Concreto no Estado Fresco Trabalhabilidade e Aplicações em Construção Civil

Materiais técnicas e tecnologias de construção Prof Dr Dimas Alan Strauss Rambo Aula Concreto no estado fresco Objetivos da aula Entender o conceito de trabalhabilidade Entender como a condição fresca influencia nos processos pelos quais o concreto passa até sua consolidação e endurecimento Aplicar os conceitos discutindo soluções para obras de engenharia e resolvendo exercícios simplificados com dados reais Estado fresco Não é a condição final do concreto no entanto tem grande influência sobre a resistência do concreto Ainda podemos trabalhar o material 2h Define a vida útil do concreto endurecido Em que etapas da concretagem a trabalhabilidade influenciará Estado fresco Transporte Lançamento Grau de adensamento Acabamento httpsgeconeecufgbrn24779defesadedissertacaoconstrucaociviladrianomendesribeiro As vigas paredes e o piso de concreto foram moldados por diferentes técnicas Diferentes condições no estado fresco httprevistacasaeconstrucaouolcombrESCCedicoes49imprime151450asp httprevistacasaeconstrucaouolcombrESCCedicoes49imprime151450asp Rev do piso sem armadura Contém armadura Consistência de farofa Estado fresco Trabalhabilidade Trabalhabilidade não é sinônimo de slump Exemplos Concretagem em talude Túnel Bloco de concreto Trabalhabilidade tem relação com a CONDIÇÃO DE APLICAÇÃO e a garantia de homogeneidade Determina o esforço exigido para manipular uma quantidade de concreto fresco com perda mínima de homogeneidade Concreto trabalhável é aquele que pode ser produzido transportado lançado e adensado com perda mínima de homogeneidade Qualidade da água A água e o concreto tem uma relação de amor e ódio A água de amassamento deve ser livre de substâncias orgânicas indesejáveis ou constituintes inorgânicos em quantidades excessivas NBR 1590012009 Determina os requisitos para a água de amassamento em relação aos teores de cloretos sulfatos e de álcalis Há também exigências com relação aos tempos de início e fim de pega e à resistência à compressão Água de esgoto e esgoto tratado não podem ser utilizadas Água salobra somente pode ser utilizada em concreto simples Massa específica do concreto fresco A massa específica realaparente do concreto fresco pode ser determinada experimentalmente através do procedimento descrito pela NBR 9833 2008 A massa específica teórica pode ser calculada pela soma de todas as massas dividida pelo volume de todos os ingredientes Calcule a densidade teórica Materiais Massa específica Traço em massa kg para produzir 1m³ de concreto kgm³ Cimento 3110 400 Fíler calcário 2710 180 Água 1000 21574 Areia reciclada 2300 3659 Areia natural 2720 4328 Brita natural 2560 768 Densidade real medida experimentalmente em laboratório 2250kgm³ Vazios Os vazios no concreto são constituídos tanto de bolhas de ar aprisionado quanto por espaços originados após o excesso de água ter sido removido 𝑉𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠 1 𝐷𝑒𝑛𝑠 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝐷𝑒𝑛𝑠 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 100 Ex 5 de vazios podem acarretar uma redução de resistência do concreto de cerca de 30 Concreto nas Primeiras Idades A condição do concreto no estado fresco deve atender as condições de projeto Dimensões das formas Densidade de armadura Mistura Transporte Lançamento Adensamento Medida da Trabalhabilidade Medida de consistência ex seca ou fluida Índices da mobilidade ou da fluidez do concreto Abatimento de tronco cone NBR NM 671998 Aparelho Vebe ACI 2113 Ensaio de fator de compactação ACI 211375 wwwisimouldcom httpec21072165169compute 1amazonawscomcontentABAAABA3cADapostilacontroletecnola gicopart10 Acessório Jring Funil em V Velocidade escoamento Caixa L Ensaios de habilidade passante BML viscometer CemagrefIMG TwoPoint rheometer BTRHEOM IBB rheometer ConTec Rheometer Adaptado de Notas de aula Prof Rafael Pileggi Ensaios multiponto Não é adequado para medir a consistência de concretos muito secos ou muito fluidos Não reflete o comportamento do concreto em condições dinâmicas como vibração acabamento bombeamento ou movimentação por tubo tremonha Simples e conveniente para controlar a uniformidade da produção de concreto de diversas betonadas Abatimento de Tronco Cone Slump Molde troncocônico Funil Placa Metálica Colher Trena Haste metálica Abatimento de Tronco Cone Slump T até 150 seg Homogeneização Água total COLETA Abatimento Concreto aceito Descarregamento ENSAIO Abatimento Abatimento de Tronco Cone Slump 1ª CAMADA 25 golpes distribuídos uniformemente 2ª CAMADA 25 golpes distribuídos uniformemente 3ª CAMADA 25 golpes distribuídos uniformemente Mehta e Monteiro 2008 Concreto nas Primeiras Idades Tirar o excesso de concreto e rasar a superfície Pressionar as alças do molde com as mãos e retirar os pés Levantar o molde de 