ou 1 : m a/c Pedra Areia Cimento Agregados Grupo de Materiais de Construção 33
32 Construção de diagramas de dosagem: f cj Método Ibracon Lei de Abrams 28 dias C (kg/m 3 ) a/c Slump 140 mm Lei de Molinari m (kg) Lei de Lyse Grupo de Materiais de Construção 34
33 Método semi-experimental Parte experimental Parte analítica (baseada em leis de comportamento do concreto Método Ibracon Lei de Lyse Lei de Abrams Lei de Molinari Grupo de Materiais de Construção 35
34 Agregados Método Ibracon Este método não exige conhecimento prévio sobre o agregado. Contudo, sob o ponto de vista da durabilidade: É conveniente contar com informações de ensaios prévios de laboratório RAA Presença de sulfatos Granulometria Presença de pó Grupo de Materiais de Construção 36
35 Método se baseia nos modelos de comportamento a seguir: Método Ibracon 1 1 a m Teor de argamassa seca H a / 1 c m Relação água/materiais secos Grupo de Materiais de Construção 37
36 Re sultado a p 3,5 Aplicação da Teor de argamassa seca: Lembram do exercício da Lei de Lyse? a/c = 0,45 É possível saber qual o valor de a e de p individualmente? (seria necessário saber o teor de argamassa!!!) Considerando α = 0,51 1 a 1 m 1 a 0,51 1 3,5 a = 1,3 b = 2,2 Grupo de Materiais de Construção 38
37 Método se baseia nos modelos de comportamento a seguir: Consumo de cimento/m 3 Método Ibracon C 1 c p p 1 b b a c C concreto 1 a p a / c Grupo de Materiais de Construção 39
38 Aplicação do Consumo de cimento: Aproveitando os traços da aplicação da Lei de Lyse: Traço Inicial: 1:2:3 com a/c = 0,60 Traço modificado: 1: 1,3: 2,2 com a/c = 0,45 Considerando: traço inicial kg / m traço 2 m mod ificado.250kg / 3 3 C concreto 1 a p a / c Grupo de Materiais de Construção 40
39 Aplicação do Consumo de cimento: Aproveitando os traços da aplicação da Lei de Lyse: Traço Inicial: 1:2:3 com a/c = 0,60 Traço modificado: 1: 1,3: 2,2 com a/c = 0,45 Considerando: C C traço inicial 348kg / m traço mod ificado kg / m 3 Consequência da redução da a/c? Grupo de Materiais de Construção 41
40 Passo a passo Método Ibracon 1 Escolher max do agregado graúdo compatível com os espaços disponíveis entre as armaduras e fôrmas do projeto estrutural. Brita 2: 25 mm Brita 1: 19 mm Brita 0: 12,5 mm Grupo de Materiais de Construção 42
41 Passo a passo Método Ibracon 1 Escolher max do agregado graúdo compatível com os espaços disponíveis entre as armaduras e fôrmas do projeto estrutural. NBR 6118/2014: d máx do agregado graúdo utilizado no concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento. d máx 1,2 x Espessura de cobrimento Grupo de Materiais de Construção 43
42 Passo a passo Método Ibracon 1 Escolher max do agregado graúdo compatível com os espaços disponíveis entre as armaduras e fôrmas do projeto estrutural. NBR 6118/2014: O espaçamento mínimo livre entre as faces das barras longitudinais devem ser : 20 mm; Diâmetro das barras do feixe; 1,2 vez a dimensão máxima do agregado graúdo. Grupo de Materiais de Construção 44
43 Medeiros (2006) Para evitar Medeiros (2006) Ninho de concretagem Grupo de Materiais de Construção 45
44 Passo a passo Método Ibracon 2 Escolher o abatimento compatível com a tecnologia disponível (depende da obra). Grupo de Materiais de Construção 46
45 NBR 6118/2014: Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon 3 Verificar os limites de relação a/c a ser atendido pela norma. Concreto Relação a/c (em massa) Classe de concreto (NBR 8953) Tipo Classe de agressividade I II III IV CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45 CA C 20 C 25 C 30 C 40 CP C 25 C 30 C 35 C 40 Notas: 1) o concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir os requisitos estabelecidos na NBR 12655; 2) CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado; 3) CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido. Grupo de Materiais de Construção 47
46 NBR 6118/2014 Grupo de Materiais de Construção 48
