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Detalhes sobre o método de produção do concreto de cimento portland, incluindo especificações e ensaios, utilizados na indústria. O texto aborda a obtenção da trabalhabilidade do concreto, os métodos de medição, a importância da coesão, e as influências na resistência mecânica. Além disso, são discutidos os métodos de determinação da exsudação e da permeabilidade à água.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de aula
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http://academico.riogrande.ifrs.edu.br/~fabio.magalhaes versão 1.
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios Prof. Fábio Costa Magalhães
Esta apostila visa apresentar, sob um aspecto prático, alguns conceitos fundamentais sobre o concreto de cimento Portland, suas propriedades, especificações e ensaios. As referências normativas de cada controle ou ensaio são apresentadas com o intuito de facilitar a aplicação profissional dos conceitos aqui expostos. Ao mesmo tempo, são oferecidas questões de conceituação teórica com o intuito de permitir o correto entendimento do conteúdo abordado.
1.2 – OBJETIVOS
Com a aquisição do conhecimento contido no presente documento, o aluno deverá ser capaz de diferenciar os diferentes tipos de concretos, suas aplicações e características. Também deverá ser capaz de realizar ensaios e a correta interpretação dos resultados referentes às propriedades do concreto, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido.
1.3 – CONCRETO
O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo. Sua composição básica é cimento Portland, areia, brita e água. O concreto é um material que se adapta as mais diversas situações na engenharia e seu custo é relativamente baixo (quando comparado aos demais materiais de construção), tornando-o preferido por projetistas das mais diversas áreas da construção civil. À mistura de água, areia e cimento dá-se o nome de argamassa. Podendo ser considerado um concreto sem a adição de agregados graúdos (britas). Dependendo da necessidade de utilização, o concreto pode apresentar-se das mais diversas formas e classificações; variando resistência, consistência, cores, método de produção, entre outros. A seguir são apresentadas algumas classificações dos principais tipos de concreto:
a) Quanto ao método de produção:
(a)
(b)
Figura 1.2 – Exemplo de central dosadora de concreto (a) e central misturadora de concreto (b) (Adaptado: Indumix – Brasil).
Compartimento de mistura
Ponto de carga para CB
(b)
(a) Figura 1.3 – Modelo de caminhão betoneira para mistura e transporte de concreto dosado em central (a) e pás misturadoras (facas) do interior do “balão” (b) (Indumix – Brasil).
b) Quanto ao método de lançamento:
O concreto pode ser lançado (descarregado) no local de utilização diretamente do caminhão betoneira (ou betoneira para concreto V.O.). Neste caso denomina-se lançamento do tipo convencional. O lançamento convencional pode ser auxiliado por carrinhos de mão, gericas, gruas ou elevadores. A outra forma de lançamento do concreto é através das denominadas bombas de concreto. Estes equipamentos realizam, através de tubulação, o transporte do concreto desde o caminhão betoneira até o local de aplicação. Estes equipamentos de bombeamento podem ser encontrados com ou sem o mastro (lança) distribuidor. Na existência do mastro estes são denominados bomba-lança (Figura 1.4). O serviço de bombeamento permite levar o concreto aos mais diversos locais da obra, possibilitando concretar estruturas de edifícios com vários andares de altura.
Figura 1.5 – Exemplo de ponte em concreto protendido (ProtectProt).
Uma estrutura fabricada em concreto pré-moldado é aquela em que as peças (vigas, pilares, blocos, lajes, entre outros) são concretados em formas em um local distinto do ponto onde o mesmo será utilizado. São estruturas que só são posicionadas no local de utilização depois de adquirir certa resistência mecânica. Seu uso é justificado pela possibilidade de produção em série de elementos estruturais com a utilização de uma mesma (ou um conjunto) de formas. Estas peças podem ser do tipo armado ou protendido, podendo ser produzidas na obra ou adquiridas de empresas especializadas na produção deste tipo de estrutura.
Figura 1.6 – Exemplo de construção em estrutura de concreto pré-moldado (VTN).
d) Quanto às propriedades ou utilizações especiais requeridas:
Concreto Rolado ou concreto compactado com rolo (CCR): é um tipo de concreto geralmente utilizado na sub-base de pavimento ou em barragens que necessitam de grandes volumes de concreto como elemento de preenchimento. Constitui-se de uma mistura seca, apresentando baixo consumo de cimento e baixa trabalhabilidade – abatimento inferior a 30 mm. A baixa trabalhabilidade deste tipo de concreto permite sua compactação com a utilização de rolo compressor, característica que lhe confere o nome.
Figura 1.7 – Execução de base de pavimento com CCR (Itambé).