5 a 10 segundos Medir o abatimento com a trena Concreto nas Primeiras Idades Classes de Abatimento NBR 89532015 Classe Abatimento mm S 10 10 A 50 S 50 50 A 100 S 100 100 A 160 S 160 160 A 220 S 220 A 220 Concreto nas Primeiras Idades Expectativas Problemas Superfície com textura lisa Compacto e uniforme Facilidade de se adensar peso próprio Coeso sem desprendimento de agregado graúdo Áspero Cheio de vazios Com dificuldade de se adensar pelo peso próprio Com desprendimento de agregado graúdo Concreto nas Primeiras Idades Concreto nas Primeiras Idades Caso durante o ensaio o tronco de cone cisalhar ao invés de apenas sofrer abatimento pode indicar falta de coesão Abatimento verdadeiro Cisalhamento Desagregação Ref Neville 1997 sãojudas universidade Consumo de água O abatimento ou a consistência do concreto tem correlação direta com a quantidade de água da mistura Fatores que afetam a condição da mistura enquanto material fresco httpsbrpinterestcomlamdogarebdcs O que esperar da resistência e volume de vazios em cada caso Consumo de cimento A redução considerável do consumo de cimento tende a produzir misturas ásperas com acabamento precário Consumo elevado de cimento ou alta proporção de finos proporcionam excelente coesão mas tendem a ficar viscosas httpinfraestruturaurbanapinicombrsolucoestecnicas13concreto permeavelalternativaparaaumentarapermeabilidadedepavimentos 2544881aspx Fatores que afetam a condição da mistura enquanto material fresco Características do Agregado O tamanho das partículas do agregado graúdo influencia a quantidade de água necessária para atingir determinada consistência Areias muito finas ou angulosas demandam mais água para se obter uma dada consistência Perda de consistência do concreto fresco com o passar do tempo Fenômeno normal para todas as misturas de concreto Formação de produtos de hidratação etringita e silicato de cálcio hidratado Á agua livre da mistura é consumida pelas reações de hidratação por adsorção nas superfícies dos produtos de hidratação e por evaporação É função do tempo da temperatura da composição do cimento e dos aditivosadições presentes Perda de Abatimento Importância Aderência do concreto na betoneira ex balão do caminhão Dificuldade de bombear lançar e acabamento Queda na produtividade e qualidade do trabalho Perda de resistência Perda de durabilidade Prejuízo no desempenho Reamassamento Acréscimo de água para recuperar o abatimento Perda de Abatimento Causas Emprego de cimento com pega anormal Atrasos no transporte Alta temperatura devido ao elevado calor de hidratação ex cimento rico em C3A Condições ambientais secas e quentes Uso de aditivos aceleradores de pega Incompatibilidade cimentoaditivo mistura não fica fluida Perda de Abatimento Segregação Separação dos componentes de uma mistura de concreto fresco de tal forma que sua distribuição deixe de ser uniforme Exsudação Fenômeno cuja manifestação externa é o surgimento de água na superfície após o concreto ter sido lançado e adensado porém antes de sua pega É uma forma de segregação porque os sólidos em suspensão tendem a se sedimentar Resulta da incapacidade dos materiais componentes em reterem toda a água de amassamento em um estado disperso enquanto os sólidos se assentam Segregação e Exsudação Segregação e Exsudação Causas Quantidade excessiva de partículas do agregado graúdo com densidade muito alta ou muito baixa agregado flutua Pouca quantidade de partículas finas Baixo consumo de cimento e de areia Utilização de areia com curva granulométrica inadequada Métodos impróprios de transporte lançamento e adensamento httpdocplayercombr12393154Pontificiauniversidadecatolicadegoiasengenhariacivilprofessoramayaramoraeshtml Segregação Um caminhão betoneira de concreto perdido pode representar um ótimo negócio para a empresa se comparado ao seu possível uso e falha de desempenho httpwwwimgrumorguserengenhando149175367510145067477642404141491753675 Como fica a distribuição de esforços neste pilar Segregação no lançamento httpdocplayercombr12393154Pontificiauniversidadecatolicadegoiasengenhariacivilprofessoramayaramoraeshtml Segregação no lançamento Exsudação em estruturas planas httpdocplayercombr12393154Pontificiauniversidadecatolicadegoiasengenharia civilprofessoramayaramoraeshtml Exsudação em estruturas planas Fluxo ascendente de água Bolsas de água perda de aderência da pasta com o agregado e com a armadura Armadura Exsudação na superfície httpwwwcolegiodearquitetoscombrdicionario201302oqueeexsudacao Muitas vezes pode ser detectada no ensaio de abatimentoespalhamento ou na coleta de concreto para ensaio de resistência à compressão httpwwwebahcombrcontentABAAAgq EcAKtecnicoedificacoesconcreto propriedadesnoestadofresco Exsudação em estruturas planas Fluxo ascendente de água Exsudação em estruturas altas E se ocorrer exsudação em pilares ou paredes Maior fator ac menor