47 Passo a passo Método Ibracon 4 Estabelecer a resistência que se deseja alcançar na idade especificada (resistência de dosagem - f cj ). f cj f ck 1,65 Sd Resistência de dosagem NBR 12655/2015 Resistência característica Desvio Padrão de dosagem Grupo de Materiais de Construção 49
48 Método Ibracon Passo a passo: Onde eu uso cada termo? f ck Projeto Sd f cj Segurança (tratamento estatístico) Dosagem Grupo de Materiais de Construção 50
49 (freqüência) Universidade Federal do Paraná Passo a passo 5% 95% Método Ibracon Projetista adota f ck, a ser superado por 95% ou mais do concreto produzido e lançado na estrutura. f ck 1,65 S d f cj f c (resistência) Grupo de Materiais de Construção 51
50 Método Ibracon Sd NBR 12655/2015 Poderá ser conhecido se a obra possuir no mínimo 20 (vinte) resultados consecutivos dentro de um mês, em período anterior ao que se deseja fazer novo traço. (mesmos materiais e equipamentos similares) Neste caso não considerar Sd inferior a 2 MPa. Grupo de Materiais de Construção 52
51 Método Ibracon Sd NBR 12655/2015 Condição A (Vale para C10 até C80) Materiais dosados em massa e a água de amassamento é corrigida em função da correção de umidade dos agregados. Considerar Sd = 4,0 MPa. Grupo de Materiais de Construção 53
52 Método Ibracon Sd NBR 12655/2015 Condição B (Vale para C10 até C25) Cimento dosado em massa, água em volume com um dosador, agregados dosados em massa combinada com volume. Grupo de Materiais de Construção 54
53 Método Ibracon Texto da NBR 12655/2015 Grupo de Materiais de Construção 55
54 Condição B (Vale para C10 até C20) Método Ibracon Sd NBR 12655/2015 Cimento dosado em massa, água em volume com um dosador, agregados dosados em volume. A umidade do agregado miúdo é determinada e o volume do agregado miúdo é corrigido através da curva de inchamento. Grupo de Materiais de Construção 56
55 Condição B Considerar Sd = 5,5 MPa. Método Ibracon Sd NBR 12655/2015 Grupo de Materiais de Construção 57
56 Método Ibracon Sd NBR 12655/2015 Condição C (Vale para C10 até C15) Cimento medido em massa, agregados e água em volume, umidade dos agregados estimada e o volume da areia é corrigido. Considerar Sd = 7,0 MPa. Grupo de Materiais de Construção 58
57 Método Ibracon Texto da NBR 12655/2015 Grupo de Materiais de Construção 59
58 Passo a passo Método Ibracon 5 Escolher no mínimo 3 traços diferentes em massa seca de cimento:agregados que estejam próximos do traço resposta pretendido. 1 : m-1 1 : m 1 : m+1 ou Traço intermediário ou 1 : m-1,5 1 : m+1,5 Grupo de Materiais de Construção 60
59 Passo a passo 6 Acertar experimentalmente em laboratório, o proporcionamento (1:a:p) para o traço intermediário (1 : m). Com base na busca por: Relação ideal entre os materiais para atingir a trabalhabilidade especificada Teor ótimo de argamassa ( ) Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 61
60 Teor ótimo de argamassa? Método Ibracon O que é isso? Grupo de Materiais de Construção 62
61 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 63
62 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 64
63 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 65
64 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 66
65 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 67
66 Passo a passo 6 Acertar experimentalmente em laboratório, o proporcionamento (1:a:p) para o traço intermediário (1 : m). Teor ótimo de argamassa ( ) Método Ibracon Variar teor de argamassa de 0,02 em 0,02 até chegar no teor ótimo Grupo de Materiais de Construção 68
67 (Helene/Terzian, 1993) Universidade Federal do Paraná Método Ibracon Grupo de Materiais de Construção 69
68 Passo a passo 6 Acertar experimentalmente em laboratório, o proporcionamento (1:a:p) para o traço intermediário (1 : m). Corrigir o abatimento do tronco de cone (traço intermediário) Método Ibracon Medeiros (2014) Aulas UFPR Grupo de Materiais de Construção 70