Concreto Resfriado: este tipo de concreto é produzido com adição de gelo na mistura em substituição de parte da água de amassamento. A dosagem deste tipo de concreto utiliza gelo previamente produzido e composto em forma de escamas. A introdução de gelo é justificada nas obras de grande volume de concreto, tais como barragens e grandes blocos de fundação. Sua introdução permite a redução da temperatura inicial proveniente das reações exotérmicas de hidratação do cimento (calor de hidratação). A elevação da temperatura do concreto produz tensões de origem térmica, sobretudo em grandes volumes. Reduzindo-se esta temperatura evita- se que as tensões geradas ultrapassem a capacidade de resistência do concreto e ocasionem o aparecimento de fissuras.
Concreto Auto Adensável (CAA): este tipo de concreto possui a característica de fluir com maior facilidade nas formas e entre as armaduras, preenchendo todos os vazios sem a necessidade do uso de equipamento vibrador. O fato deste tipo de concreto dispensar a vibração torna as obras que utilizam o CAA mais produtivas. Pela sua elevada fluidez, este tipo de concreto é indicado a peças com alta densidade de armadura. O maior benefício deste material é a obtenção de
Este concreto tem seu uso indicado para grandes estruturas, sendo amplamente utilizado em fundações, barragens e muros de arrimo. Por questões construtivas, o concreto ciclópico não é indicado para estruturas de concreto armado.
Concreto Submerso: são denominados concretos submersos aqueles que são aplicados na presença de água. Sua principal característica é dar maior coesão aos MCC’s, evitando que estes se dispersem ao entrar em contato com a água. Este tipo de concreto é utilizado nas concretagens submersas em água, tais como tubulões, estacas perfuradas e paredes diafragmas.
Figura 1.10 – Execução de concretagem submersa com tubo tremonha (Costa Fortuna).
Concreto Extrusado: este tipo de concreto é utilizado na execução de guias e sarjetas para arruamento urbano. Geralmente este tipo de concreto apresenta adição de brita 0, não utilizando britas de tamanho maior. Uma máquina extrusora é empregada na produção das peças de concreto extrusado, cujo abatimento utilizado é extremamente baixo, cerca de 20 mm.
Figura 1.11 – Execução de guias de arruamento com concreto extrusado.
Concreto Projetado: o concreto projetado é assim denominado pelo fato deste ser lançado através de um jato, sob pressão, sobre uma superfície, proporcionando compactação e aderência do mesmo a esta superfície sem a necessidade de uso de formas. Esta técnica é amplamente utilizada no revestimento de túneis e na contenção de encostas. Existem duas formas distintas de projeção deste tipo de concreto: por via seca ( dry mix ) e por via úmida ( wet mix ). O processo por via seca é assim denominado pelo fato de o concreto (agregados + cimento) ser levado à máquina de projeção no estado seco através de ar comprimido; no bico de projeção a água é então adicionada à mistura. No método por via úmida o concreto é preparado normalmente e então projetado pelo sistema de bombeamento.
Figura 1.12 – Aplicação de concreto projetado (LAN Consultoria).
Figura 1.14 – Exemplo de utilização de lastro de concreto magro para execução da armação de fundação (Engenharia e Protensão Ltda.).
CAPÍTULO 2 – PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
2.1 – INTRODUÇÃO
O conhecimento das características e propriedades do concreto, logo após sua dosagem, é de fundamental importância para garantir a qualidade da mistura e a correta aplicação do mesmo. Embora o concreto só tenha sua aprovação garantida com quatro semanas (28 dias) de idade, alguns requisitos precisam ser verificados quando este se encontra em estado plástico como condição de aceitação para a aplicação na estrutura. Dentre as propriedades mais comumente analisadas podem ser destacadas:
2.2 – TRABALHABILIDADE
A trabalhabilidade é uma propriedade cuja definição ainda provoca divergências no meio técnico. Para MEHTA e MONTEIRO (2008), a trabalhabilidade determina a facilidade com que um concreto pode ser manipulado sem segregação nociva. Segundo NEVILLE (1997), um concreto é trabalhável quando pode ser adensado com facilidade, embora complemente que esta é uma definição muito simples para uma propriedade tão importante para o concreto. A trabalhabilidade de um dado concreto é função de características como a dimensão dos agregados, teor de argamassa, relação água/cimento, entre outros, embora este conceito seja mais subjetivo do que físico. Existem diversos métodos utilizados para mensurar a trabalhabilidade de uma determinada amassada de concreto, no entanto, a grande maioria baseia-se em dois critérios: a) medição da trabalhabilidade através da deformação do concreto fresco provocada pela aplicação de uma dada força sobre o mesmo; b) medição da trabalhabilidade através do esforço necessário para provocar no concreto fresco uma deformação pré-estabelecida. A trabalhabilidade do concreto é uma propriedade difícil de ser mensurada devido ao fato de esta apresentar influências externas, além das influências internas. Os fatores internos referem-se exclusivamente aos componentes do traço e sua dosagem. Nos fatores externos têm- se as características da peça a ser concretada^2 , a qualidade do serviço de concretagem, o transporte, a mistura, entre outros. Desta forma, não se tem um ensaio que determine diretamente a medida da trabalhabilidade do concreto, sendo propostas correlações desta com outras propriedades para obter informações úteis para a aplicação do material. Dentre os principais ensaios utilizados para este fim podem-se destacar:
2.2.1 – CONSISTÊNCIA
A consistência é uma das propriedades mais importantes na especificação de um concreto. Este termo refere-se a propriedades intrínsecas da mistura em estado fresco, relacionadas com a mobilidade da massa e a coesão entre os materiais que o compõem. Desta forma, a consistência do concreto é um conceito intimamente relacionado com o grau de plasticidade^3 que este apresenta.