resistência Menor fator ac maior resistência Fluxo ascendente de água Fator ac variável ao longo da peça Formação de veios de água entre o elemento e a fôrma Excesso de nata de cimento na superfície baixa resistência ao desgaste Determinação da exsudação NBR 15558 ou NM 102 Panela de concreto com ou sem mesa vibratória Exsudação em estruturas altas Início de pega Representa aproximadamente o momento em que o concreto fresco não pode mais ser adequadamente misturado lançado e compactado Fim de Pega Representa aproximadamente o tempo após o qual a resistência começa a se desenvolver a uma taxa significativa Tempos de pega Tempos de pega Reactivity of C3 A in Clinker Availability of sulfate in solution Hydration Age 10 min 10 45 min 1 2 hours 2 4 hours CASE I Low Low workable workable less workable normal set CASE II High High workable less workable normal set Ettringite in pores sãojudas universidade A gipsita adicionada ao clínquer aquecido pode desidratar formando hemidrato ou anidrita Em contato com a água estes compostos foram cristais aciculares de gipsita Remisturar o material sem adição de água Pega instantânea grande calor de hidratação liberado Falsa Pega calor de hidratação muito baixo Tempos de pega 25oC Gipsita mineral CaSO42H2O 150oC Hemidrato Bassanita CaSO405H2O 150 250oC Anidrita III CaSO4 gesso de pega rápida Falsa pega Que fenômenos são esperados durante a secagem do concreto Retração livre gera apenas redução de volume Retração restringida gera tensões Redução do volume do concreto fresco com desenvolvimento de fissuras se houver restrição Nas lajes a secagem rápida do concreto fresco causa retração plástica quando a taxa de perda de água da superfície excede a taxa disponível de água exsudada Ao mesmo tempo fissuras surgem quando o concreto próximo à superfície já tenha se tornado muito rígido para fluir mas não está resistente o suficiente para suportar as tensões de tração causadas pela retração restringida As fissuras típicas da retração plásticas são paralelas entre si sendo as fissuras contiguas afastadas uma das outras Retração Plástica Retração plástica sãojudas universidade Illston 2010 Taxa de evaporação da água Taxa de exsudação da água Retração plástica Solo seco Concreto em estado plástico Lona Baixa perda de água Fissuras Perda de água para o solo Camada superior funciona como restrição Retração plástica Vídeo Retração plástica Causas taxa de perda dágua Taxa de retenção de água ou exudação Acontece quando o concreto ainda não está endurecido baixa resistência Alta temperatura e ventos e baixa umidade relativa Taxa de evaporação Retração plástica Retração plástica graus C Umidade relativa 100 Para usar este gráfico Entre com a temperatura ambiente siga para cima até a umidade relativa Siga para a direita até a temperatura do concreto Desça até a velocidade do vento Siga para a esquerda leia a taxa de evaporação aproximada 00 01 02 03 04 05 06 07 08 Taxa de evaporação lb sq ft h kg m2 h 05 10 15 20 25 30 35 40 Velocidade do vento 0 2 mph 3 kmh 5 mph 3 kmh 10 mph16 kmh 15 mph24 kmh 20 mph32 kmh 30 mph40 kmh Temperature ambiente graus F 90f 32oC 80f 27o 70f 21oC 60f 15oC 50f 10oC temperatura do concrete 10o 25 15 35 5 50 60 70 80 90 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 graus C são judas universidade Como reduzir retração Cura molhagem contínuaprolongada Umedecer as formas e subbase Construir quebraventos ou coberturas temporárias Manter baixa a temperatura do concreto fresco Iniciar a cura o mais rápido possível Aumentar a resistência à tração do concreto nas primeiras idades Fibras Reduzir a deformação do concreto Aumentar o volume de agregados que são mais rígidos que a pasta de cimento Assentamento plástico do concreto Após o lançamento do concreto os sólidos da mistura começam a sedimentar deslocando a água e o ar aprisionado Isto gera diminuição de volume com incremento de densidade Resistência à tração é baixa no estado plástico Barra de aço Perigo Entrada de agentes agressivos Assentamento plástico do concreto Fissuração A fissuração irá ocorrer quando a tensão originada pela retração ultrapassa a resistência à tração do concreto Tensão por retração σ tempo fissura Resistência à tração do concreto σ tempo Sem fissura Notas de aula Prof Antônio Figueiredo Retração térmica Lançamento do concreto Aquecimento do concreto pelas reações de hidratação Resfriamento do concreto das bordas para o centro baixa condutividade Retração da superfície com restrição da parte interna gerando fissuração Como reduzir a retração de origem térmica Reduzir o volume de concreto ou de cimento Usar tipo de cimento que libere menos calor ao longo tempo ex adição de pozolana escória fíler Controlar a temperatura dos materiais constituintes no lançamento do concreto Referências Capítulo 5 Tecnologia do Concreto 2ª Ed 2013 A M Neville J J Brooks