69 Massa específica do concreto Método Ibracon Medeiros (2014) Aulas UFPR Grupo de Materiais de Construção 71
70 Massa específica do concreto Método Ibracon Medeiros (2014) Aulas UFPR Grupo de Materiais de Construção 72
71 Método Ibracon Massa específica do concreto Medeiros (2014) Aulas UFPR Grupo de Materiais de Construção 73
72 USP / Marcelo Medeiros (2004) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon 6 Acertar experimentalmente em laboratório, o proporcionamento (1:a:p) para o traço intermediário (1 : m). Moldar os corpos de prova para os ensaios em concreto endurecido Grupo de Materiais de Construção 74
73 Passo a passo Método Ibracon 7 Com o mesmo teor de argamassa ( ) do traço intermediário, confeccionar os demais traços para o mesmo abatimento. Moldar os corpos de prova para os ensaios em concreto endurecido Medeiros (2014) Aulas UFPR Grupo de Materiais de Construção 75
74 USP / Marcelo Medeiros (2004) Universidade Federal do Paraná Passo a passo Método Ibracon 8 Verificar as resistências e demais requisitos nas idades especificadas. Grupo de Materiais de Construção 76
75 Passo a passo 8 Construir o diagrama de dosagem para a família de concretos estudada. f cj Método Ibracon 28 dias C (kg/m 3 ) a/c Slump 140 mm m (kg) Grupo de Materiais de Construção 77
76 Você trabalha em uma Usina de Concreto e foi solicitado que você desenvolvesse o traço de um concreto de f ck = 20 MPa; Considere que esta empresa nunca trabalhou com diagramas de dosagem. Slump 10 ± 1 cm Materiais disponíveis: Cimento CP II-F 32; Brita 1; Areia natural. Estudo de caso: Grupo de Materiais de Construção 78
77 Estudo de caso: O controle de produção permite a pesagem dos materiais e o desconto da umidade presente nos agregados. (Sd = 4 MPa) f cj? f cj = f ck + 1,65 x Sd = ,65 x 4 = 26,6 MPa Grupo de Materiais de Construção 79
78 Estudo de caso: Relação a/c máxima, de acordo com a durabilidade, considerando a agressividade ambiental fraca: Considere classe de agressividade ambiental = I (relação a/c < 0,65) Teor de argamassa ideal encontrado + 2% de folga = 53% Grupo de Materiais de Construção 80
79 Estudo de caso: Número do traço T T T Traço em massa (1:m) 1: 6 1:5 1:4 Relação a/c 0,74 0,64 0,53 Abatimento (slump mm) Consumo de cimento (kg/m 3 ) Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) 20,32 24,74 27,92 Grupo de Materiais de Construção 81
80 teor agregado/cimento Resistência à compressão fc (MPa) C (kg/m3) 450 Consumo de cimento Relação a/c a/c (kg/kg) m (kg/kg)
81 Para f cj = 27 MPa a/c = 0,56 Para a/c = 0,56 m = 4,3 Para m = 4,3 C = 400 kg/m 3 Teor de argamassa: Estudo de caso: 1 a 1 m a = 1,81 b = 2,49 Grupo de Materiais de Construção 83
82 Estudo de caso: TRAÇO : slump 10±1 cm Resistência de projeto (f ck ) 20 MPa Resistência de dosagem (f cj ) 27 MPa Traço unitário total (1 : m) 1 : 4,3 Traço unitário individual (1 : p : b 1 ) 1 : 1,81 : 2,49 Relação a/c 0,56 Teor de argamassa seca 53 % Traço em massa para produzir 1 m 3 de concreto Cimento 400 kg Areia seca 724 kg Brita kg Brita 02 - kg Água (AT) 224 litros Aditivo - kg
83 ATIVIDADE CIMENTO AREIA TRAÇO INTERMEDIÁRIO MASSA MASSA 1:4,5 CIMENTO Acréscimo AREIA Acréscimo 1 : a : p Kg Kg 35 1 x x TEOR DE ARGAMASSA % MASSA BRITA Kg
84 Referências Bibliográficas HELENE P. R. L., TERZIAN P. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. São Paulo: PINI, SENAI, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR NM 67: Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. NBR NM 67. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto de cimento Portland Preparo, controle, recebimento e aceitação Procedimento. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto procedimento. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45: Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, Grupo de Materiais de Construção 86
85 Dá trabalho mas é divertido Medeiros (2014) Aulas UFPR
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