(^2) Densidade de armadura e geometria das peças, por exemplo. (^3) A plasticidade refere-se à facilidade de um determinado material se deformar sob esforços externos.
A metodologia de ensaio consiste em:
(a)
(b) (c) (d) Figura 2.2 – Determinação da consistência pelo ensaio de abatimento do tronco de cone – NBR NM 67. Adensamento manual do concreto em camadas (a); regularização da superfície (b); retirada da forma (c) e medição do abatimento (d) (MAGALHÃES, 2009).
O abatimento de uma amassada de concreto determinado pelo ensaio deve ser o especificado na carta-traço^4 , podendo apresentar a tolerância determinada pela norma NBR 7212
Tabela 2.1 – Tolerâncias para o abatimento (NBR 7212). Abatimento Tolerância de 10 a 90 mm ± 10 de 100 a 150 mm ± 20 acima de 160 mm ± 30
Medidas em milímetros
Figura 2.3 – Medida do abatimento segundo a NBR NM 67.
A verificação da existência de coesão do traço de concreto pode ser verificada no momento da execução do ensaio de abatimento do tronco de cone. No momento da retirada da forma tronco-cônica, o concreto pode sofrer abatimento de distintas formas, conforme Figura 2.4. O ensaio abatimento que resultar em um concreto de forma distinta da apresentada na Figura 2.4-a
(^4) A carta-traço consiste em um documento contendo as especificações do concreto, tais como: resistência, proporção entre os materiais (dosagem), horário de mistura, agregado de maior dimensão, abatimento, entre outros.
Figura 2.5 – Conjunto de mesa de Graff para determinar a consistência do concreto: cone tronco-cônico, soquete de madeira e mesa.
A consistência do concreto é a média aritmética dos dois diâmetros obtidos conforme a equação (2.1), expressa com aproximação de 5 mm.
Onde: D é a consistência do concreto (mm); d 1 e d 2 são os diâmetros medidos na mesa de Graff (mm).
A fluidez do concreto^5 também pode ser obtida através da mesa de Graff; através da equação (2.2):
Onde: f é a fluidez do concreto; D é a consistência do concreto, obtida pela equação (2.1); d é a medida da base maior do molde tronco-cônico, ou seja, 200 mm.
2.2.1.3 – OUTROS ENSAIOS PARA A DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA DO CONCRETO
(^5) A fluidez do concreto caracteriza a sua propriedade de fluir dentro das formas e preencher todos os espaços. Característica importante dos CAA.
Existem outras metodologias utilizadas para obter um parâmetro acerca da consistência de determinada amassada de concreto. Cada análise possui características distintas e se adaptam a condições práticas diversas.
a) Ensaio do Fator de Adensamento
Este ensaio busca verificar a quantidade de trabalho necessária para adensar determinada amostra de concreto. Considera-se neste caso, que quanto mais plástico for o concreto, maior sua capacidade de adensamento para uma mesma condição. O fator de adensamento é definido como a relação entre a massa específica do concreto fresco obtida no ensaio e a massa específica do mesmo concreto após plenamente adensado. Esta metodologia é normatizada pelo ACI – American Concrete Institute e utiliza o Aparelho de Granville (Figura 2.6).
Figura 2.6 – Aparelho de Granville para determinação do fator de compactação do concreto fresco por meio de queda livre.
Uma amostra de concreto fresco é introduzida no cone superior do aparelho, que possui uma válvula na parte inferior. Esta válvula é aberta e o concreto flui até o segundo cone que tem sua válvula inferior aberta, fazendo com que o concreto chegue até o cilindro inferior cujo volume é pré-estabelecido. A próxima etapa é determinar a massa específica do concreto que chegou ao cilindro ( me ). Para o complemento do ensaio, deve-se determinar a massa específica do concreto na forma plenamente adensada através de haste de socamento ou vibrador mecânico ( ma ).
